高速公路常规桥梁抗震设计注意事项

雒建哲

（甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司）

地震区的桥梁结构设计覆盖面较广，应充分兼顾地震对桥梁结构的影响。结构安全是首要设计目标，应确保在地震条件下结构依然可维持稳定或是最大限度减小震害，从而给车辆的通行营造安全的环境，避免不必要的社会经济损失。

1 工程概况

S38 线王格尔塘至夏河（桑科）高速公路主线长41.595㎏，沿线共建设桥梁11992.35m/37 座，采取双向四车道建设标准，公路I 级荷载。根据现场地质条件及桥梁建设规模等因素确定洪水频率，采取特大桥1/300、大中桥及小桥涵均为1/100 的标准。本项目桥梁建设区域地质条件特殊，跨越0.15g 和0.2g 两个地震烈度区，为保证桥梁安全，采取八度（0.2g）抗震设计方式。

2 桥梁结构设计

2.1 桥梁设计要点

本项目桥梁建设于河谷区，桥孔布设充分兼顾现场地形及水位控制要求。以地质、水文等方面自然因素为立足点，以结构安全、经济高效、造型美观为发展目标，由此展开桥梁结构的设计工作，保证桥梁结构可取得良好的综合应用效果。中、小跨径桥梁建设工作量较小，本着标准化、装配化的原则展开设计工作，以20m、30m、40m 预应力混凝土箱梁居多。

项目主线标准跨大中桥梁总量为29 座，设置装配式预应力混凝土连续（简支）箱梁，将其作为各桥的上部结构，普遍为多箱单独预制的方式，形成先简支后连续的结构体系。设柱式/薄壁空心墩、柱式/肋板台及钻孔灌注桩，共同承受上部荷载及行车荷载，构成桥梁下部结构。

以《装配式预应力混凝土连续（简支）箱梁桥上部构造》为主要依据，在施工前组织图纸审阅，以便每位参建人员都可准确掌握桥梁结构特点及建设要求，以此作为正式施工的基本指导。

部分桥梁建设于缓和曲线上，在预制箱梁期间应充分考虑到主梁参数表，以其中给出的尺寸要求合理组织预制作业，视实际情况调整梁长和钢筋。

部分桥梁建设于平曲线段，应采取标准跨径设计标准，根据均向布置的原则形成适量理论跨径线[1]。根据预制梁的实际情况合理调整梁长，从而有效规避内、外弧差的异常状况。梁长变化段的设置应注重对位置的选择，以两等分跨中横隔梁的两侧较为合适，预应力钢束变化段的位置则以跨中直线段为宜。边梁外悬臂的长度控制应充分考虑到路线平面资料，以此为指导合理放样。

2.2 上部结构设计要点

⑴连续箱梁施工遵循的是多箱单独预制、简支安装的基本原则，为提高横向整体性，除了在箱梁上增设端头横隔梁外，还需在跨间布设适量的横隔板并使其与主梁保持垂直的位置关系。

⑵为提高模板的制安效率，主梁沿纵向外轮廓尺寸不采取任何改变措施，以给定角度为基准合理开展梁端斜角的安装作业。以悬臂长度为依据，根据实际情况合理调整内、外侧边梁的悬臂处钢筋，使其布设具有合理性。桥台背墙线在设置时应遵循与梁端线保持平行关系的基本原则，可调整边梁悬臂端尺寸或护栏的布设区域，由此构成桥面曲线。施工期间注重对梁长参数的分析，以此为依据合理组织支模浇注作业，将各梁依次编号，合理保管。

⑶桥面横坡结构组成包含预制箱梁顶、墩台盖梁及支座垫石，通过顺坡浇筑的方式形成箱梁顶板及桥面板，选取适量钢板并将其预埋于箱梁底面支座处，并保证钢板维持水平状态。桥梁纵横综合坡度对箱梁施工具有较明显的影响，因此应加强对支座梁底预埋钢板中心外露值的检验，若实测结果不满足调平要求，则要及时增设合适规格的梁底楔形块[2]。

⑷钢绞线的锚固宜设置在梁端，为避免锚固钢板超越支承中心线的情况，应处理成对弯起的钢束锚固面，将其设置为台阶型式。

⑸箱梁端部预制期间，在箱内侧采取加厚处理措施，此举可为锚具的布设提供良好的条件。

⑹桥梁上部结构施工均采取的是通用图形式，综合考虑预制尺寸和梁端夹角，合理调整钢筋，使各处的钢筋都可发挥出应有的作用。

2.3 下部结构设计要点

桥梁下部结构施工中，墩台基础为钻孔灌注桩的形式，以坐标控制为核心，经过尺量后进一步掌握施工情况，若有误则及时与设计单位取得沟通，就相关事项作深入的探讨，提出切实可行的解决方案，再恢复施工。

3 桥梁抗震设计

3.1 抗震设防标准

抗震设计为本桥设计工作中的重点环节，此处的设计效果将对桥梁的整体质量带来明显影响，应贯彻以防为主的理念，经多重对比后选择最有利的抗震结构体系，辅以行之有效的减隔震措施，形成多重防护屏障，确保桥梁的抗震安全性。根据行业规范[3]以及现场地质情况，本项目桥梁抗震设防类别均采取B 类。

B 类桥梁抗震设计工作中，分两种情况加以考虑：E1 地震作用，全桥结构在地震作用下不受损；E2 地震作用，全桥结构在地震作用下不发生倒塌或是大幅度的受损，在采取加固措施后依然可满足应急通行需求。为满足B 类桥梁所提出的结构抗震能力要求，在设计时应保证墩身、墩柱可进入塑性状态，以盖梁为代表的各类保护构件均不可处于屈服状态。

基于前文对各项设计原则的分析，认为在不同柱式墩墩高条件下其对应的设计原则也应及时调整，高度＜5m 时纵桥向按弹性设计；高度＜10m 时横桥向按弹性设计。此外，在墩高＞55m 的条件下，也应按照弹性设计，以免出现桥墩养护难度偏大的情况。

3.2 抗震结构体系

3.2.1 结构抗震设计

本项目桥梁建设区均为典型的高震区，易威胁到桥梁的正常使用。为保证桥梁结构的完整性与稳定性，跨径增设横隔板，梁端增设端横梁，选取适量抗震拉杆并将其布设在相邻桥台之间。桥墩结构组成方面，以柱式墩为主要形式，墩柱间增设地系梁，具体情况如图1 所示。基础部分均选择的是桩基础，其具有柔度适中的特点，可适应结构的变形需求。

图1 墩柱地系梁

3.2.2 结构约束体系的确定

结合联长、墩高等方面的情况，配置滑板橡胶支座、高阻尼橡胶支座、水平力分散型板式橡胶、固定盆式支座等结构，由此构成完整的支撑体系，使桥梁具有足够良好的抗震性能。

长联桥建设中，陡坡上桥梁将形成向下坡方向的变形现象，该部分变形将随时间的延长而逐步累积，因此需组织桥梁纵向刚度分析，以妥当的方式优化桥梁动力性能。综合考虑温度效应和抗震设计结果，优化中间墩的布设形式，以墩梁刚性连接方式为宜，具体采用固定盆式支座。联端选择的是四氟板式橡胶支座，其综合应用效果较好，可满足地震时的变形要求。以中间墩的墩高为依据合理选择支座形式，若高度＞10m，以水平力分散型板式橡胶支座为宜；反之，则选择高阻尼橡胶支座，其具有优良的抗剪切变形能力。

3.2.3 限位装置

桥墩、桥台两部分结构横向设刚性挡块，再通过粘贴的方式于侧面设橡胶块，通过该装置发挥出碰撞缓冲的作用。联端墩和桥台两处配置抗震拉杆，构成完善的防护体系，以免发生落梁现象。梁端设橡胶块，该部分既可缓解冲击又可维持梁的整体稳定性，以免其出现位移现象。

3.3 主要抗震措施

地震具有极强的不确定性和不可预见性，部分优质构造在地震作用下易失效。对此，应积极采取抗震措施，最大限度减小地震对桥梁结构的影响。

⑴根据抗震规范中所提出的要求，盖梁宽度应达到70+L/2，（L 为梁的计算跨径，m）因此可适当增加盖梁纵桥向宽度。

⑵中大桥结构中，对墩台挡块的钢筋采取加强措施，即φ20@10，箍筋直径φ12mm。

⑶0.15g 地区的大中型桥梁中，均增设抗震锚栓，小箱梁设置纵向挡块。对于0.1g 及其以上的地区，在设置现浇箱梁的同时还需配套限位器。

⑷空心板端每孔均布设橡胶块，对于伸缩缝处，应设橡胶垫块。

⑸加强背墙主筋，其目的在于提高背墙的抗震能力，以免在地震破坏条件下而发生落梁现象。

⑹构造物箍筋均选择的是135°弯钩的形式，其能够稳定在混凝土核心区，从而达到维持桥墩稳定性的效果。

⑺重力式台高度＞8m 时，施工所用材料以C20 片石混凝土为宜。此外，加强对台身与台帽、台身与基础之间的处理，配置适量短钢筋。

4 结束语

高速公路桥梁设计具有系统性，抗震设计是不可或缺的环节，且对于地震区的桥梁工程而言更为重要。文章则结合工程实例展开有关于抗震设计的探讨，希望所提内容可作为设计工作的参考，从而提升桥梁的抗震设计水平。