桥梁抗震设计规范及发展趋向研究

曾启文

(湖北工业大学， 湖北 武汉 430000)

0 引言

如今我国桥梁工程发展十分迅速，特别是在近些年，城市中的桥梁建筑数量越来越多，并且施工技术也实现了突破，推动了我国交通事业的进步与发展。对于桥梁工程来说，其内部结构非常重要，特别是近些年我国各地地震频发，严重影响桥梁工程内部的稳定性，部分工程无法受到地震的考验而崩塌，给灾区带来了巨大损失。这就需要加强桥梁工程的，抗震设计工作，规范抗渗设计内容，从而最大程度上避免产生安全隐患。

1 桥梁抗震设计规范现状与发展方向

随着人类文明不断进步，煤炭石油等地下资源开采严重，从而造成地表层不稳定问题，地震频次不断提高，这就需要防患于未然，加强桥梁工程的抗震设计工作。对于桥梁抗震设计来说，需要在设计基础之上不断的改善，并从单一规范指标转化成多项指标，提出多重标准，这样才能够全面保证工程设计的规范性，提高桥梁工程的抗震强度。

在桥梁工程设计初期阶段，主要是将设计重点放在结构强度上，通过计算机设计软件模拟地震效应，以此为基础，保证工程设计中基础结构的强度。在建筑初期阶段，只要保证工程基础强度，就会在很大程度上避免出现结构变形问题。对于一些大型地震常发区，由于地震强度较大，桥梁会产生的弹塑形变，长时间会导致结构滞回严重超标的情况，从而产生大范围破坏问题。所以延性在抗震设计当中具有十分重要的地位的。从当今抗震设计情况来看，桥梁设计需要在考虑经济成本的基础上，最大程度上保证桥梁的安全性，这也是桥梁抗震设计的主流方向。

2 桥梁地震反应

2.1 地震动输入介绍

地震由于发生速度快、破坏力强、具有随机性，人们的逃生时间极其有限。这就突出了地震动的重要性。地震发生强度、空间、时间特征具有随机性特点，并随着时间不断变化而变化，这就需要采用更加合理的地震输入方式，从而对工程结构进行全面的地震反应设计。即使是当代，人们的地震观测技术也较为初级，只能提前几十秒甚至是几秒预测到地震灾害，反应机制不灵敏。所以在分析中无法低消震动输入方面的正确性，误差问题难以避免。特别是对于一些大跨度桥梁，会大大提高地震动输入难度与复杂性，这就需要重点检查局部场地效应、相干感应、行波效应等内容。国际上很多国家为了解决此类问题采用了输入的反应谱法或采用随机震动法，从而解决地面运动随机性问题。

2.2 地震反应分析法

在对地震研究过程中，地震作用理论起到了非常重要的作用，其主要立足点是发生地震时地壳运动出现的动态效应。而地震反应分析法主要是在大型地震发生之后所形成的经验总结。而在地震分析法不断发展过程中，从传统的静力法逐渐演变成了动力法。而且在当今的世界范围当中，非线性静力分析、时程分析、反应谱、静力等方法非常普遍，其中时程分析法主要是起到校核辅助作用，非线性静力分析能够正确判定出桥梁结构抗震等级与破坏机制。在近些年发展中，虚拟激励方法也得到了快速发展，并且还在不断的完善当中。

2.3 桥梁结构的非线性问题

桥梁结构非线性问题涉及范围非常广，主要包括材料、状态、几何等非线性问题。现如今我国对桥梁工程结构的研究取得了突破性成效，并提出了多种复杂的程序。但是在连接单元、边界非线性模拟研究还在初期阶段。在科学技术时代下，新技术层出不穷，这就需要采用更加完善、全面的手段提高桥梁结构的抗震性与稳定性，这样才能够避免出现桥梁工程的安全问题，保证人们的生命财产安全。

3 桥梁抗震设计规范的发展趋势

3.1 未来桥梁工程发展趋势

从桥梁抗震工程设计角度出发，提出一个完善的抗震设计标准就十分重要。由于不同等级的地震会对桥梁造成不同程度上的破坏，这就需要进行全面综合分析。传统抗震策略过于单一，仅考虑桥梁设计的抗震结构，对于其他的环节考虑较少，例如材料性能、桥梁荷载状态等。这就需要设计人员能够充分考虑抗震标准，在经济条件允许下，最大程度上提高工程设计的抗震强度。

3.2 位移、延性抗震设计发展趋势

在15年前，由于传统抗渗设计方案漏洞较多，工程抗震性能较差，但是在引入了位移、延性抗震设计理念则缓解了这一问题。随着我国城市不断发展、科学技术不断创新，社会各个阶层都加强了对桥梁抗震设计的重视程度。岩性设计要求柱式桥墩与排架桩墩塑性铰区范围横向箍筋符合标准条件，圆形截面要采用螺旋式箍筋，并结合配箍率进行设计。抗震设计专家在多年研究发展中，决定采用位移、延性组合方法，也就是将位移当做设计的参数和依据，从而提高桥梁整体的抗震性能。

3.3 基础桥梁抗震设计

通过分析桥梁抗震基础设计发展过程可以看到，桥梁基础结构防震设计有着非常重要的地位。桥梁基础作为整个工程的根基，是支撑桥梁的基础，如果出现了地震灾害，如果桥梁基础结构遭到了地震损坏，就会导致整个桥梁工程的结构损坏。因此在进行桥梁抗震设计当中，基础防震设计作为重要，同时也是设计中的难点。承台与基础设计与抗侧力延性桥墩直接连接承台的基础，需要结合桥墩塑性界面设计出超强弯矩，并计算承台与基础设计中的荷载效应，之后对公路桥涵设计规范标准对强度进行验算。弹性支座和固定支座需要结合地震条件，对其弹性支座、固定支座进行设计，除了截面的超强弯矩外，还要对支座剪力进行设计，结合支座剪力作用，验算支座厚度与抗滑性。

3.4 构造细节与规范的可操作性

当今，桥梁抗震设计发展已经初见成效，但也存在一定问题。这就需要重视对现有问题的量化工作，并一一解决。在现有的工作经验和技术研究基础上，剔除更加合理、有效的抗渗设计方案，重点抓好细节处理工作，构建桥梁工程的抗震系统。其中，需要重点关注抗震设计规范的可操作性。设计可操作性会直接影响设计人员的工作效果，之后设计具有较强的可操纵性才能够落实到施工中，如果设计出现了偏差问题，会大大降低桥梁工程的抗震等级，设计内容无法达标。这就需要明确构造细节，提高细节设计的规范性，这样才能够保证整体的抗震性能。各个结构节点承载力必须要大于连接构件承载力的10%，预埋件锚固承载力要大于连接构件承载力的10%，预应力混凝土的预应力筋要在节点核心区外进行锚固，柱式桥墩、排架桩墩谁轴压比系数必须要控制在0.4以内等。

4 结束语

综上所述，由于当今我国地震灾害频发，为了能够保证桥梁抗震性能，必须要提出抗震设计规范标准，充分利用计算机软件开展地震模拟实验，保证设计内容符合桥梁工程的标准，采用合理的抗震设计方法，加强细节抗震设计，这样才能够全面保证桥梁工程的抗震能力。

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