论文部分内容阅读
摘要：桥梁工程在现代交通网络中起着重要的枢纽作用，但桥梁容易受到地震等自然灾害的破坏作用，从而造成人员伤亡和财产损失，并使交通中断。通过大量的桥梁震害研究发现，除液化、断层等地基失效引起的破坏以外，地震对混凝土桥梁最常见的破坏形式有弯曲破坏、剪切破坏、落梁破坏和支座损伤等。本文就对桥梁的抗震技术设计进行了探讨。
关键词：桥梁设计；抗震设计；抗震性能
中图分类号：U445文献标识码： A
引言
进入21世纪以来，地震越来越频繁地在世界各地发生，现代桥梁建筑的抗震性能的设计 问题也逐渐成为广大人民群众所关注的热点问题。由于桥梁建筑工程是交通网络的关键要素，因此桥梁的抗震设计的重要性也是不言而喻的。为达到桥梁合理的抗震性能，桥梁结构设计师应通过以往的工程项 目以及地震灾害等经验所获得的正确的基本设计原则及设计思想，从而可以更好地解决桥梁建筑结构上、材料以及方案上的问题，这也是桥梁抗震概念设计的精髓所在。桥梁合理的抗震设计就是使桥梁的抗震结构在强度、刚度以及延性上有最佳的组合 ，从而可以有效而又经济地达到抗震的目标。
一、桥梁抗震技术设计的原则分析
据业内人士分析预测，当前整个地球正处于地震活跃时期，此时的桥梁工程肩负着社会生命线输送与传递的重要任务，在抗震设计的过程中应当尽可能的遵循下列几项原则，使桥梁整体结构能够在刚度、强度、延性等硬性指标上取得最科学最合理的配置。简单的说，使桥梁抗震技术在设计中遵循相应原则是关系到安全、经济、抗震救灾等社会发展指标的重要课题。
（1）系统规范的结构整体。首先，桥梁各系统部分的受力与散力性能需要始终保持在较均衡水平，各结构部件与桥梁主体间的联通程度要比较好。其次桥梁主体尽可能选取表面连续的硬质建材，尤其是对地处于地震多发带的桥梁而言，在设计中应避免使用拼接形式的桥面主体，以此防止桥梁主体在地震力作用下发生地基共振并导致桥梁坍塌现象的产生。
（2）合理选址。桥梁工程在建设施工的前期规划中需要对桥梁主体场地选择问题加以关注。首先，合理的桥梁建设场地应以坚硬地质结构为首选，避免松软场地在地震时发生地基失效的现象。其次，当交通运输发展实际要求桥梁工程不得不在松软场地区域建设的时候，桥梁的整体结构设计需要尽可能的提高基建整体性能，将地震造成地质结构不均匀变形的可能性降到最低。
（3）能力差异性设计。传统的桥梁抗震技术多推行一种同等安全度的设计思想，即桥梁的各个结构构件，不论参与桥梁运行地位与重要程度之间有多少不同，其抗震安全性能应维持在同一水平上。显然，这种设计思想是不合理的。能力差异性设计思想强调对桥梁结构运行中处于不同地位、发挥不同作用的结构部件采取差异性的抗震安全度，以此做到有针对性、有侧重点的桥梁抗震。
（4）高刚度、强度与延性的结构构件。从理论上来说，地震引发的基体结构性震动是地震导致桥梁发生结构性破坏的最直接原因。因此，在桥梁抗震技术的设计过程中，需要建立起一套具备高刚度、强度与延性的结构构件，减少与缓解由地基传入桥梁结构的震动能量，达到桥梁抗震的功效。这其中高刚度在控制结构变形中的优势最为明显，需要相关人员加以格外关注。
（5）多渠道的抗震防线。桥梁结构设计中应该配备多条制约地震侧向力的安全防线。就算地震产生的大规模破坏性作用力对桥梁初始防线造成破坏，后面的辅助抗震防线依然能够为桥梁的正常运行提供安全保障。与此同时，修缮一道安全防线所耗费的人力物力财力是远远低于桥梁坍塌后发生的重建开支的，其经济效益也显得较为明显。
二、桥梁抗震结构受到地震破坏的主要形式
（1）落梁破坏。落梁破坏是 当梁体的水平位移超过了桥梁梁端的支撑长度时 ，桥梁与桥墩之间的相对位移逐渐增大从而使支座失效丧失 了对桥梁约束能力 的一种破 坏形式。当支座受到破坏 、桥梁的支撑长度不够 、梁间因地震而产生碰撞时常常会导致落梁破坏的发生。
（2）支座损伤。地震的惯性力是通过支座从桥梁上部传到下部结构的，支座在结构设计时是有荷载强度的，地震来临时，传递的荷载超过了支座的荷载强度时，支座便会损伤并且破坏 。由于支座的损伤地震的惯性力便不会传到下部结构，就可以避免地震荷载传到桥墩从而破坏桥梁，同时支座损伤也会造成桥梁落梁受到破坏。
（3）剪切破坏。当地震发生时，桥梁在地震水平倚戟的作用下，桥梁受到的剪切力超过了自身的剪切强度便会发生剪切破坏。剪切破坏主要有以下四个阶段：①当桥梁截面的剪切弯矩超过自身的强度时，截面便会出现裂缝；②由于地震时荷载强度越来越高，桥梁柱内会逐渐出现斜方向的剪切裂缝；③随着地震的继续发生，箍筋会慢慢开始屈服便会导致剪切裂缝越来越大；④最后桥梁便会因地震而发生脆性的剪切破坏。
（4）弯曲破坏。在地震的荷载的作用下，桥梁结构会产生变形 ，由于过大的变形会导致桥梁混凝土层的脱落 、内部混凝土崩裂以及钢筋屈服的现象的发生，从而导致桥梁结构丧失承载能力。弯曲破坏主要也有一下四个阶段：① 当地震带来的水平弯矩超过桥梁自身的开裂强度时，就会产生裂缝；②随着地震 的荷载强度的提高，纵筋也会慢慢屈服 ，裂缝会继续发展；③桥梁的变形会越来越大 ，从而导致了桥梁塑性铰范围增大以及混凝土保护层的脱落；④发生弯曲破坏，混凝土的崩裂以及钢筋的屈服。
三、桥梁抗震技术设计方法简述
抗震技术是桥梁工程设计中永恒的话题。在经济社会各发展时期对交通运输行业的不同要求作用下，桥梁工程中抗震技术的设计方法也在不断迎合社会发展潮流的基础上变化与完善着。具体而言，可以归纳出以下几点。
（1）基于强度、刚度的抗震技术设计方法。基于强度的抗震技术设计方法是一直沿用至今且多数桥梁设计工程较为推行的一种设计方法。它最大的特点在于检测系统将地震对桥梁基体产生的作用力视作静荷载的一种，在结构分析过程中将桥梁主体在各部分构件的强度、刚度是否满足桥梁特定状态下极限作用力的需求作为衡量其建筑结构是否失效的唯一标准。
（2）基于性能的抗震技术设计方法。基于性能的抗震技术设计方法与前两种设计方法有所不同，在这一方法影响下，桥梁抗震的不再以保障人民生命安全为最基本、最主要的目标，而是开始向着逐步促使桥梁结构能够在不同风险等级的地震力作用下满足不同的性能目标转变，从而将桥梁可能发生的损毁给经济、人身以及财产带来的损失控制在一定范围之内。
（3）基于延性的抗震技术设计方法。当前基于延性的抗震技术设计方法通过一种解码延性抗震反应谱应用到桥梁抗震工程建设当中。一方面，它采用地震作用力修正系数对反应谱加速度进行调整；另一方面，它对地震内力进行弹性分析，据此对桥梁各个结构部件的延性需求做出说明。这两种方式的最终目的都在于解决破坏性地震作用力下桥梁结构时有发生的弹、塑性破坏问题。
四、结束语
我国当前的交通运输行业仍处于建设、应用的高峰期，重视地震频发区域桥梁工程的抗震技术設计具有非常重要的现实意义。相关工作人员需要在结合社会发展要求的基础上，以桥梁抗震技术设计原则为指导思想，不断对各种抗震措施、手段进行探索与创新，使新时期的桥梁工程能够更好的为交通运输行业乃至整个经济社会的发展做出贡献。
参考文献
[1] 刘荣灿，王克成，唐红梅，陈洪凯. 桥梁抗震设计中滑移挡块作用机理[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版），2010（02）.
[2] 宋妍挢 梁抗震设计的研究与新技术的应用[J]．交通世界 ．201 1(01)．
[3] 罗如登，叶梅新，莫朝庆. 桥梁支座水平静力约束方向抗震中的弹簧刚度取值方法对比研究[J].铁道科学与工程学报，2008（02）.
[4] 杨洪伟．浅谈桥梁抗震概念设计[J]．山西建筑.2007
[5] 杨成，杨琼，魏明宇，李英民. 增量动力分析中的地震作用特征差异研究[J] 四川建筑科学研究，2010(3)
关键词：桥梁设计；抗震设计；抗震性能
中图分类号：U445文献标识码： A
引言
进入21世纪以来，地震越来越频繁地在世界各地发生，现代桥梁建筑的抗震性能的设计 问题也逐渐成为广大人民群众所关注的热点问题。由于桥梁建筑工程是交通网络的关键要素，因此桥梁的抗震设计的重要性也是不言而喻的。为达到桥梁合理的抗震性能，桥梁结构设计师应通过以往的工程项 目以及地震灾害等经验所获得的正确的基本设计原则及设计思想，从而可以更好地解决桥梁建筑结构上、材料以及方案上的问题，这也是桥梁抗震概念设计的精髓所在。桥梁合理的抗震设计就是使桥梁的抗震结构在强度、刚度以及延性上有最佳的组合 ，从而可以有效而又经济地达到抗震的目标。
一、桥梁抗震技术设计的原则分析
据业内人士分析预测，当前整个地球正处于地震活跃时期，此时的桥梁工程肩负着社会生命线输送与传递的重要任务，在抗震设计的过程中应当尽可能的遵循下列几项原则，使桥梁整体结构能够在刚度、强度、延性等硬性指标上取得最科学最合理的配置。简单的说，使桥梁抗震技术在设计中遵循相应原则是关系到安全、经济、抗震救灾等社会发展指标的重要课题。
（1）系统规范的结构整体。首先，桥梁各系统部分的受力与散力性能需要始终保持在较均衡水平，各结构部件与桥梁主体间的联通程度要比较好。其次桥梁主体尽可能选取表面连续的硬质建材，尤其是对地处于地震多发带的桥梁而言，在设计中应避免使用拼接形式的桥面主体，以此防止桥梁主体在地震力作用下发生地基共振并导致桥梁坍塌现象的产生。
（2）合理选址。桥梁工程在建设施工的前期规划中需要对桥梁主体场地选择问题加以关注。首先，合理的桥梁建设场地应以坚硬地质结构为首选，避免松软场地在地震时发生地基失效的现象。其次，当交通运输发展实际要求桥梁工程不得不在松软场地区域建设的时候，桥梁的整体结构设计需要尽可能的提高基建整体性能，将地震造成地质结构不均匀变形的可能性降到最低。
（3）能力差异性设计。传统的桥梁抗震技术多推行一种同等安全度的设计思想，即桥梁的各个结构构件，不论参与桥梁运行地位与重要程度之间有多少不同，其抗震安全性能应维持在同一水平上。显然，这种设计思想是不合理的。能力差异性设计思想强调对桥梁结构运行中处于不同地位、发挥不同作用的结构部件采取差异性的抗震安全度，以此做到有针对性、有侧重点的桥梁抗震。
（4）高刚度、强度与延性的结构构件。从理论上来说，地震引发的基体结构性震动是地震导致桥梁发生结构性破坏的最直接原因。因此，在桥梁抗震技术的设计过程中，需要建立起一套具备高刚度、强度与延性的结构构件，减少与缓解由地基传入桥梁结构的震动能量，达到桥梁抗震的功效。这其中高刚度在控制结构变形中的优势最为明显，需要相关人员加以格外关注。
（5）多渠道的抗震防线。桥梁结构设计中应该配备多条制约地震侧向力的安全防线。就算地震产生的大规模破坏性作用力对桥梁初始防线造成破坏，后面的辅助抗震防线依然能够为桥梁的正常运行提供安全保障。与此同时，修缮一道安全防线所耗费的人力物力财力是远远低于桥梁坍塌后发生的重建开支的，其经济效益也显得较为明显。
二、桥梁抗震结构受到地震破坏的主要形式
（1）落梁破坏。落梁破坏是 当梁体的水平位移超过了桥梁梁端的支撑长度时 ，桥梁与桥墩之间的相对位移逐渐增大从而使支座失效丧失 了对桥梁约束能力 的一种破 坏形式。当支座受到破坏 、桥梁的支撑长度不够 、梁间因地震而产生碰撞时常常会导致落梁破坏的发生。
（2）支座损伤。地震的惯性力是通过支座从桥梁上部传到下部结构的，支座在结构设计时是有荷载强度的，地震来临时，传递的荷载超过了支座的荷载强度时，支座便会损伤并且破坏 。由于支座的损伤地震的惯性力便不会传到下部结构，就可以避免地震荷载传到桥墩从而破坏桥梁，同时支座损伤也会造成桥梁落梁受到破坏。
（3）剪切破坏。当地震发生时，桥梁在地震水平倚戟的作用下，桥梁受到的剪切力超过了自身的剪切强度便会发生剪切破坏。剪切破坏主要有以下四个阶段：①当桥梁截面的剪切弯矩超过自身的强度时，截面便会出现裂缝；②由于地震时荷载强度越来越高，桥梁柱内会逐渐出现斜方向的剪切裂缝；③随着地震的继续发生，箍筋会慢慢开始屈服便会导致剪切裂缝越来越大；④最后桥梁便会因地震而发生脆性的剪切破坏。
（4）弯曲破坏。在地震的荷载的作用下，桥梁结构会产生变形 ，由于过大的变形会导致桥梁混凝土层的脱落 、内部混凝土崩裂以及钢筋屈服的现象的发生，从而导致桥梁结构丧失承载能力。弯曲破坏主要也有一下四个阶段：① 当地震带来的水平弯矩超过桥梁自身的开裂强度时，就会产生裂缝；②随着地震 的荷载强度的提高，纵筋也会慢慢屈服 ，裂缝会继续发展；③桥梁的变形会越来越大 ，从而导致了桥梁塑性铰范围增大以及混凝土保护层的脱落；④发生弯曲破坏，混凝土的崩裂以及钢筋的屈服。
三、桥梁抗震技术设计方法简述
抗震技术是桥梁工程设计中永恒的话题。在经济社会各发展时期对交通运输行业的不同要求作用下，桥梁工程中抗震技术的设计方法也在不断迎合社会发展潮流的基础上变化与完善着。具体而言，可以归纳出以下几点。
（1）基于强度、刚度的抗震技术设计方法。基于强度的抗震技术设计方法是一直沿用至今且多数桥梁设计工程较为推行的一种设计方法。它最大的特点在于检测系统将地震对桥梁基体产生的作用力视作静荷载的一种，在结构分析过程中将桥梁主体在各部分构件的强度、刚度是否满足桥梁特定状态下极限作用力的需求作为衡量其建筑结构是否失效的唯一标准。
（2）基于性能的抗震技术设计方法。基于性能的抗震技术设计方法与前两种设计方法有所不同，在这一方法影响下，桥梁抗震的不再以保障人民生命安全为最基本、最主要的目标，而是开始向着逐步促使桥梁结构能够在不同风险等级的地震力作用下满足不同的性能目标转变，从而将桥梁可能发生的损毁给经济、人身以及财产带来的损失控制在一定范围之内。
（3）基于延性的抗震技术设计方法。当前基于延性的抗震技术设计方法通过一种解码延性抗震反应谱应用到桥梁抗震工程建设当中。一方面，它采用地震作用力修正系数对反应谱加速度进行调整；另一方面，它对地震内力进行弹性分析，据此对桥梁各个结构部件的延性需求做出说明。这两种方式的最终目的都在于解决破坏性地震作用力下桥梁结构时有发生的弹、塑性破坏问题。
四、结束语
我国当前的交通运输行业仍处于建设、应用的高峰期，重视地震频发区域桥梁工程的抗震技术設计具有非常重要的现实意义。相关工作人员需要在结合社会发展要求的基础上，以桥梁抗震技术设计原则为指导思想，不断对各种抗震措施、手段进行探索与创新，使新时期的桥梁工程能够更好的为交通运输行业乃至整个经济社会的发展做出贡献。
参考文献
[1] 刘荣灿，王克成，唐红梅，陈洪凯. 桥梁抗震设计中滑移挡块作用机理[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版），2010（02）.
[2] 宋妍挢 梁抗震设计的研究与新技术的应用[J]．交通世界 ．201 1(01)．
[3] 罗如登，叶梅新，莫朝庆. 桥梁支座水平静力约束方向抗震中的弹簧刚度取值方法对比研究[J].铁道科学与工程学报，2008（02）.
[4] 杨洪伟．浅谈桥梁抗震概念设计[J]．山西建筑.2007
[5] 杨成，杨琼，魏明宇，李英民. 增量动力分析中的地震作用特征差异研究[J] 四川建筑科学研究，2010(3)