市政橋梁設計中的抗震設計

魏汝海

【摘要】隨著社會的發(fā)展，我國市政基礎設施的發(fā)展也越來越迅速，市政基礎設施的好壞直接反映了整個城市的發(fā)展水平。而在市政建設和城市發(fā)展過程中，特別要重點考慮地震災害的影響，確保市政設施具有一定的抗震能力。而市政橋梁作為市政設施的一部分，則需要更高的抗震要求。所以，做好市政橋梁抗震設計就顯得至關(guān)重要。要想提高市政橋梁的抗震性能，我們要努力發(fā)展市政橋梁的抗震設計技術(shù)，提高市政橋梁設計的仿真技術(shù)水平。如何做到這一點，就是該文所要重點探討的問題。

【關(guān)鍵詞】市政橋梁設計;抗震設計;措施

隨著現(xiàn)代建筑業(yè)的發(fā)展，尤其是建筑科技水平的提高，對市政橋梁工程建設的安全提出了全新要求。換句話說，只有確保市政橋梁工程的高質(zhì)量性，才能有效應對極端自然災害，如地震、泥石流、洪水等。而為了實現(xiàn)這一目標，首當其沖的就是要做好橋梁工程的抗震設計。但就現(xiàn)狀來講，當前市政橋梁的抗震設計所采用的方法，基本是圍繞提高結(jié)構(gòu)強度和變形能力展開的，技術(shù)水平較低、工程成本較大，卻又無法滿足抗震安全的需求。因此，設計人員必須要加強橋梁科技的創(chuàng)新應用，通過合理科學的抗震設計，增強橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能，在提高抗震能力的同時，有效降低工程建設成本。

1、市政橋梁震害分析

第一，針對梁式橋而言，由于下部結(jié)構(gòu)墩臺蓋梁寬度或擋塊強度不足，地震波產(chǎn)生時，在上部結(jié)構(gòu)梁端支座位置容易造成橫向相鄰梁體相互碰撞，進而導致上部結(jié)構(gòu)落梁，引發(fā)橋梁主體結(jié)構(gòu)破壞;針對拱式橋而言，地震波作用下，拱橋結(jié)構(gòu)容易造成拱角與拱頂附近出現(xiàn)裂縫，更有甚者產(chǎn)生變形破壞。第二，在發(fā)生地震之后，橋梁地基土會產(chǎn)生液化反應，嚴重破壞橋梁基礎。與此同時，橋墩基礎也會產(chǎn)生位移，進而對橋梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性能造成嚴重影響，明顯加大了主梁落梁、墩臺坍塌的概率。第三，在橋梁抗震設計中，對支座的抗震性能重視程度不高。由于支座抗震性能比較低，一旦遭遇地震，就會產(chǎn)生大面積的位移與變形情況，進而對上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響，并會破壞橋梁的其他部位。第四，倘若橋梁下部結(jié)構(gòu)缺少一定抗震性能，一旦發(fā)生地震，橋梁下部墩柱極易產(chǎn)生彎剪變形，而此變形難以修復，進而嚴重影響整個橋梁的結(jié)構(gòu)安全。

2、市政橋梁抗震設計

2.1科學計算地震力

市政橋梁的設計過程中，地震力的計算也是一項極其重要的工作，并且我國在這方面所進行的工作還遠遠達不到實際建設的需求。因此，在之后的市政橋梁設計過程中，應當做到科學計算橋梁地震力。橋梁的地震力受許多因素的影響，比如結(jié)構(gòu)尺寸、地質(zhì)條件、施工技術(shù)、施工材料等。這些因素對于橋梁地震力的影響大小是各不相同的，在實際計算過程中，應當盡可能將每一個因素所能夠影響的地震力大小明確地計算出來，從而得到一個較為準確的地震力結(jié)果，以保證橋梁抗震安全。除此之外，市政橋梁的地震力計算還應當根據(jù)當?shù)氐卣鹩绊憗磉M行，以該地區(qū)的地震烈度情況為準。在地殼比較活躍的地方，地震烈度就大，抗震設防標準就高;而在那些地殼運動幅度小的地區(qū)，地震烈度就小，抗震設防標準就低。只有這樣，在進行抗震設計的時候才能夠游刃有余。

2.2抗震分析方法

目前，在市政橋梁抗震設計中，選擇合理的抗震分析方法無疑是重中之重，而時程分析法和反應譜法是最為常用的兩種設計方法。在橋梁抗震設計中，設計人員要結(jié)合橋梁的性質(zhì)靈活選用上述兩種方法，通過具體的計算公式來明確具體數(shù)值，以確?？拐鹪O計的合理性與科學性。但需要指出的是，針對那些施工環(huán)境復雜或不規(guī)則橋梁，設計人員必須要考慮整個橋梁結(jié)構(gòu)的周期，采取時程分析法進行抗震分析，同時構(gòu)建動態(tài)化監(jiān)管機制，利用科學算法明確抗震結(jié)構(gòu)的彈性范圍，以確保其運行處于最佳彈性狀態(tài)，進而全面增強橋梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性與安全性。相比于時程分析法，彈性反應譜法具有更廣泛的應用范圍，同時其操作簡便、計算簡單、規(guī)范性強，因此，設計人員也要全面掌握這種設計方法。

2.3抗震裝置設計

在市政橋梁結(jié)構(gòu)中，采用抗震裝置是順利實現(xiàn)抗震功能的關(guān)鍵，抗震裝置也是使抗震設計穩(wěn)定性得到保障的關(guān)鍵。設計人員在橋梁抗震設計中，要以橋梁所需要達到的抗震要求為基礎，選擇合適的抗震裝置。在整個抗震系統(tǒng)中，抗震裝置的振幅將直接影響整個系統(tǒng)的抗震效用，進而影響到整個橋梁結(jié)構(gòu)的抗震能力，這就要求設計人員必須明確抗震裝置的最大振幅，并以此為依據(jù)制定相應的設計方案。各種抗震裝置具有不同的抗震效果，設計人員在設計的過程中要對此引起高度重視。在展開抗震裝置設計的時候，要立足于工作實際條件和抗震要求科學地對剛度和阻尼等數(shù)據(jù)進行計算。部分大型市政橋梁還要運用彈性反應譜，如此便能讓抗震裝置計算變得更加容易，確?？拐鹧b置滿足橋梁抗震要求。科學、合理運用抗震裝置，可以最大化控制地震中橋梁變形、結(jié)構(gòu)位移的可能性。當前，城市建設得到了顯著發(fā)展，對市政橋梁隔離裝置的要求越來越嚴格，不斷加大了設計研發(fā)投入。所研發(fā)的抗震裝置要和橋梁的各項基本性能相適應，這樣便能確保發(fā)生地震后，抗震裝置的作用可以最大限度地發(fā)揮出來，有效降低橋梁破壞的潛在風險。

2.4抗震加固技術(shù)

我國大多數(shù)市政橋梁屬于鋼筋混凝土或預應力混凝土結(jié)構(gòu)，不僅地質(zhì)與自然條件會對其造成影響，各種固定荷載與偶然荷載也會對其產(chǎn)生一定影響，一般其使用年限通常為數(shù)十年，容易導致功能退化、承載力降低，進而很難滿足抗震要求與規(guī)定，在一定程度上，削弱了其抗震能力。倘若對其大規(guī)模拆除重建，會明顯增加經(jīng)濟成本與社會成本投入。為了能夠高效規(guī)避上述風險，針對這種情況，在開展橋梁抗震加固設計工作的過程中，應當對各方面因素進行認真分析，并為相關(guān)加固工作的順利開展預留出一定空間?，F(xiàn)階段，所運用的加固方法比較多，例如：加大截面面積、粘貼鋼板、改變結(jié)構(gòu)體系等。當前，隨著我國社會和經(jīng)濟突飛猛進的發(fā)展與進步，科學技術(shù)處于持續(xù)創(chuàng)新階段之中，在諸多橋梁抗震加固技術(shù)中，基于纖維增強材料抗震加固技術(shù)具有非常廣泛的應用范圍。究其原因，纖維增強材料屬于新型材料內(nèi)容范疇，雖然自身重量比較輕，但是具備較高強度，可以有效提高橋梁結(jié)構(gòu)強度。伴隨著施工條件的不斷成熟，可以對其開展深入推廣工作，不斷擴大其應用范圍。

結(jié)語：

在市政橋梁設計中，抗震設計可以顯著提高橋梁整體質(zhì)量，可以使人們的生命和財產(chǎn)安全得到保證?，F(xiàn)階段，我國研究抗震設計方面的時間并不長，在今后的研究中應學習和合理借鑒國外的先進技術(shù)以及設計方面的經(jīng)驗，以提高國內(nèi)的抗震設計技術(shù)，保證市政橋梁整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。

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