簡析橋梁抗震設計與加固技術范文

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摘要:著我國經濟與社會發展步伐的加快，人們對交通與橋梁提出更高要求，橋梁工程中抗震設計與加固對橋梁質量的提高至關重要，對抗震概念設計、延性抗震設計和橋梁抗震設防措施進行深入探討，并基于具體工程對橋梁結構抗震設計進行實證分析。

關鍵詞:橋梁;抗震設計;加固技術

1橋梁抗震設計

1．1抗震概念設計

抗震概念設計比計算設計更重要，地震具有很大的不確定性和復雜性，所以橋梁抗震模型假定與實際情況存在較大差距，這也增大了抗震計算設計對橋梁結構抗震性能預測與控制的難度，為增強橋梁結構抗震安全性，不能完全“依賴”計算設計，必須充分重視橋梁上下部結構關聯部位的抗震設計，包括橋墩型式、過渡孔、塑性鉸預期部位等，盡可能選擇較好的橋梁抗震結構體系。為確保結構體系對于工程場地條件具有良好的抗震性，必須進行動力特性分析和地震反映估算，并結合結構設計進行抗震薄弱部位的結構分析，以及能否利用配筋等構造設計提升這些部位的抗震安全性。基于分析結果判斷抗震結構體系和設計方案的優劣。

1．2延性抗震設計

增強橋梁整體結構的協調性和上部結構的連續性，有效避免構件在地震時震散掉落，同時保證構件空間作用的發揮。無論是平面還是立體構件的結構設計都必須確保橋梁質量、剛度及幾何尺寸等方面的協調性與整體性，增強抗震性能。地震對橋梁結構的破壞源自地震所引起的結構性振動，所以抗震設計必須從減小地基傳入結構的振動能量出發，增強結構的強度、剛度與延性。在重量和剛度不變的前提下，增強結構整體強度和延性可以達到有效抗震的目的，剛度的增強有利于防止結構變形，強度和延性的增強則能有效提高結構抗震能力，地震振動會引起結構構件的反復變形，進而導致剛度與強度的衰退，所以，橋梁抗震設計不能只注重強度而忽視延性。橋梁延性設計包括兩個方面，一是針對預期塑性鉸抗震薄弱部位加強配筋設計，二是加強橋梁整體結構抗震能力的分析與驗算，提升抗震安全。這兩個方面的設計通常反復進行，直至抗震能力有效提升。塑性鉸橫向鋼筋具有約束混凝土、增強截面延性，避免縱向鋼筋壓潰屈曲的作用，然而國內規范并無相關規定，按照國外規范進行體積含箍率及橫向約束鋼筋配置設計。

2橋梁抗震設防措施

2．1增加支撐面寬度

由于相鄰跨間相對位移計算錯誤，橋梁上下部結構的支承連接件無法承受位移而連接失效，導致上下部結構脫離和橋梁梁體的墜毀，這主要是由設計時低估了鄰跨間的位移而造成，常用的加固技術是增加支撐面寬度或于簡支梁位置安裝縱向約束裝置。

2．2通過延性設計抑制橋梁屈服

橋墩和橋臺如果無法抵抗自身慣性和支座傳遞的上部結構地震力，就會開裂、折斷，引發下部結構失效，并破壞上部結構。對于鋼筋混凝土柱式橋墩下部結構失效的主要原因是橫向約束箍筋間距過大、數量過少，無法約束和抵抗受壓鋼筋屈服，常常通過加強延性設計和能力設計抑制塑性鉸部位以外的橋梁屈服，增強結構彈性。

2．3加強地基處理

地震波傳到地基將引起橋梁垂直和水平位移，橋體結構地震荷載慣性增加，豎向慣性力僅影響不對稱的雙臂結構橋梁。橋梁下部結構周圍地基因地震震動而變弱后將發生沉降和水平位移，墩臺的損壞，地基失效進而引起橋梁結構的破壞，所以必須加強地基處理或采用深地基。基礎的搖擺也是一種隔震措施，能有效削弱地震對橋墩及上部結構的影響。

3抗震設計與加固實例

3．1工程概況

某橋梁為150m+200m+150m跨徑組合的預應力混凝土連續鋼結構型式，橋面寬18．5m，主梁為單箱單室預應力混凝土結構箱梁，主墩為鋼筋混凝土雙薄壁墩，墩身實體矩形截面尺寸為2．5m×10．0m，主墩基礎采用20Ф2．5m鉆孔灌注樁。

3．2抗震概念設計

本橋梁連續鋼結構為主梁與墩鋼結，所以抗震概念設計主要是塑性鉸位置的確定，橋梁結構的塑性鉸常常設置在易于檢查和修復的特殊配筋墩柱處。根據本橋梁工程內力反應包絡圖和結構設計圖紙，確定出墩柱根部的塑性鉸部位即為抗震薄弱部位，并通過加強配筋設計起到加固作用，無需修改設計方案。

3．3延性抗震設計

(1)塑性鉸區鋼筋設計本橋梁預期塑性鉸位于墩柱根部，并需加強配筋設計，設計單位所提供的主墩截面配筋圖表明箍筋縱向間距18cm，通過將箍筋縱向間距減小為10cm的加箍設計，便可提高橋梁結構延性。

(2)抗震能力驗算在可修復破壞極限狀態下，P2地震波將導致墩底截面出現塑性現象，最大塑性轉角和極限轉角具體值，表中數據表明，本橋梁在P2地震波作用下仍然具有較高的安全系數，無需進行延性設計以及減震和隔震設計。

4結論

綜上所述，橋梁抗震設計分為抗震概念設計和延性抗震設計兩個方面，必要時還必須進行減震與隔震設計。橋梁抗震概念設計主要目的在于選擇理想的抗震結構體系，而延性抗震設計則是在抗震概念設計的基礎上進行塑性鉸區的橫向鋼筋設計和抗震能力驗算，增強橋梁結構的抗震安全性。當延性抗震設計無法取得理想的抗震效果，則需繼續進行減震與隔震設計，削弱地震對橋梁結構的不利影響。

參考文獻:

［1］黃勇，張良，樂威杰，等．橋梁抗震研究的近期進展［J］．地震工程與工程振動，2017，37(3):166－174．

［2］孫治國，華承俊，司炳君，等．設置延性系梁的橋梁雙柱墩抗震能力研究［J］．橋梁建設，2015，45(1):39－44．

作者:郭小土 單位:中設設計集團股份有限公司