简析桥梁抗震设计与加固技术范文

摘要:着我国经济与社会发展步伐的加快，人们对交通与桥梁提出更高要求，桥梁工程中抗震设计与加固对桥梁质量的提高至关重要，对抗震概念设计、延性抗震设计和桥梁抗震设防措施进行深入探讨，并基于具体工程对桥梁结构抗震设计进行实证分析。

关键词:桥梁;抗震设计;加固技术

1桥梁抗震设计

1．1抗震概念设计

抗震概念设计比计算设计更重要，地震具有很大的不确定性和复杂性，所以桥梁抗震模型假定与实际情况存在较大差距，这也增大了抗震计算设计对桥梁结构抗震性能预测与控制的难度，为增强桥梁结构抗震安全性，不能完全“依赖”计算设计，必须充分重视桥梁上下部结构关联部位的抗震设计，包括桥墩型式、过渡孔、塑性铰预期部位等，尽可能选择较好的桥梁抗震结构体系。为确保结构体系对于工程场地条件具有良好的抗震性，必须进行动力特性分析和地震反映估算，并结合结构设计进行抗震薄弱部位的结构分析，以及能否利用配筋等构造设计提升这些部位的抗震安全性。基于分析结果判断抗震结构体系和设计方案的优劣。

1．2延性抗震设计

增强桥梁整体结构的协调性和上部结构的连续性，有效避免构件在地震时震散掉落，同时保证构件空间作用的发挥。无论是平面还是立体构件的结构设计都必须确保桥梁质量、刚度及几何尺寸等方面的协调性与整体性，增强抗震性能。地震对桥梁结构的破坏源自地震所引起的结构性振动，所以抗震设计必须从减小地基传入结构的振动能量出发，增强结构的强度、刚度与延性。在重量和刚度不变的前提下，增强结构整体强度和延性可以达到有效抗震的目的，刚度的增强有利于防止结构变形，强度和延性的增强则能有效提高结构抗震能力，地震振动会引起结构构件的反复变形，进而导致刚度与强度的衰退，所以，桥梁抗震设计不能只注重强度而忽视延性。桥梁延性设计包括两个方面，一是针对预期塑性铰抗震薄弱部位加强配筋设计，二是加强桥梁整体结构抗震能力的分析与验算，提升抗震安全。这两个方面的设计通常反复进行，直至抗震能力有效提升。塑性铰横向钢筋具有约束混凝土、增强截面延性，避免纵向钢筋压溃屈曲的作用，然而国内规范并无相关规定，按照国外规范进行体积含箍率及横向约束钢筋配置设计。

2桥梁抗震设防措施

2．1增加支撑面宽度

由于相邻跨间相对位移计算错误，桥梁上下部结构的支承连接件无法承受位移而连接失效，导致上下部结构脱离和桥梁梁体的坠毁，这主要是由设计时低估了邻跨间的位移而造成，常用的加固技术是增加支撑面宽度或于简支梁位置安装纵向约束装置。

2．2通过延性设计抑制桥梁屈服

桥墩和桥台如果无法抵抗自身惯性和支座传递的上部结构地震力，就会开裂、折断，引发下部结构失效，并破坏上部结构。对于钢筋混凝土柱式桥墩下部结构失效的主要原因是横向约束箍筋间距过大、数量过少，无法约束和抵抗受压钢筋屈服，常常通过加强延性设计和能力设计抑制塑性铰部位以外的桥梁屈服，增强结构弹性。

2．3加强地基处理

地震波传到地基将引起桥梁垂直和水平位移，桥体结构地震荷载惯性增加，竖向惯性力仅影响不对称的双臂结构桥梁。桥梁下部结构周围地基因地震震动而变弱后将发生沉降和水平位移，墩台的损坏，地基失效进而引起桥梁结构的破坏，所以必须加强地基处理或采用深地基。基础的摇摆也是一种隔震措施，能有效削弱地震对桥墩及上部结构的影响。

3抗震设计与加固实例

3．1工程概况

某桥梁为150m+200m+150m跨径组合的预应力混凝土连续钢结构型式，桥面宽18．5m，主梁为单箱单室预应力混凝土结构箱梁，主墩为钢筋混凝土双薄壁墩，墩身实体矩形截面尺寸为2．5m×10．0m，主墩基础采用20Ф2．5m钻孔灌注桩。

3．2抗震概念设计

本桥梁连续钢结构为主梁与墩钢结，所以抗震概念设计主要是塑性铰位置的确定，桥梁结构的塑性铰常常设置在易于检查和修复的特殊配筋墩柱处。根据本桥梁工程内力反应包络图和结构设计图纸，确定出墩柱根部的塑性铰部位即为抗震薄弱部位，并通过加强配筋设计起到加固作用，无需修改设计方案。

3．3延性抗震设计

(1)塑性铰区钢筋设计本桥梁预期塑性铰位于墩柱根部，并需加强配筋设计，设计单位所提供的主墩截面配筋图表明箍筋纵向间距18cm，通过将箍筋纵向间距减小为10cm的加箍设计，便可提高桥梁结构延性。

(2)抗震能力验算在可修复破坏极限状态下，P2地震波将导致墩底截面出现塑性现象，最大塑性转角和极限转角具体值，表中数据表明，本桥梁在P2地震波作用下仍然具有较高的安全系数，无需进行延性设计以及减震和隔震设计。

4结论

综上所述，桥梁抗震设计分为抗震概念设计和延性抗震设计两个方面，必要时还必须进行减震与隔震设计。桥梁抗震概念设计主要目的在于选择理想的抗震结构体系，而延性抗震设计则是在抗震概念设计的基础上进行塑性铰区的横向钢筋设计和抗震能力验算，增强桥梁结构的抗震安全性。当延性抗震设计无法取得理想的抗震效果，则需继续进行减震与隔震设计，削弱地震对桥梁结构的不利影响。

参考文献:

［1］黄勇，张良，乐威杰，等．桥梁抗震研究的近期进展［J］．地震工程与工程振动，2017，37(3):166－174．

［2］孙治国，华承俊，司炳君，等．设置延性系梁的桥梁双柱墩抗震能力研究［J］．桥梁建设，2015，45(1):39－44．

作者:郭小土 单位:中设设计集团股份有限公司