中小跨径公路桥梁抗震设计理念及方法

周 晋

（四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 610041）

中小跨径公路桥梁抗震设计理念及方法

周 晋

（四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 610041）

本文首先针对我国中小跨径公路桥梁抗震设计的基本理念进行分析，并在此基础上，阐述了中小跨径公路桥梁的有效抗震设计方式，希望能够为我国从事道路桥梁工程设计的相关工作人员提供参考。

中小跨径；抗震设计；公路桥梁

实践研究证明，地震将会对道路桥梁工程的安全性和稳定性带来严重的影响。如果道路桥梁工程在设计阶段没有进行有效的抗震设计，一旦出现地震灾害，就很有可能导致道路桥梁工程出现裂纹、破碎、变形等现象，对过往车辆和行人的生命安全造成十分严重的威胁。所以，针对道路桥梁工程的抗震设计是设计环节当中十分重要的一部分，如何让这些中小跨径公路桥梁“小震不坏，大震不倒”，便成为了设计人员在日常工作中必须要思考的重要问题。

1 中小跨径公路桥梁的抗震设计理念

中国目前在道路桥梁工程抗震设计工作当中所遵循的主要法律是《道路桥梁工程抗震设计细则》JTG/TB02-01-2008（下文简称《细则》）。《细则》当中所规定的内容，是以美国、日本、英国等世界发达国家的道路桥梁工程抗震设计理念作为基础的。必须要注意的是，正是因为《细则》当中大量借鉴了这些发达国家的道路桥梁工程抗震设计理念，导致这一规则在实际使用的过程中，经常会出现与中国国情不相符的状况。这会对我国的道路桥梁工程的抗震设计工作带来负面影响。[1]

（一）中小跨径桥梁工程的传力设计

在中小跨径桥梁工程设计当中，美国通常使用的是板式橡胶支座，日本则采用的是框架式支座，而中国所采用的则大多是钢支撑结构。以上支撑结构在使用的过程中各有特点，它们在传力构造、传力方式上都存在较大的差异，但是《细则》当中直接引用了美国、日本等国家的道路桥梁工程设计规范，数据的不匹配将会导致道路桥梁的抗震设计存在严重的缺陷。

（二）抗震设计目的分析

中国对于道路桥梁工程的抗震设计目标为“小震不坏，大震不倒。”但是并未对桥梁的抗震设计数据标准进行科学的界定，这使得我国在道路桥梁设计的过程中，没有一个能够有效遵循的法律依据，导致道路桥梁工程的抗震效果不理想。针对这一问题，必须要对不同级别地震影响下的公路桥梁工程各大位置，建立对应的抗震数据指标，包含有公路桥梁工程中的桥墩、支座、基础、承台、挡块等的详细强度要求数据，给我国的公路桥梁工程的抗震设计提供有效的数据信息。（三）地震数据分析工作分析

在我国绝大多数地区，地震动参数保持在一个相对较低的水平，例如曾经在2008发生8.0级特大地震的汶川，地震动参数就是中级地震水平。在之前进行公路桥梁工程设计时，并没有充分考虑大型地震所导致的后果，于是设计人员在对当地道路桥梁工程进行抗震设计的过程中，这些工程的抗震性能不足。因此，在针对道路桥梁工程进行抗震设计的过程当中，设计人员必须要从桥梁公路工程对这一地区的重要性，地震灾害发生后的危险性等方面来对桥梁公路工程开展抗震设计，不能只凭借地震烈度进行抗震设计。

2 中小跨径公路桥梁工程抗震设计方法

本文以某省一条省级高速公路作为分析案例，该高速公路全长115.2km，地理位置处在某地震断裂带上，根据要求，该道路工程需要有较高的抗震等级，因此在设计环节，设计人员的设计流程如下。

（一）抗震设计的流程

第一是确定计算方式。该公路工程的上部使用的是连续梁的构造，中部的墩柱采用的是固定盆式支座，其他墩柱采用的单向和双向盆式支座。所以，在该公路工程当中，受到了来自纵向与横向的地震总应力都是工程当中的桥墩以及固定支座进行承担的。[2]基于这一情况，设计人员根据《细则》当中所提出的反应谱方式，对运算公式化简以后，得到最终结果，并将这一结果进行复核。

第二是确定地震数据。就该公路工程来讲，抗震等级要求为 B类，烈度为 8级，工程现场为Ⅲ类建筑场所，场地系数为 1.2。设计地震周期为 0.55s，抗震重要性数据为0.43.加速度最大值为0.2g。

第三是选择运算结构。该公路桥梁工程当中包含有大量的子结构，这些子结构的临界点是桥梁当中的伸缩缝。工作人员在设计的过程中，不需要将其进行全部运算，只需要从中选取拥有代表性的结构，对其开展抗震分析，便能够得出抗震设计结果。

第四是结构抗震运算。在该工程当中，设计人员选取但柱墩作为分析对象，依照简化以后的运算公式，能够得出支架顶部所受到的纵向地震受力情况，工程上部因为地震受到了横向受力情况，由此判定各区域所产生的水平方向位移，再根据相关运算公式，便能够运算出该工程受到地震后的横纵向作用效应。参考永久作用效应，便能运算出弹性状态性该工程所必须拥有的强度，由此确定墩柱所需要的纵筋。

第五是对重要部件进行设计。在该公路桥梁工程当中，承担地震的主要部件为墩柱与桩基，因此工作人员需要对这些重要部件的强度进行二次运算。

（二）抗震设计的具体方法

1.进行抗震墩柱截面的选取

在公路桥梁工程当中，墩柱界面和该工程的实际抗震能力关系紧密。在维持墩柱高墩和上部构造相同的前提下，设计人员分别选择了四个不同规格的截面。针对桥梁宽度、墩高度以及跨径构造都确定的公路桥梁工程，如果增加截面面积，便需要增加墩柱的纵向配筋使用量，弯矩也会有所上升，基础部件的规格必须要比之前更大，若选择降低截面面积，则该工程的抗弯能力便会削弱，并需要显著提升界面的配筋率。[3]所以，过大或者过小的截面面积都存在问题，设计人员必须要凭借验算来确定墩柱截面面积。

2.选择固定支座

针对该公路桥梁工程，尤其是和桥台连接的部分，固定支座墩应避免选择矮墩，因为矮墩具有极强的刚性，将会对之后的抗震设计造成不利的影响。[4]

3.边梁梁端的设计

设计人员在针对边梁梁端进行设计的过程中，必须要让边梁梁端和墩柱之间存在有一定的间隔距离，这样做的目的是为了防止在地震灾害出现后，该公路桥梁工程发生垂直落梁的现象。在工程上部构造和与桥梁相连的位置，设计人员采用了钢筋混凝土水平方向限位挡块的设计方式。这样设计的优点是：在出现地震灾害时，挡块能够起到一定的支撑效果，防止水平方向所出现的位移距离过大而由此导致的落梁。

4.承台与独柱墩的连接设计

在承台和独柱墩的连接位置，设计人员必须要采用墩柱搭配直配筋、水平方向箍筋来维持其连续性，防止地震灾害对该工程的薄弱环节造成损害。[5]在进行设计的过程中，设计人员需要把墩底的垂直方向钢筋延伸至承台底层，深入长度必须要超过50cm。

3 结束语

在最近几年当中，随着中国社会主义市场化经济体系的逐渐成熟，国人对公路桥梁工程有了更大的需求。因此，保障这些重要基础设施的安全，便成为了设计人员需要重点思考的问题。中小跨径公路桥梁抗震设计，同其他发达国家相比仍存在较大距离，并且规则制度还需要进行完善，在开展设计的过程中，设计人员需要基于我国的实际情况，做好每一个环节的抗震设计。

[1]卢宇波.中小跨径公路桥梁抗震设计理念及方法[J].珠江水运,2016,(10)：52-53.

[2]侯泽群.关于中小跨径公路桥梁抗震设计理念探讨[J].江西建材,2016,(04)：199.

[3]王克海,韦韩,李茜,李悦.中小跨径公路桥梁抗震设计理念[J].土木工程学报,2012,(09)：115-121.

[4]汪玚.公路桥梁抗震设计新技术研究新技术、新方法、新理念把脉公路桥梁抗震设计[J].交通建设与管理.2013,(05)：36.

[5]邵玉刚,马贤明.基于性能的桥梁抗震设计理论的探讨[J].山西建筑.2012,(14)：202-203+240.

TU7

B

1007-6344（2017）09-0072-01

周晋（1983.3.23）汉族，四川绵阳人，工程师，本科学历，从事桥梁方面的工作。