公路橋梁抗震設(shè)計(jì)原則

公路橋梁結(jié)構(gòu)的震害主要分為：上部結(jié)構(gòu)的移位震害、下部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)震害、附屬工程的震害以及地基基礎(chǔ)的震害。

（1） 移位震害在預(yù)制梁橋中比較常見(jiàn)。地震發(fā)生后，梁式橋會(huì)產(chǎn)生較大的移位，在伸縮縫的位置會(huì)出現(xiàn)梁體橫向移位、縱向移位和扭轉(zhuǎn)。地震力會(huì)對(duì)橋梁的上部結(jié)構(gòu)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)造成損害，使梁體發(fā)生互相撞擊，導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生變形，通常表現(xiàn)為梁體隆起；當(dāng)上部結(jié)構(gòu)超過(guò)墩臺(tái)的支撐面時(shí)，即梁體橫向移位幅度過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)落梁震害。主要原因是墩臺(tái)的支撐寬度不夠和限位構(gòu)造不牢固，在外力的作用下，導(dǎo)致梁體與墩臺(tái)產(chǎn)生相對(duì)移位，造成落梁。 

（2） 下部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)震害主要體現(xiàn)在墩柱部位，橋墩是橋梁結(jié)構(gòu)最重要的承重構(gòu)件，在地震中，橋墩一旦被破壞，會(huì)導(dǎo)致落梁或橋梁整體坍塌。墩柱的結(jié)構(gòu)震害主要表現(xiàn)為：橋墩的沉降、傾斜、移位；墩體開(kāi)裂、剪斷現(xiàn)象；鋼筋混凝土受壓崩裂、彎曲等。例如，汶川地震中，大多數(shù)橋梁橋墩抗彎能力不足，導(dǎo)致墩底保護(hù)混凝土的剝落。橋梁下部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題，主要是因?yàn)樵跇蛄涸O(shè)計(jì)和施工時(shí)，考慮其抗震等級(jí)較低，或?qū)Χ罩鶑?qiáng)度和變形性考慮不足，不能承受大強(qiáng)度的地震力。

（3） 橋梁附屬構(gòu)件在受到地震力的影響下，如果附屬工程沒(méi)有一定的限位承受力就容易產(chǎn)生震害現(xiàn)象，其主要表現(xiàn)為擋塊碰撞破壞、伸縮縫拉斷、支座脫離主梁、臺(tái)胸墻剪斷等。

（4） 橋梁地基會(huì)在地震力的作用下出現(xiàn)地基沙化松軟、沉降不均、穩(wěn)定性差等狀況，直接導(dǎo)致地基的下沉、斷裂等震害。 

公路橋梁設(shè)計(jì)要遵循耐久性、適用性、安全性和經(jīng)濟(jì)性的原則。在橋梁抗震設(shè)計(jì)中，要綜合考慮多個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，對(duì)橋梁的抗震結(jié)構(gòu)和震力進(jìn)行分析，合理設(shè)計(jì)橋梁，讓橋梁結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足強(qiáng)度、延性、變形等多個(gè)指標(biāo)，加固橋梁結(jié)構(gòu)的薄弱部位，減少震害的發(fā)生。 

提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強(qiáng)度和延性 

由于地震時(shí)會(huì)造成橋梁結(jié)構(gòu)和構(gòu)件周期反復(fù)變形，不能只注重強(qiáng)度而忽視延性?？拐鹪O(shè)計(jì)要盡量減小地基傳入橋梁結(jié)構(gòu)的地震力。根據(jù)隨機(jī)地震反映理論和動(dòng)力理論，使地基傳入橋梁結(jié)構(gòu)的震力盡可能的小，保證結(jié)構(gòu)具有恰當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和延性，研究結(jié)構(gòu)延性和強(qiáng)度最恰當(dāng)?shù)谋壤?，防治不能容忍的破壞、?qiáng)度則是有利控制結(jié)構(gòu)變形。 

橋梁的減震、隔震設(shè)計(jì)

落梁震害非常常見(jiàn)的一種震害類(lèi)型，實(shí)踐證明加強(qiáng)橋梁上部架構(gòu)的整體性，限制其移位，是提高橋梁上部結(jié)構(gòu)抗震能力的有效措施。提高上部結(jié)構(gòu)抗震能力的主要措施有：（1）在梁底部加焊鋼板，或采用縱橫約束裝置限制梁的移位，如拉桿、鋼筋混凝土擋塊等；上下部結(jié)構(gòu)鏈接多用錨栓，且錨栓要有足夠的強(qiáng)度；（2）梁端至墩臺(tái)帽或蓋梁邊緣距離以及掛梁與懸臂的搭接長(zhǎng)度必須滿(mǎn)足地震移位要求；（3）橋梁跨度較大時(shí)，要采用連續(xù)梁代替簡(jiǎn)支梁，以減少伸縮縫，且宜采用箱式截面等。總體來(lái)說(shuō)，加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的整體性，是提高橋梁上部結(jié)構(gòu)抗震能力的有效方式。 

隨著科技的發(fā)展，公路橋梁墩柱形式更傾向于輕盈美觀、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。國(guó)內(nèi)的橋墩的主要形式有圓柱形、花瓶墩形和方形等。針對(duì)橋墩抗震設(shè)計(jì)研究主要有2種設(shè)計(jì)理念：（1）塑形強(qiáng)化設(shè)計(jì)；（2）依靠減隔震體系進(jìn)行耗能，采用減隔震支座，依靠支座變形耗散地震能量，下部結(jié)構(gòu)按照彈性理論進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在地震強(qiáng)度不同的區(qū)域采用不同的設(shè)計(jì)理念是較為經(jīng)濟(jì)合理的方式。高厚比較小的墩柱，在低度抗震設(shè)防烈度區(qū)域，建議采用剛性設(shè)計(jì)理念，即塑形強(qiáng)化；對(duì)于高度抗震區(qū)域，橋墩設(shè)計(jì)需要采用減隔震措施進(jìn)行抗震耗能設(shè)計(jì)。對(duì)于高厚比較大的橋墩，建議直接采用延性設(shè)計(jì)理念。此外，橋梁支座的選擇也非常重要，要根據(jù)實(shí)際情況、注意水平受力的分擔(dān)，選擇合適的支座類(lèi)型?？傮w來(lái)說(shuō)，抗震設(shè)計(jì)要遵循均衡的原則，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用等具體情況，對(duì)墩柱、支座優(yōu)化選擇。 

在以往的橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，我們主要采用提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)延性的方法來(lái)保障橋梁結(jié)構(gòu)抗震能力。但是這種方法在實(shí)際應(yīng)用中有一定的局限性，由于地震的影響力與橋梁的抗震能力都是未知的，因此，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，橋梁依然受到了損害。所以，引進(jìn)新型的橋梁抗震設(shè)計(jì)方法勢(shì)在必行?，F(xiàn)階段，在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中已經(jīng)有部分單位開(kāi)始采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，這種型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有承載能力強(qiáng)、抗剪能力強(qiáng)、延性強(qiáng)的特點(diǎn)。