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摘 要：我国处于世界两大地震带———环太平洋地震带和亚欧地震带之间,是一个强震多发国家,汶川、玉树地震表明强烈地震将引发长期的社会政治、经济问题,并带来难以慰籍的感情创伤.在抗震救灾中,公路交通运输网更是抢救人民生命财产和尽快恢复生产、重建家园、减轻次生灾害的重要环节,所以公路桥梁是生命系统工程中的重要组成部分,公路桥梁抵抗震害的能力是桥梁设计中重点关注的问题之一.作者针对公路桥梁抗震设计做了一些理论和实践的探讨,内容主要包括桥梁结构震害及其原因分析和桥梁减震设计要点,并对公路桥梁抗震设防措施进行了介绍.
关 键 词：公路桥梁抗震设计
1.桥梁结构震害及其原因分析
要想建立正确的抗震设计方法、采取有效抗震措施,对公路桥梁震害及其产生的原因的调查和分析是必不可少的.从世界各国的地震震例统计资料看,公路桥梁的震害现象主要有以下几种：一、对梁式桥梁地震位移造成上部活动节点处因盖梁宽度设置不足导致落梁或梁体相互磁撞引起的破坏,而对拱式结构则主要表现在拱上建筑和腹拱的破坏,拱圈在拱顶、拱脚产生的破损裂缝,甚至整个隆起变形.二、由于地震造成的地基土液化,加大了地面位移从而加剧了结构反应,大大增大了落梁的可能性.三、对支座的抗震要求考虑不足造成支座发生过大的位移和变形从而造成支座本身构造上的破坏等,进而对结构的其他部位产生不利的影响.四、桥梁下部结构抗力不足导致的地震时下部开裂、变形和失效,进而对全桥的不利影响.五、地震时使得在松软地基上的桥梁在发生河岸滑移导致全桥长度的缩短而造成的比较严重的震害
2.桥梁减震设计要点
对于地震区的桥型选择,宜按下列几个原则进行：尽量减轻结构的自重和降低其重心,以减小结构物的地震作用和内力,提高稳定性,力求使结构物的质量中心与刚度中心重合,以减小在地震中因扭转引起的附加地震力,应协调结构物的长度和高度,以减少各部分不同性质的振动所造成的危害作用,适当降低结构刚度,使用延性材料提高其变形能力,从而减少地震作用,加强地基的调整和处理,以减小地基变形和防止地基失效.
2.1结构的刚度对称有利于抗震,不等跨的桥梁容易发生震害.特别是一座桥内墩身高度相差过大,在较矮的桥墩上会产生很大的地震水平力,跨径不同.在大跨径的桥孔的桥墩上也产生大的地震力.设计上尽量避免在高烈度区采用这种桥型,如无法避免.宜在不利墩上设置消能措施降低墩顶集成刚度,例如设抗震支座等.
2.2对桥梁抗震性加以分析研究,某类结构不能在地震区应提出更能内修建,在分析研究原有结构抗震性能的基础上,适应地震作用的结构型.其次,对结构抗震设计不是被动地作为地震作用时结构强度、变位的验算,而是要从设计角度,提高结构的防震能力,要系统考虑结构的行为能力设计.
2.3结合我国国情,研究结构控制的有效型式,加强抗震措施,必须采用“以柔克刚”的设想来考虑地震区结构抗震设防的“以刚克刚”的旧传统设防观点,对地裂、地出发点,改变单纯的边坡倒塌、沙土液化时桥梁结构如何抗震设防也应该做出深入的研究.
2.4针对目前大量高架桥倒塌毁坏的教训,必须开展对抗震支座、各种型式桥墩的延性研究,要利用约束混凝土的概念预应力混凝土,而且可以提高它的延性.不但对钢筋混凝土、混凝土结构、混合结构的延性都需展开研究.
3.公路桥梁抗震设防措施
合理的结构形式和成功的抗震设计,即合理的概念设计可以大大地减轻甚至避免震害的发生.一个是概念设计、一个是构造细节设计.需要注意的是,这两个东西其实和具体的抗震计算关系不大,计算只是辅助手段,只是验证概念和细节的合理性.所以设计师需要的是对桥梁抗震设计基本概念和原理的深刻理解.从结构上来说,要清楚哪些结构有利于抗震,哪些结构抗震不利,其中包括桥型、上部结构、下部结构、墩台、基础的处理等等.构造细节措施则包括一些基本的抗震措施,比如支座的选择、挡块的设置等等,还包括构件细节的构造措施、比如墩的箍筋配置、节点配筋构造.国内外桥梁抗震研究人员一直都在研究桥梁的合理构造措施,合理的构造措施可以提高整体的延性及滞回耗能能力.在确定路线的总走向和主要控制点时,应尽量避开基本烈度较高的地区和震害危险性较大的地段；在路线设计中,要合理利用地形,正确掌握标准,尽量采用浅挖低填的设计方案以减少对自然平衡条件的破坏.对于地震区的桥型选择,宜按下列几个原则进行：尽量减轻结构的自重和降低其重心,以减小结构物的地震作用和内力,提高稳定性；力求使结构物的质量中心与刚度中心重合,以减小在地震中因扭转引起的附加地震力；应协调结构物的长度和高度,以减少各部分不同性质的振动所造成的危害作用；适当降低结构刚度,使用延性材料提高其变形能力,从而减少地震作用；加强地基的调整和处理,以减小地基变形和防止地基失效.
4.结语
虽然目前地震还不可有效的预测,但是只要我们通过研究认识到地震对结构的破坏规律,我们就能通过一定的抗震设防原则制定相关的抗震设防措施并控制好施工质量,这样就能尽量减低震害的影响.