桥梁结构抗震设计与设防浅析

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了桥梁结构抗震设计与设防浅析范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

摘要：在新时期下，我国的桥梁数量在不断增多，在进行桥梁结构设计时需要考虑人们行车的安全性，加强对桥梁结构抗震设计的重视程度，选择不同的抗震设计方法优化实例的设计方案，从而使得桥梁结构本身的抗震系数能够得到全面提高。与此同时，还需要融入先进的科技手段，构建三维立体化的模型，使得桥梁结构抗震设计能够具备针对性和专业性的特点，为后续桥梁正常使用打下良好的基础。

关键词：桥梁结构；抗震设计；设防措施

当前的桥梁结构抗震设计存在诸多的问题影响了桥梁结构的稳定性和安全性，因此在实际工作中需要适当的借鉴其他地区在桥梁结构抗震设计方面的经验，根据本地区的桥梁结构特点设置相对应的抗震设计方案，从而使得桥梁本身的抗震系数能够得到全面提高。在实际工作中需要了解桥梁抗震设计的要点以及设防的措施，从而使得桥梁设计效果能够得到全面提高。

1桥梁抗震结构概述

在进行桥梁抗震结构设计之前，需要了解桥梁抗震结构本身的特点，从而为后续的设计工作提供重要的支撑。桥梁工程属于当前时代下重要的建设工程，抗震系数的提高影响了桥梁工程本身的稳定性，在抗震设计中，主要是根据地震灾害和工程经验等相关内容来进行日常的设计，选择正确的设计思想，从整体性角度构建完整结构总方案，细致性地进行结构设计，从而达到抗震效果，合理性的抗震设计要在刚度和强度上满足相关标准，并且实现强度和刚度的最佳组合，使得桥梁的抗震效果能够得到全面提高[1]。桥梁属于交通中的重要组成部分，桥梁如果被破坏不仅会影响人们正常出行，还会带来较为严重的安全问题，因此在实际工作中需要更加科学而有序地进行桥梁抗震结构设计，从以往的设计经验来看，一些桥梁经常会出现开裂和混凝土剥落等问题，严重时内部钢筋也会出现裸露情况，因此在实际工作中需要更加科学而有序地开展桥梁抗震设计，为后续的使用提供重要基础。

2桥梁结构的震害研究

2.1原因

地震对于桥梁结构的影响是比较大的，很容易导致桥梁结构出现损坏的问题，使得桥梁安全性和质量无法满足相关的标准，在实际工作中需要加强对桥梁结构抗震设计和设防的重视程度，并且还需要了解桥梁结构出现震害的原因。桥梁结构震害包括桥梁振动和场地相对位移变化，产生了强制性的变形，在场地运动的引力下，惯性会将地震作用于加载强硬结构中，而出现桥梁结构振动问题。其次还会由于场地的位移而引起，在场地位移下不通过强制性变形，形成了超静定内力使得桥梁结构出现变形情况，在地震作用下，桥梁结构会受到不同程度的破坏问题，使得安全性很难得到有效保障，比如桥墩的开裂和倾斜等等，由于地震对于桥梁结构的破坏程度存在一定差异性，所以其中的表现形式也存在着一定差异性，在地震发生后会使桥梁出现位移，对各个节点造成严重影响，节点的承载力和角度发生一定变化，那么会使桥梁本身出现相互碰撞问题，一部分桥梁会出现整体隆起。在地震发生之后，由于桥梁地基周围土质发生了变化，那么桥梁内部也会出现位移，在位移作用下很容易出现桥梁落梁的情况。与此同时，支座和桥墩弯曲也是桥梁震害常见的表现形式，使得桥梁结构的安全系数很难得以充分保证。所以在实际工作中，需要从不同方面入手加强对桥梁结构抗震设计的优化力度，同时还需要设置安全防护措施，提高实际的设计效果和水平。

2.2表现形式

2.2.1桥台。如果桥梁结构中的抗震系数大于桥梁本身承受的压力，会出现桥台震害，主要表现是桥台和路基一起出现移动的问题，并且桥台还出现倾斜和开裂，底部出现下沉和转动。与此同时，在桥台表面处还会出现不同程度的裂缝和开裂，很容易和主梁产生相撞，桥台滑移和倾斜会导致桥梁结构本身压力不断增大而使主梁出现返工的问题，这一情况在实际工作中比较常见，危害也比较大。因此在日常设计工作中需要考虑这一部分震害发生的特点，优化实际的设计方案，凸显现代化的设计模式。2.2.2桩墩。常见的表现是倾斜和开裂或者是混凝土桥墩下部钢筋朝灯笼状的方向而变形，混凝土也会存在崩裂的问题。倾斜有单向和八字开裂，主要是由于各个桩基的连接处存在一定的偏差而导致的。2.2.3支座。主要表现为倾斜和开裂等问题，固定支座的螺栓出现了倾斜和压碎的问题，使得整体结构变得不稳定，同时这一破坏的原因还和下部混凝土压碎有着密切的关系，尤其是在脱落和移位之后，结构中的力会朝着中间部位不断变化，对其他结构和抗震性能造成非常严重的影响[2]。如果在实际工作中并没有加强对这一问题的重视，那么会使得震害不断增加影响人们行车的安全性。

3我国抗震设防的标准

在进行桥梁结构抗震设计时，需要明确主要的技术标准，将经济和技术进行相互融合，使得实际设计方案能够具备科学性的特征。在实际工作中需要根据道路桥梁本身特点进行有效分类，并且还要制定正确的设计方案，我国当前现有公路桥梁课程设计中，地震标准偏低，并且仅仅只有一级的水准，我国当前现行的公路工程，抗震设计对于地震结构的反应规律认识，存在着一定的限制之处，使得抗震设计理念和方法存在一定的偏差。在实际工作中可以适当借鉴国外关于抗震设计方面的要求以及标准，再结合我国当前的发展现状进行相互融合，科学的计算相关参数，还要掌握主要的抗震要求，融入新型的抗震设计理念，从而使得最终的设计效果能够符合相关标准。

4桥梁结构抗震设计与设防措施

4.1抗震设计的方法

4.1.1静力法。桥梁结构抗震系数提高已经成为设计工作中需要广泛关注的问题，在实际工作中需要选择正确的抗震方法，使得最终的抗震效果能够得到全面提高。在实施工作中可以选择静力方法进行抗震设计，假设各个物体和各个部分之间的地震具有相同的震动，结构上的作用只局限于地面运动或者是物质质量所产生的惯性力，在实际设计方案中需要忽视进容运动特征和结构的动力性，通过地震的惯性力来进行结构内力分析[3]。从动力学的角度来看，地震加速度只是作为结构破坏的单一因素，具有一定的局限之处，并且还要考虑动力特征方面的因素，只有结构物的基本特征，周期比地面卓越周期小时，那么当地震发生时，桥梁结构不会受到任何的破坏。在实际工作中需要加强对静立法的有效认识以及了解，同时还需要融入抗震计算方面的工作要点，使得抗震设计效果能够得到全面提高。4.1.2反应谱法。在这一方法运用的过程中，主要是从地震系数的取值来进行水准的有效选择，根据地震的加速度来获取相对应的规律数值，并且一个反应在一定体系内要确定阻尼比之后，再根据数据的搜集来获取有关地震加速度的变化情况，通过曲线的绘制来了解平均值。在公路抗震设计规范中要不断地扩大动力的放大系数结构的地震反应，要以卓越周期为主要的基础，并且在地震波的激励下进行强迫震动。在实施工作中需要根据不同的特征周期和不同场地的对应反应谱进行日常的设计，绘制反应谱曲线，使得设计方案能够具备科学性的特点。其次，在实际设计工作中还可以采取非弹性的反应谱法，根据弹性结构的体系进入到非线性的状态中，弹性反应谱分析方法以结构的加速度为主要基础，在强烈地震作用下，结构将进入到弹塑性变形阶段，这时结构刚度和自证特征都发生了一定改变，弹性反应谱法在计算结构地震力时并不能反映非线性的损伤过程，但是可以在弹性反应谱技术上发展出非弹性的反应谱，在非线性反应谱设计工作中需要特别注意其中的缺点，比如要假设一个特殊的质变反应特征，例如弹塑性反应特征和假设存在着一定差异的话，那么非弹性反应谱的作用会不断削弱，以此使得结构设计方案无法满足相关的标准。因此，在实际设计之前需要加强对现场情况的有效了解和认识，做好数据的分析工作，将不同的设计理念融入其中，提高实际的设计效果。最后，可以采取动力时程分析方法，主要是利用实际地震面运动加速度的记录来进行抗震分析以及假设，在设计方案制定时要考虑结构的弹性和弹塑性的形态，充分结合地震本身的影响要素来进行综合性分析，在复杂工程结构抗震分析设计工作中需要提供和设计模式相匹配的地面运动加速度的设计方案，构件完善的模型，例如屈服模型等等，之后再通过三维立体化技术进行结构的简化设计。在后续工作中要采取积分的方法计算每个结构，在不同时刻的弹塑性地震反应，也可以用相同的方法找到结构中的薄弱部位来完善实际的设计方案。

4.2设防的措施

4.2.1场地的整体规划。在进行这一部分工作时需要了解地震的危险性，尽可能地选择正确的施工位置，同时还需要在场地内通过合理性规划来为后续施工提供重要的基础。在实际实施时要避免地震发生时很有可能发生的地基失效问题，对于松软场地来说要进行有效处理，在实际工作中要尽可能选择坚硬的场地进行日常工作，桥梁整体性要好，并且上部结构要保持连续性的特征，通过较为完善的可靠性以及稳定性，能够防止一些结构构件出现散落问题。在后续工作中要充分结合空间作用的基本条件，在平面和立面上优化整体的结构布置，并且考虑有关几何尺寸和质量方面的因素，保证刚度是非常均匀的。在对称和规整方面能够符合相关要求，从而防止在地震发生时出现突然变形的问题而影响实际的设计效果。4.2.2结构与构件的强度。提高结构与构件的强度在实际设防工作中是非常重要的，桥梁结构的地震破坏，主要是由于地震而引起的结构振动，所以在实际工作中需要根据地基的特点来了解结构的振动能量，将此作为最小值，使得结构能够具备较高的强度以及高度。在实际工作中需要在不增加重量和高度的前提下，使得总体强度能够得到全面提高，在高度选择方面需要依据现场情况来提高实际的设计效果。强度是决定抗震能力的重要参数，地震很有可能会导致结构出现反复变形的问题，使得刚度和强度在不断退化，所以在实施工作中需要加强对这一问题的有效认识，做好延性设计，不断完善抗震的设计模式和方案。

4.3需要注意的问题

4.3.1抗震设计需要注意的问题。在进行抗震设计时需要做好基础性规划，根据桥梁位置来完善总体的设计方案，在进行位置选择时要尽可能选择比较坚硬的场地，比如坚硬碎石地基等，这都是比较理想的施工地点。同时对于不稳定的坡顶来说，要进行有效处理，在实际设计工作中要避免跨越地质断层，如果由于场地的限制必须要进行跨越的话，则要根据地质情况的有效分析，从安全性角度来考虑后续的施工效果。在抗震设计工作中，需要根据桥梁本身的重量以及高度均匀分布的情况来提高后续的施工效果，在抗震设计时需要掌握桥梁的选型，把握关键的程序，在桥梁选型时要结合不同的因素，比如地形和地质条件等，根据现场情况进行合理性设计，从技术可行性上优化桥梁结构的体系，从而达到最佳的设计效果。对于倾斜地区来说，抗震性能偏低，对于桥墩的基本动力放大系数的影响比较大，这就很容易加大震害发生的程度，在发生地震时很容易出现偏移的问题而导致错位，在实际工作中需要加强对这些问题的重视程度，如果情况允许的话，可以从整体性的角度进行深入分析以及研究，具体问题具体划分。4.3.2合理性的设置和布置。在实际抗震设计时，要特别关注有关支座形式方面的问题，研究数据表明，在某些地区发生地震之后，普通橡胶支座破坏会使损伤不断加大，所以在支座形式方面需要根据桥梁设防的要求以及标准进行合理性设置，根据基本地震的动峰加速度值来选择减震性的橡胶支座。通过支座的合理性布置能够降低地震对于桥梁本身的负面影响。值得注意的是，在实际设计工作中不要选择同一种类型的固定支座，需要融入活动性制作的布置方式，并且考虑各个支座所受到的水平压力，做好数值的计算以及分析工作，从而使得最终的设计效果能够达到预期的状态以及标准。同时，还需要根据抗剪计算进行估计的合理性配置，确定好不同箍筋的间距等，做好细节性的构造，满足抗震设计要求以及标准，通过细节性的设计，不断完善抗震设计的方案。

5结束语

在进行桥梁结构抗震设计时，需要优化常规性的桥梁结构，融入先进的科技手段，使得设计方案能够具备科学性的特征，注重细节性的构造，要特别注意不同构造之间的衔接，结合以往的设计经验，不断完善设计方案，做好数值计算以及分析工作，通过灵活性角度来提高实际的设计效果，推动我国桥梁设计行业的稳定发展。

参考文献：

[1]寇驰.装配式混凝土框架桥梁节点杆连接抗震性能的研究[D].西安：西安工业大学，2019.

[2]崔文明.桥梁设计中安全性和耐久性的研究[J].交通标准化，2018（16）：81-82.

[3]靳海燕.公路桥梁施工中，安全性和桥梁耐久性的分析[J].黑龙江交通科技，2019（9）：133-134.

作者:薛玲莉 单位:苏交科集团股份有限公司