本站原创【摘 要】为了有效提高桥梁的质量、避免桥梁在地震等灾害中造成一定程度的损失,必须加强桥梁的抗震设计.加强对桥梁抗震设计的重要性的研究,有利于提高桥梁抗震设计的水平,从而提高桥梁抗震效果.本文笔者从桥梁抗震设计的重要性、桥梁抗震设计存在的问题以及桥梁抗震设计的主要方法等方面对桥梁抗震设计进行了探讨,希望对相关从业人员有所借鉴.
【关 键 词】桥梁；抗震设计；方法
1前言
目前我国正处于城市桥梁建设的高峰期,重视桥梁工程的抗震设计是必要的,桥梁作为不可替代的公共交通设施,在人们日常生活中发挥着重要的作用,桥梁的质量对人们日常生活的影响更是深远而长久的.另外,我国是地震多发国家.在发生重大灾难时,桥梁能否不被破坏而使灾难降低到最小程度都反映出了桥梁抗震设计的重要性.因此,如何加强对桥梁抗震设计加强重视以及采用怎样的方法提高抗震设计质量就成为了当前的主要任务.
2桥梁抗震设计的重要性
如今,世界范围内的地震次数越来越多,很多国家为了使地震灾害降到最低程度,都在不断探索桥梁的抗震设计,不断普及桥梁抗震设计的重要性.当然,在了解桥梁抗震设计的重要性的同时,我们更要清楚的了解桥梁震害的主要原因.只有找到原因,才能找到解决问题的方法.
2.1桥梁结构缺乏防震设计
现在的桥梁一般都是梁式的,这种形式的桥梁通过地震产生位移之后,便会形成桥梁上部活动节点地方因盖梁宽度设置不当而造成落梁或者梁体相互磁撞引起的破坏.对于拱式结构的桥梁,如果没有进行抗震设计,那么主要破坏的是拱上建筑和腹拱.位于拱顶和拱脚部分的拱圈会产生裂缝,也可能是整个拱隆起变形.
2.2桥梁地基缺乏抗震设计
如果桥梁地基土受到地震的影响,那么不仅会加大地震的位移,也会放大桥梁结构的振动反应,从而造成落桥.有些桥梁在建设过程中会采用排架桩基础,这会造成桩基的承载力降低,进而导致桥梁横向或者竖向移动.除此之外,如果在建设桥梁时没有修建稳定的地基,地震时便会因部分地基液化失效而引起结构物的整体倾斜,从而造成落桥.
2.3桥梁支座缺乏抗震设计
在地震力的作用下,如果桥梁支座没有进行抗震设计,必然会导致桥梁构造上连接的不足.或者在进行桥梁支座施工时,没有按照实际情况配置合理的支座型式、没有采用质量合格的建筑材料,也会导致桥梁支座发生过大的位移和变形,甚至会造成支座的螺栓拔出、剪短等各种形式的破坏.
3桥梁抗震设计存在的问题
3.1桥梁地基抗震设计问题
如果桥梁地基土受到地震的影响,那么不仅会加大地震的位移,也会放大桥梁结构的振动反应,从而造成落桥.有些桥梁在建设过程中会采用排架桩基础,这会造成桩基的承载力降低,进而导致桥梁横向或者竖向移动.除此之外,如果在建设桥梁时没有修建稳定的地基,地震时便会因部分地基液化失效而引起结构物的整体倾斜,从而造成落桥.
3.2桥梁结构抗震设计问题
现在的桥梁一般都是梁式的,这种形式的桥梁通过地震产生位移之后,便会形成桥梁上部活动节点地方因盖梁宽度设置不当而造成落梁或者梁体相互磁撞引起的破坏.对于拱式结构的桥梁,如果没有进行抗震设计,那么主要破坏的是拱上建筑和腹拱.位于拱顶和拱脚部分的拱圈会产生裂缝,也可能是整个拱隆起变形.
3.3桥梁支座抗震设计问题
在地震力的作用下,如果桥梁支座没有进行抗震设计,必然会导致桥梁构造上连接的不足.或者在进行桥梁支座施工时,没有按照实际情况配置合理的支座型式、没有采用质量合格的建筑材料,也会导致桥梁支座发生过大的位移和变形,甚至会造成支座的螺栓拔出、剪短等各种形式的破坏.
4桥梁抗震设计的主要方法
4.1防止落桥的设计方法
防止落桥的设计方法主要有两种,一种是AASHTO-LRFD颁布的桥梁设计规范；另一种是Caltrans桥梁设计规范.
（1）AASHTO-LRFD桥梁设计方法首先,这种桥梁设计方法中的地震荷载是一种水平效应.通过弹性地震反应系数和上部结构等效重量之积,可以得到地震荷载的水平效应.地震的反应系数公式为：Cm等于1.25AS/Tm<2.5A=A90.8+4Tm=3ASTm?.公式中,A表示的是加速度系数,A的确定是根据等震图进行的,等震图表示在设计寿命50年之内超过这个地震等级的概率为10%；S表示的是场地系数；Tm表示的是以秒为单位的第m模态的结构周期.通过地震的反应系数公式,可以采用四种地震分析方法对设计图进行合理设计,分别是均布荷载法、单模态谱法、多模态谱法和时程法.
（2）Caltrans桥梁设计方法这是一种单一水平准基力的设计方法,该方法主要包括四方面的设计：1）用弹性加速度反应谱ARS定义地震力；2）用多模态反应谱分析考虑桥台刚度效应；3）用延性和风险系数设计构件以考虑非弹性效应；4）合理设计构件详图.Caltrans桥梁设计方法的地震荷载主要是通过运用反应谱定义地震力计算岩石峰值加速度,再通过分析反应谱得出反应谱曲线,从而得到岩石峰值的加速度.这种设计方法有一个特点,就是针对不同形态的桥梁可以采用不同的方法进行抗震设计.例如针对具有良好对称结构的桥梁,可以采用等效静力分析方法；针对不规则的桥梁结构,可以采用多模态反应谱的分析方法对桥梁抗震进行设计.
4.2桥梁中Caltrans新抗震设计方法的应用
随着人们对桥梁抗震设计的重视度的不断提高,很多桥梁设计专家也加大了对桥梁抗震设计的研究力度,其中Caltrans桥梁抗震设计方法取得的进步最大.首先,Caltrans对普通桥梁进行了新的分类,这种分类实际上增加了桥梁抗震性能准则的桥梁类型,对普通桥梁进行了标准桥梁和非标准桥梁明确的分类,并且两种类型桥梁没有根本性的冲突.其次,在桥梁抗震设计中,对桥梁中的所有结构的强度和延伸性都必须加以保证.因为只有保证了桥梁的抗拉强度、抗压强度和抗剪强度,才能够防止桥梁在地震中发生倒塌事件.Caltrans桥梁抗震设计方法中推翻了以往的将非弹性设置全部设置在混凝土结构上,而采用了新型的方法,即将非弹性设置在桥柱、桥墩、背墙和侧墙上.最后,Caltrans桥梁抗震设计关注基于位移的桥梁设计.在这种设计理念的指导下,Caltrans桥梁抗震设计方法认为可以采用非弹性静力推到分析估算取决于结构外形和塑性铰的转动能力的有效位移能力.实质上,各种抗震分析方法都存在着一定的缺陷.因此,基于位移设计方法和能力设计方法相结合的设计方法便成为了新的发展趋势,而Caltrans桥梁抗震设计方法总的静力弹性塑性分析方法,正是位移设计方法和能力设计方法的结合体.
4结语
现阶段,我国正处于高速公里建设的高峰期,高速公路的建设必不可少的建设就是公路桥梁,因此桥梁的建设数量和质量越来越引起人们的重视.为了有效提高桥梁的质量、避免桥梁在地震等灾害中造成一定程度的损失,必须加强桥梁的抗震设计、这就需要桥梁设计工作者首先加强桥梁抗震设计的重要性,其次要积极探索桥梁抗震设计的方法、通过不断完善自己的设计作品,更好地服务于公路建设,为人们更好的生活提供保证.
工程学报,2010（06）.[2]陆本燕,刘伯权,吴涛,邢国华.基于RC桥梁墩柱的地震损伤模型比较分析[J].土木工程学报,2010（S1）.
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