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桥梁抗震设计研究论文
桥梁抗震设计研究论文主要针对桥梁抗震设计要点、破坏的类型、桥梁的防震措施进行了研究。
桥梁抗震设计研究论文【1】
[摘 要]我国地震时常发生，震害强烈，破坏力大。
因此，对于我国的公路桥梁工程建筑来说，必须要加强防震措施，减少地震带来的损失。
我国安全防灾等相关部门要不断加强公路桥梁质量规范和设计，推进抗震措施的理论发展和实践技术，来保障人民财产在地震灾害中不受较大的损失，促进社会的和谐发展。
[关键词]桥梁抗震设计、破坏的类型、措施
一、地震给桥梁带来的破坏类型
(一)支座破坏
根据我国对地震灾害中桥梁的调查显示112座桥梁中有53座桥梁约占47%发生了支座破坏，综合国内外十次大地震的调查报告，支座的破坏现象属于普遍现象。
支座的地震灾害主要表现为支座倾斜和剪断、自动支座的脱落和支座自身建造组成的破坏。
支座垫块被重力压碎，使得桥板不稳定，甚至造成落梁。
落梁的发生与支座破坏密切相关，支承破坏使得桥梁上部失去支撑，造成落梁事故。
当支座破坏时会使得墩-梁之间产生位移，当墩梁间的相对位移大于主梁搁置长度后，主梁将从桥墩脱落从而使得发生落梁。
(二)梁体移位造成的破坏
上部梁体的移位是震害中常见的破坏，根据地震的震向而发生纵向移位、横向移位以及扭转移位。
其中伸缩缝处发生移位成为主要灾害。
地震时地势的扭曲，桥梁的梁体移位是绝对的。
如果震幅较小不会发生太大的移位，震后将换掉不能正常工作的的支座，把梁体加固后恢复原位，桥梁就还可以正常工作。
但是，如果震幅过大，造成较大移位就会导致落梁。
所以采取抗震措施减小梁体位移就显得十分重要。
就如云南地震时的有些桥梁上部结构没有落梁，发生了比较大的移位。
虽然没有出现塌落事故，但是已经成为废桥不再能够正常使用了。
(三)地基与基础破坏
地基与基础的严重破坏是导致桥梁倒塌的重要原因，而且倒塌后基本无法修理。
基础与地基的紧密相连，基础的好坏直接影响着地基的稳定程度。
基础的破坏势必会引起地基的破坏，使得出现移位、倾斜、下沉、折断和屈曲失稳等现象。
扩大基础的震害一般由砂土液化、地基失效的不均匀沉降、土承载力和稳定性较差、地面变形较大等导致地层发生水平滑移、下沉、断裂而造成的基础破坏。
常见基础破坏除了上面的原因外，还有上部结构传导下来的惯性力所引起的桩基剪切、弯曲破坏，更有桩基础设计不当所引起的。
桥墩在地震中会出现桥墩倾斜、沉降、移位、墩身剪断、开裂，受压缘的混凝土崩坏，钢筋屈曲、裸露，桥墩与基础连接处折断、开裂等现象。
二、桥梁的抗震设计要点
(一)抗震概念设计
地震的发生存在多种偶然的复杂性因素，使得结构计算模型需要的假定结果与实际情况存在较大差异，以致计算机在一定程度上难以预测抗震性能。
所以，在桥梁结构抗震设计中，不一定要完全信赖计算，概念设计其实比计算设计更加准确可信。
优秀的概念设计使得桥梁结构的抗震性能更加出色。
优秀的概念设计需要根据桥梁的功能和结构作出相应的力学分析，设计出独特的防震结构体系。
抗震桥梁设计时，应对动力特征进行简单分析和对震力进行预测，找到桥梁结构设计的薄弱部位进行加固;然后对上、下部结构连接部位和过渡孔处连接部位及塑性铰预期部位和桥墩形式的选取、构造设计等进行分析同时作出相应的补救措施，防治桥梁出现坍塌，来保证桥梁结构的经济性、抗震安全性和选择结构体系正确性。
最后，应根据分析结果对抗震性能的好坏进行综合性评定，根据分析结果再对设计方案进行不断的修改和完善，力求达到最佳。
(二)延性抗震设计
桥梁的抗震设计，要对预期会出现的塑性铰部位进行配筋设计计算，对其进行加固和防护;同时为保证抗震安全性，对桥梁结构进行分析，直到通过抗震能力检测。
考虑多数条件，多种墩高和场地及多种地震烈度的情况，在进行桥墩线弹性最大弯矩比和非线性位移延性比参数的变化规律分析是通过大量数据分析统计和计算得到的，根据随机地震反应理论和动力计算，总结出估算解决桥墩位移延性的方法，降低地震所造成的危害。
(三)桥梁减、隔震设计
进行桥梁减震和隔震设计可以较好地提高桥梁抗震能力，并且具有简便、先进、经济等优点。
减隔震支座的设计装置使得结构消耗的能量较少同时增大结构的振型周期，降低了地震时的震波频率，良好的自我复位能力结合了结构特点选取适当的建设方案，建立相应的建造参数，合理有效的使得结构地震的反应程度降低，使地震后桥梁上部结构基本能够恢复到原来的位置，最大程度的减少了桥梁建筑损失程度。
(四)场地的选择
在场地选择的过程中，应该选择有利于桥梁抗震的地势基础。
其中有利于抗震的地段主要指一些土壤条件好和比较坚实的地段。
不利于桥梁抗震的地段主要是指在地震的过程中可能发生陷落的松软地段以及土壤成因、岩石状态和性质都不明显的地段。
三、公路桥梁的防震措施
(一)防止落梁的措施
主梁的支承长度按照公式：a≥50+L(L是指梁的跨径;L单位为m;a单位为cm)有伸缩缝的相联桥墩在设置主梁限位装置的时候，适当的将主梁的支承长度在伸缩范围内取值稍微偏大一点。
依据国内外建设规范以及抗震建筑设计细则，应设置纵向防落梁的安全防卫构造，但是限位装置不能妨碍防落梁构造作用的正常发挥。
挡板构造尺寸应该适当偏大，主筋配筋要足，挡块内侧加入减震橡胶块，特别是在斜弯桥设计中应比直线桥具备更多的考虑挡块，内侧不仅应设置橡胶块，还应考虑留有不小于5cm的缝隙，同时桥墩盖梁端部悬出挡块外10cm为宜。
(二)桥台的抗震防护措施
桥台胸墙需要加强，并加大配筋数量，用来缓冲地震的作用力。
在各个梁中间和梁与桥台胸墙中间适当设置弹性垫块，选取浅基的桥洞和通道来加强下部的支撑梁板，为防止墩台在地震时滑移，尽量使结构形状保持四铰框架。
当桥位位置处于液化土或软土的地基时，使得桥梁中线与河流保持正交形状，并适当增加架桥距离，才能保证桥梁的安全质量。
当桥台处于路堤较高的高度时，这样的情况就应该首先选择在地形平坦、横坡较缓的地段通过，来保证桥台的稳定。
桥台高度的降低是稳定的前提，然后再将台身掩埋在路堤土方内，保证填土的密实度。
基础的建设应尽量采取整体性强的T形、U形或箱形桥台，来保证地基的稳定强度。
为防止砂土在地震时液化，桥台背部的每一层都需要非透水性的填料进行夯实，并且要加强防水设施的建设。
(三)桥墩抗震保护措施
桥梁抗震设计中利用桥墩的延性减震的方法是现在最实用的方法。
高位桥墩应该采用钢筋混凝土的建筑结构，同时加强空心截面，加大桥桩和桥柱的半径。
在桥墩塑性铰位置和挨着承台下桩基的范围区域内加强箍筋数量的配置，墩柱之间的箍筋距离与延性有着重要关系，距离越大延性越小，相对的间距越小延性越大。
桥墩的高度相差过大时高度低的墩将延性较差最先受到严重的破坏。
现有的绝大多数桥梁建筑中的结构都是钢筋混凝土结构，虽然钢筋混凝土结构具有优秀的抗震性能，但是如果设计不合理，钢筋混凝土结构在地震的作用下就会造成巨大的破坏。
所以，通过一些抗震的措施来保证结构具有抗震所需的延性，抗震能力十分重要，这种做法也是为了在大强度的地震中保证桥台建筑物的结构不被改变和破坏，从而实现建筑抗震设计这一目标，使建筑物结构的完整与安全得到有效地保障。
桥梁工程的抗震设计对整个桥梁质量安全有着重要的意义。
四、结束语
近些年来，国内外地震灾害频繁发生，给人类生存带来了极大的威胁。
随着科技的发展，我国在抗震措施方面有了较大的突破。
在公路桥梁设计上对抗震建设的重视，保证了人民财产的安全和公路桥梁设施的完整，避免了公路桥梁结构受到地震灾害的毁灭。
主要阐述了我国公路桥梁的主要震害，对公路桥梁设计与抗震措施进行了简单的分析和指导。
公路桥梁抗震设计研究论文【2】
摘 要：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
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[1]。
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]。
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[3]。
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。
参考文献
[1]赵国辉,刘健新.汶川地震桥梁震定分析及抗震设计启示[J].震灾防御技术,2008,3(4)：363-369.
[2]吉随旺,唐永建,胡德贵,汪军,陶双江.四川省汶川地震灾区干线公路典型震害特征分析[J].岩石力学与工程学报,2009,28(6)：1250-1260.
[3]王东升,郭恩栋,柳春光,翟桐.钢筋混凝土圆形截面柱式桥墩抗震性能评价[J].世界地震工程,2001,1.
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