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篇1

［關(guān)鍵詞］廣珠城際橋梁設(shè)計極限狀態(tài)法

引言

新建鐵路廣州至珠海(含中山至江門)城際快速軌道交通橋梁具有類似城市軌道交通橋梁的特點，且在我國剛剛起步，無相應(yīng)的設(shè)計方法與規(guī)范。我們有必要對國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范和設(shè)計方法進行充分的研究分析比較，加強對本線的橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算方法的認識，才能有利于推進城際快速軌道交通橋梁設(shè)計技術(shù)的進步與發(fā)展。本文著重根據(jù)各國極限狀態(tài)法的一些規(guī)定，對相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)進行分析比較，并與其他計算方法進行荷載效應(yīng)的對比。

國內(nèi)自2000年上海明珠線一期建成通車以后，北京、廣州、武漢等城市也相繼進行城市軌道交通建設(shè)。目前國內(nèi)尚無城市高架軌道交通橋梁的設(shè)計規(guī)范，結(jié)構(gòu)設(shè)計參照鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范按容許應(yīng)力法進行計算。

國外的軌道交通在七十年代就得到了發(fā)展，且各國相繼修訂設(shè)計規(guī)范，納入了結(jié)構(gòu)設(shè)計最新的成果，計算方法也從容許應(yīng)力法、破壞階段法發(fā)展到極限狀態(tài)法。國外除了個別規(guī)范外，一般都采用極限狀態(tài)設(shè)計，運用荷載分項系數(shù)法作為設(shè)計表達式。

經(jīng)過對本線橋梁設(shè)計荷載圖式的初步研究認為采用0.6UIC較為合適，其實，本線設(shè)計概化的運營車輛荷載對簡支梁的跨中換算靜活載效應(yīng)與0.4UIC的作用效應(yīng)相當(dāng)，因此，活載相對來說較輕，歐洲聯(lián)盟的設(shè)計方法是完全值得借鑒的；同時本線的橋梁比重占全線95%以上，在對設(shè)計方法進行初步分析比較的基礎(chǔ)上，認為采用極限狀態(tài)法進行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計其經(jīng)濟效益可觀，從投資方面考慮也有必要對極限狀態(tài)法進行論證。

1極限狀態(tài)法技術(shù)參數(shù)比較與分析

極限狀態(tài)法中各規(guī)范技術(shù)參數(shù)差別較大，但分類基本一致，即：荷載、材料與工作條件等，著重從這三個方面技術(shù)參數(shù)，綜合分析國內(nèi)外規(guī)范取值，尋求適合本線技術(shù)參數(shù)。國內(nèi)外規(guī)范使用階段極限狀態(tài)工況其技術(shù)參數(shù)取值均為1，承載能力極限狀態(tài)工況下的技術(shù)參數(shù)取值如表1～表4。

從表1可以明確，恒載參數(shù)各種標(biāo)準(zhǔn)的差別很大。同時一個國家不同時期的差別也是很大的(其中帶*者為原有規(guī)范)。但是結(jié)構(gòu)自重在橋建成以后，基本是不變的，誤差可能性較小，因此取1.2作為自重恒載參數(shù)。

各國規(guī)范的活載參數(shù)取值如表3,活載是橋梁設(shè)計中最基本的技術(shù)條件。比較各國規(guī)范當(dāng)中的活載參數(shù)，根據(jù)活載在橋梁設(shè)計當(dāng)中所起的主導(dǎo)作用，在不同的組合方式下，分別取1.4、1.2、1.0等不同的值。

按極限狀態(tài)法設(shè)計的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)規(guī)定須進行兩類極限狀態(tài)計算，以保證結(jié)構(gòu)安全、適用、耐久。由于城際快速軌道交通在國內(nèi)剛剛起步，不可能從可靠度理論分析來制訂各技術(shù)參數(shù)取值，主要參考國內(nèi)外現(xiàn)有設(shè)計規(guī)范，按荷載的離散程度不同制訂相應(yīng)參數(shù)。推薦的技術(shù)參數(shù)取值如表5～表7。

2荷載分類與組合

2.1荷載分類

荷載的分類按荷載隨著時間變化性能的不同以及出現(xiàn)機率的大小,將作用在城際軌道交通橋梁上的荷載分為下列幾類:永久荷載、可變荷載和偶然荷載，如表7。

2.2荷載組合

（1）按承載能力極限狀態(tài)組合:

組合Ⅰ：永久荷載的一種或幾種與基本可變荷載的一種或幾種效應(yīng)組合；

組合Ⅱ：永久荷載的一種或幾種與基本可變荷載的一種或幾種與其它可變荷載的一種或幾種效應(yīng)組合；

組合Ⅲ：永久荷載一種或幾種與施工、養(yǎng)護、維修狀態(tài)荷載的效應(yīng)組合；

組合Ⅴ：永久荷載的一種或幾種與基本可變荷載的一種或幾種,再加上一種偶然荷載的效應(yīng)組合。

（2）按正常使用極限狀態(tài)組合組合Ⅳ:永久荷載的一種或幾種與基本可變荷載的一種或幾種效應(yīng)組合。

3算例

3.1基本資料

在不同的活載形式作用下，計算示例一為一輕軌30m雙線預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁，梁部采用C50混凝土，檢算跨中截面進行強度；計算示例二為鋼筋混凝土連續(xù)剛構(gòu)，計算跨度為(10.28+2×12.56+10.28)m，梁部采用C50混凝土，墩身采用C35混凝土，檢算其墩頂梁截面與墩頂墩身截面。輕軌活載圖式如圖1，廣珠城際運營車輛荷載圖式如圖2，動車組荷載圖式與圖2相同，軸重≤150KN。

3.2計算結(jié)果

計算結(jié)果如表8～表10。從表8可以看出，輕軌與汽—超20活載效應(yīng)相當(dāng)，采用按極限狀態(tài)法，在輕軌活載作用下，可節(jié)約鋼材約24%，在廣珠城際快速軌道車輛荷載作用下節(jié)省鋼材14%。表9的計算結(jié)果表明，要滿足規(guī)范要求，截面鋼筋的最小根數(shù)，采用容許應(yīng)力法計算需60Φ25Ⅱ級鋼筋,極限狀態(tài)法需53Φ25Ⅱ級鋼筋。表10的計算結(jié)果均滿足規(guī)范要求，截面有足夠的安全儲備。

3.3計算分析及結(jié)論

以上示例，分別對鋼筋混凝土的受彎構(gòu)件、偏心受壓構(gòu)件以及預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件進行了檢算，包含了橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的大部分內(nèi)容。經(jīng)過以上計算，可以看出：

(1)對推薦的各項技術(shù)參數(shù)進行的極限狀態(tài)法與容許應(yīng)力法、破壞內(nèi)力法進行了計算比較，結(jié)果表明滿足規(guī)范要求。

(2)采用極限狀態(tài)法比采用容許應(yīng)力法、破壞內(nèi)力法要節(jié)省材料。當(dāng)然，在實際的工程設(shè)計當(dāng)中，不僅僅是按截面的最大承載能力去進行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計，還要考慮截面砼和鋼索應(yīng)力以及位移等要求。

(3)推薦的技術(shù)參數(shù)雖然是在參照各國結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范或橋梁設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)之上選取，但是荷載與材料的分項安全系數(shù)、工作條件系數(shù)的取值，在安全度方面的保證率比較明確，較之容許應(yīng)力法、破壞內(nèi)力法對內(nèi)力憑經(jīng)驗取安全系數(shù)設(shè)計，要科學(xué)、明確。

(4）將結(jié)構(gòu)的受力區(qū)分為兩類極限狀態(tài)來計算，既保證了結(jié)構(gòu)的安全，又保證了它的使用功能和耐久性，概念清楚，計算目標(biāo)明確，兼有按容許應(yīng)力法和按破壞內(nèi)力法設(shè)計的優(yōu)點。

4結(jié)語

廣珠城際快速軌道交通工程橋梁設(shè)計采用采用極限狀態(tài)法的計算方法，通過上面的計算，無論是對廣珠城際快速軌道交通工程運營車輛荷載還是對動車組荷載，結(jié)果表明都是可行的。隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計理論不斷發(fā)展以及極限狀態(tài)設(shè)計法的日趨成熟，對于高架軌道交通橋跨結(jié)構(gòu)來說，荷載和結(jié)構(gòu)抗力的變異性小，計算模式確定性好，更適合采用極限狀態(tài)的設(shè)計方法。

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篇2

關(guān)鍵詞：橋梁工程 抗震設(shè)計　地震

國家防震減災(zāi)規(guī)劃（2006-2020年）指出，我國是世界上地震活動最強烈和地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一，我國大陸大部分地區(qū)位于地震烈度Ⅵ度以上區(qū)域；50％的國土面積位于Ⅶ度以上的地震高烈度區(qū)域?！蛄菏枪饭こ痰年P(guān)鍵部位及控制性工程。在我國各級公路橋梁中，預(yù)制裝配式橋梁（指空心板、T梁及組合箱梁）　通常占全線橋梁的70％以上，因此，運用合理抗震設(shè)防理念，對裝配式橋梁進行抗震設(shè)計，采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧┚哂兄匾囊饬x。本文在此主要探討了橋梁工程抗震設(shè)計相關(guān)問題，為今后橋梁設(shè)計起到借鑒作用。

一、地震作用下橋梁結(jié)構(gòu)破壞特點

1．1結(jié)構(gòu)體系

當(dāng)梁體的水平位移超過梁端支撐長度時發(fā)生落梁破壞。落粱破壞是由于梁與橋墩（臺）的相對位移過大，支座喪失約束能力后引起的一種破壞形式。采用框架一抗震體系的橋梁結(jié)構(gòu)，破壞程度較輕：相反剛度柔弱的底層破壞程度十分嚴(yán)重；采用框架填充墻體系的房屋，當(dāng)?shù)讓訛槌ㄩ_式框架間未砌磚墻，底層同樣遭到嚴(yán)重破壞；采用鋼筋混凝土板、柱體系結(jié)構(gòu)的建筑，因樓板沖切或因樓層側(cè)移過大、柱腳破壞，各層樓板墜落重疊在地面。以前橋梁結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計時梁、板按受彎構(gòu)件簡化模型進行計算，僅計算豎向荷載設(shè)計橋梁構(gòu)件，未將橋梁作為整體結(jié)構(gòu)的一部分考慮。而在地震作用下，橋梁梁板與主體結(jié)構(gòu)相連，成為壓彎或拉彎構(gòu)件，橋梁參與框架結(jié)構(gòu)整體受力后，結(jié)構(gòu)的水平剛度增大，結(jié)構(gòu)自振周期減小，勢必造成總地震作用加大。

1．2構(gòu)件形式

結(jié)構(gòu)在水平地震荷載作用下由于過大的變形導(dǎo)致混凝土保護層脫落、鋼筋壓屈和內(nèi)部混凝土壓碎、崩裂。結(jié)構(gòu)失去承載能力在框架結(jié)構(gòu)中，通常柱的破壞程度重于梁、板：鋼筋混凝土構(gòu)件通常會出現(xiàn)斜向或交叉裂縫；配置螺旋箍筋的混凝土柱，當(dāng)位移角達到較大數(shù)值時，核心混凝土仍保持完好，柱仍具有較大的抵抗能力。橋梁從結(jié)構(gòu)角度講是不規(guī)則結(jié)構(gòu)，其受力特點復(fù)雜，容易出現(xiàn)應(yīng)力集中；特別是在水平地震作用下，由于橋梁板的“斜撐”作用，橋梁形成的實際支撐對結(jié)構(gòu)剛度的影響，與結(jié)構(gòu)整體剛度的大小有關(guān)，對結(jié)構(gòu)受力性能的影響更是相當(dāng)微妙。而上部結(jié)構(gòu)的地震慣性力通過支座傳到下部結(jié)構(gòu)，當(dāng)傳遞荷載超過支座設(shè)計強度時支座發(fā)生損傷、破壞。支座損傷也是引起落梁破壞的主要原因。對于下部結(jié)構(gòu)而言，支座損傷可以避免上部結(jié)構(gòu)的地震荷載傳到橋墩，避免橋梁發(fā)生破壞。

二、橋梁工程抗震設(shè)計要點

2．1采用適當(dāng)?shù)钠搅⒚?/p>

如何對一個橋梁工程項目實施建筑布局與結(jié)構(gòu)布置？這通常與橋梁的平立面直接相關(guān)。有數(shù)據(jù)表明，簡單、規(guī)則的橋梁結(jié)構(gòu)其抗震能力普遍較強。這是因為復(fù)雜式橋梁結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時內(nèi)部構(gòu)件的強度與剛度形不成一致規(guī)律，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)非常明顯。因此，在對橋梁工程的抗震設(shè)計中務(wù)必加強措施，盡可能遵循建筑物的均勻?qū)ΨQ原則，避免采用不規(guī)則的建筑方案，從總體上降低橋梁的剛度偏心率，并準(zhǔn)確無誤地計算出相關(guān)的地震反應(yīng)數(shù)據(jù)，這有利于在必要的情況下采取抗震措施和細分處理措施，保障在地震作用下，受力有明確、直接的傳遞途徑。

2．2選擇有利場地

在橋梁內(nèi)部實際配筋計算時，橋梁板按單向板力學(xué)模型進行配筋計算，上部負筋通常按照跨復(fù)雜性，首先需要通過概念抗震設(shè)計來間接實現(xiàn)“大震不倒”，橋梁的抗震概念設(shè)計與計算設(shè)計同等重要。由于施工場地的地質(zhì)環(huán)境不同，橋梁結(jié)構(gòu)在地震中的反應(yīng)也是不盡相同的。因此，在有選擇的情況下，選擇一塊有利于抗震的場地開展施工，很大程度上可以減輕地震所造成的損害。在選擇建筑場地之前，首先根據(jù)建筑場地的地質(zhì)狀況及建筑結(jié)構(gòu)的需求，分析出哪些是有利地段，哪些是不利地段，無論何時都不要在危險地段上進行建設(shè)，以免造成不必要的人員傷亡與財物損失。此外，還要盡可能地錯開地震周期與在建項目的自振周期，用以防止橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振損壞。

2．3保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性

橋梁結(jié)構(gòu)的地震破壞源于地震動引起的結(jié)構(gòu)振動，因此抗震設(shè)計要力圖使從地基傳入結(jié)構(gòu)的振動能量為最小，并使結(jié)構(gòu)具有適當(dāng)?shù)膹姸?、羈日度和延性，以防止不能容忍的破壞。所謂的結(jié)構(gòu)的延性，就是在承載力有明顯減小的情況下，結(jié)構(gòu)所能產(chǎn)生非彈性變形的能力，其很大程度上體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的變形能力。有必要說明的是：在地震作用下，結(jié)構(gòu)的延性直接影響著橋梁能否在災(zāi)難中屹立不倒，所以結(jié)構(gòu)的延性在某些意義上等同于結(jié)構(gòu)的強度，二者都是建筑抗震設(shè)計中所要考慮的重要指標(biāo)。那么怎么樣在地震作用下使橋梁的鋼筋混凝土展現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的延性呢？這應(yīng)該盡量地將塑性變形集中作用于延性較好的構(gòu)件上。良好的延性對橋梁結(jié)構(gòu)的作用無疑是肯定的，一方面它能有效地降低地震作用對橋梁的影響，另一方面還能吸收地震能量，防止建筑結(jié)構(gòu)的倒塌。

2．4增強橋梁的整體性

橋梁作為許多細節(jié)構(gòu)件連接而成的整體，是一個具備空間剛度的結(jié)構(gòu)體系，其能否承受地震驚人的破壞力量，全看各構(gòu)件間能不能實現(xiàn)協(xié)調(diào)工作、有機地形成一個整體。所以說，橋梁的整體性能不但是建筑抗震的首要條件，還是橋梁抗震設(shè)計中的重點內(nèi)容。一般來說，鋼筋混凝土現(xiàn)澆梁板的整體性能好，在適當(dāng)位置布設(shè)構(gòu)造柱，并配置相應(yīng)的構(gòu)造鋼筋，不但能夠消除滑移、散落等問題，加強橋梁梁板的剛度值，還能適當(dāng)放寬對橋梁的平面要求，對于橋梁的層間變形，也非常容易控制。

2．5加強抗震防線的建設(shè)

如今，許多橋梁都設(shè)置多道抗震防線，以增強建筑的抗震能力。一旦地震來臨時，第一道防線在強烈的地震力的沖擊下遭到破壞后，還有后備的第二道、第三道甚至更多的防線立即接替，抵擋住后續(xù)的地震沖擊力，這樣可以最大限度的保證橋梁的安全，免于倒塌。另外，在進行橋梁抗震能力的設(shè)計時，可以采用具有多個肢節(jié)的抗震結(jié)構(gòu)體系　橋梁結(jié)構(gòu)可以通過合理設(shè)置連梁，使其具有優(yōu)良的多道抗震防線性能　還可以利用在結(jié)構(gòu)中增加贅余桿件的屈服和變形來分散地震的作用力，而且一旦贅余桿件遭到破壞后退出工作，還可以使整個橋梁結(jié)構(gòu)從當(dāng)前的穩(wěn)定日系想另外一種穩(wěn)定體系進行過渡，避免在長時間的地震作用下引起持續(xù)的共振效應(yīng)。

2．6選擇合理的結(jié)構(gòu)形式

建筑抗震結(jié)構(gòu)體系作為抗震設(shè)計中的重要內(nèi)容，在確定結(jié)構(gòu)體系階段，會受到許多外界因素如建筑高度、經(jīng)濟狀況、場地布置、施工材料等影響，是一個涉及面極廣的技術(shù)問題，必須經(jīng)過謹慎的思考才能確定　這方面，非但要考慮計算簡圖和抗震防線等問題外，橋梁體系還應(yīng)具備一定的剛度和承載力分布，防止局部突變而產(chǎn)生過大的塑性變形。再者，在結(jié)構(gòu)布置階段，兩個主軸方向的動力特征值最好相距不遠，并在建筑的布局上，保持結(jié)構(gòu)對稱、布置均勻的原則，以避免主軸不在一條軸線上而引起的扭轉(zhuǎn)振動等問題。

篇3

關(guān)鍵詞 橋梁抗震 破壞形式設(shè)計原則加固技術(shù)措施

隨著我國交通業(yè)的發(fā)展，橋梁工程的重要性日益突出,加之近年來地震災(zāi)害經(jīng)常發(fā)生，給國家和人民帶來了極大的經(jīng)濟損失，因此對橋梁的抗震能力也提出了很大的要求?？拐鸶拍钤O(shè)計是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗等獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，正確地解決結(jié)構(gòu)總體方案、材料使用和細部構(gòu)造，以達到合理抗震設(shè)計的目的。合理的抗震設(shè)計，要求設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)在強度、剛度和延性等指標(biāo)上有最佳的組合，使結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)濟地實現(xiàn)抗震設(shè)防的目標(biāo)。

一、橋梁結(jié)構(gòu)地震破壞的主要形式

（1）彎曲破壞。結(jié)構(gòu)在水平地震荷載作用下由于過大的變形導(dǎo)致混凝土保護層脫落、鋼筋壓屈和內(nèi)部混凝土壓碎、崩裂，結(jié)構(gòu)失去承載能力。

（2） 剪切破壞。在水平地震作用下，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到的剪切力超過截而剪切強度時發(fā)生剪切破壞。

（3） 落梁破壞。當(dāng)梁體的水平位移超過梁端支撐長度時發(fā)生落梁破壞。落梁破壞是由于梁與橋墩的相對位移過大，支座喪失約束能力后引起的一種破壞形式。發(fā)生在橋墩之間地震相對位移過大、梁的支撐長度不夠、支座破壞、梁間地震碰撞等情況。

（4）支座損傷。上部結(jié)構(gòu)的地震慣性力通過支座傳到下部結(jié)構(gòu)，當(dāng)傳遞荷載超過支座設(shè)計強度時支座發(fā)生損傷、破壞。支座損傷也是引起落梁破壞的主要原因。對于下部結(jié)構(gòu)而言，支座損傷可以避免上部結(jié)構(gòu)的地震荷載傳到橋墩，避免橋梁發(fā)生破壞。

二、橋梁抗震設(shè)計原則

合理的抗震設(shè)計，要求設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)在強度、剛度和延性等指標(biāo)上有最佳的組合，使結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)濟的實現(xiàn)抗震設(shè)防的目標(biāo)。以下為抗震設(shè)計應(yīng)盡可能遵循的一些基本原則：

（1）場地選擇原則：避免地震時可能發(fā)生地基失效的松軟場地，選擇堅硬場地。

（2）能力設(shè)計原則：能力設(shè)計思想強調(diào)強度安全度差異，即在不同構(gòu)件和不同破壞模式之間確立不同的強度安全度。

（3）提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強度和延性。橋梁結(jié)構(gòu)的地震破壞源于地震動引起的結(jié)構(gòu)振動，因此抗震設(shè)計要力圖使從地基傳入結(jié)構(gòu)的振動能量為最小，并使結(jié)構(gòu)具有適當(dāng)?shù)膹姸?、剛度和延性，以防止不能容忍的破壞?/p>

（4）體系的整體性和規(guī)則性。橋梁的整體性要好，上部結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能是連續(xù)的。較好的整體性可防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時被震散掉落，同時它也是結(jié)構(gòu)發(fā)揮空間作用的基本條件。

（5）多道抗震防線。應(yīng)盡量使橋梁成為具有多道抵抗地震側(cè)向力的體系，則在強地震動過程中，一道防線破壞后尚有第二道防線可以支撐結(jié)構(gòu)，避免倒塌。因此，超靜定結(jié)構(gòu)優(yōu)于同種類型的靜定結(jié)構(gòu)。

三、抗震設(shè)計

（1）抗震概念設(shè)計

對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計來說“, 概念設(shè)計”比“計算設(shè)計”更為重要。正是由于地震發(fā)生的不確定性和復(fù)雜性, 再加上結(jié)構(gòu)計算模型的假定與實際情況的差異,使“計算設(shè)計”很難控制結(jié)構(gòu)的抗震性能,因而不能完全依賴計算。結(jié)構(gòu)抗震性能的決定因素是良好的“概念設(shè)計”。因

此,在橋梁的方案設(shè)計階段,不能僅僅根據(jù)功能要求和靜力分析就決定方案的取舍,還應(yīng)考慮橋梁的抗震性能,盡可能選擇良好的抗震結(jié)構(gòu)體系。在抗震概念設(shè)計時,為了保證橋梁結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性和抗震安全性,要特別重視上、下部結(jié)構(gòu)連接部位的設(shè)計,橋墩形式的選取,過渡孔處連接部位的設(shè)計以及塑性鉸預(yù)期部位的選擇。通常允許橋梁結(jié)構(gòu)在強震下進入塑性工作狀態(tài), 在預(yù)期的部位形成塑性鉸以耗散能量,但不允許出現(xiàn)脆性破壞,如剪切破壞。為了保證所選擇的結(jié)構(gòu)體系在橋址處的場地條件下確實是良好的抗震體系, 必須進行簡單的分析 ,然后結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計分析結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位, 并進一步分析是否能通過配筋或構(gòu)造設(shè)計保證這些部位的抗震安全性。最后,根據(jù)分析結(jié)果綜合評判結(jié)構(gòu)體系抗震性能的優(yōu)劣,決定是否要修改設(shè)計方案。

（2） 橋梁延性抗震設(shè)計 目前延性抗震驗算所采用的破壞準(zhǔn)則主要有：強度破壞準(zhǔn)則、變形破壞準(zhǔn)則、能量破壞準(zhǔn)則、基于低周疲勞特征的破壞準(zhǔn)則以及用最大變形和滯回耗能來表達的雙重指標(biāo)破壞準(zhǔn)則等。Housner在對懸臂式單質(zhì)點系統(tǒng)的非線性地震反應(yīng)進行分析后，將其破壞機理總結(jié)為：在形成完全的塑性反應(yīng)之前，出現(xiàn)某種程度的塑性應(yīng)變，由此而消耗的能量自然的構(gòu)成結(jié)構(gòu)等效粘滯阻尼的一部分；當(dāng)完全進入塑性變形后，產(chǎn)生塑性漂移，并在單方向發(fā)展直到倒塌發(fā)生。他認為塑性反應(yīng)階段，保證結(jié)構(gòu)不破壞的條件是讓其保有足夠的耗能能力。

（3）橋梁減、隔震設(shè)計

減、隔震技術(shù)是簡便、經(jīng)濟、先進的工程抗震手段。減、隔震裝置是通過增大結(jié)構(gòu)主要振型的周期使其落在地震能量較少的范圍內(nèi)或增大結(jié)構(gòu)的能量耗散能力來達到減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的目的。在進行抗震設(shè)計時,要根據(jù)結(jié)構(gòu)特點和場地地震波的頻率特性,通過選用合適的減隔震裝置、相應(yīng)參數(shù)以及設(shè)置方案,合理分配結(jié)構(gòu)的受力和變形。一方面,應(yīng)將重點放在提高吸收能量能力從而增大阻尼和分散地震力上,不可過分追求加長周期。另一方面,應(yīng)選用作用機構(gòu)簡單的減、隔震體系,并在其力學(xué)性能明確的范圍內(nèi)使用。減、隔震設(shè)計的效果,需要進行非線性地震反應(yīng)分析來驗證。

（4） 多階段設(shè)計方法 隨著對地震產(chǎn)生機理、地震動特性以及地震作用下各類結(jié)構(gòu)動力特性、破壞機理、構(gòu)件能力研究認識的加深以及對結(jié)構(gòu)在不同發(fā)生概率地震作用下預(yù)期性能目標(biāo)的不同，促使結(jié)構(gòu)設(shè)計在設(shè)計原則、設(shè)防水準(zhǔn)等各個方面進行不斷改進。由原來的單一設(shè)防水準(zhǔn)一階段設(shè)計逐漸改進為雙水準(zhǔn)或三水準(zhǔn)兩階段設(shè)計、三階段設(shè)計，以及多水準(zhǔn)設(shè)防、多性能目標(biāo)準(zhǔn)則的基于結(jié)構(gòu)性能的設(shè)計等。

四、抗震加固技術(shù)

在加固技術(shù)實施之前，應(yīng)先對抗震能力進行評估。主要是先決定墩柱的破壞形式及墩柱的最大延性能力, 其次計算整體屈服的地震加速度及整體的最大延性能力,最后算出橋梁的抗震能力值。

1 橋梁震害加固技術(shù)措施

針對橋梁在地震中的震害類型,目前,國內(nèi)外橋梁抗震加固主要采取以下技術(shù)措施:

(1) 在伸縮縫、鉸和梁端等上部接縫處采用拉桿、擋塊或者增加支承面寬度等措施,以防止落梁震害的發(fā)生;

(2)增加鋼筋混凝土橋墩的橫向約束, 提高其抗彎延性和抗剪強度,防止橋墩彎曲和剪切震害;

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關(guān)鍵詞：山區(qū)公路；橋梁設(shè)計

Abstract: the complex mountainous highway geology, topography and changeful, hydrologic situation along very different also, therefore, the mountainous area highway bridge design research has the important practical significance.

Keywords: mountainous highway, Bridge design

中圖分類號： U445 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：

1山區(qū)公路與橋梁特點

山區(qū)公路主要特點是地形、地質(zhì)、水文條件復(fù)雜。地形復(fù)雜，表現(xiàn)為溝壑眾多，地面高差變化大，縱橫坡均較陡直，沖溝發(fā)育；地質(zhì)復(fù)雜，表現(xiàn)為滑坡、崩塌、泥石流、巖溶、陡崖、斷層及煤礦采空區(qū)等不良地質(zhì)不同程度存在，巖性、巖石風(fēng)化程度各有不同；水文條件復(fù)雜，表現(xiàn)為水系眾多，水文地質(zhì)、暴雨、洪水等沿路線不盡相同。

受到這些原因的影響，路線布設(shè)時平縱橫三個方面都受到約束，一般就是平曲線多、平面半徑小、縱坡大，橋梁比例高、橫坡陡、半邊橋和高擋墻多。山區(qū)公路橋梁也相應(yīng)具有上述特點，彎坡橋多，高墩大跨多，墩臺形式多，設(shè)計中必須協(xié)調(diào)解決好橋梁各細部構(gòu)造與地形地質(zhì)之間的關(guān)系。基于山區(qū)復(fù)雜的地形地貌，致使山區(qū)公路路線中橋梁所占比例大，往往選擇曲線、大縱坡、高墩、長橋等設(shè)計方案。

2山區(qū)橋梁橋位的選擇

由于山區(qū)的地形、地質(zhì)及水文條件復(fù)雜，橋梁應(yīng)根據(jù)公路功能、等級、通行能力及抗洪防災(zāi)要求，結(jié)合水文、地質(zhì)、通航、環(huán)境等條件進行綜合橋位選擇。橋位應(yīng)選擇河道順直穩(wěn)定、河床地質(zhì)良好、河槽能通過大部分設(shè)計流量的河段，橋位不宜選擇在河汊、沙洲、古河道、急彎、匯合口、港口作業(yè)區(qū)及易形成流冰、流木阻塞的河段。橋梁縱軸線宜與洪水主流流向正交，對通航河流上的橋梁，其墩臺沿水流方向的軸線應(yīng)與最高通航水位時的主流方向一致。就地質(zhì)條件而言，橋梁宜設(shè)在地質(zhì)構(gòu)造單一、巖層完整埋藏較淺、土層堅實、地質(zhì)條件良好的地段，不宜設(shè)在斷層、滑坡、溶洞等地質(zhì)不良地段，應(yīng)避開斷層破碎帶，特別是近期有活動的斷層帶。

3橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

就山區(qū)公路而言，由于橋梁在整體路線設(shè)計中所占比重較大，一般來講，橋梁孔跨類型采用標(biāo)準(zhǔn)化跨徑占多數(shù)，常用的標(biāo)準(zhǔn)化跨徑有16m、20m、25m、30m、40m、50m等，截面型式有空心板梁、T梁、箱梁三種結(jié)構(gòu)。對于跨徑小于30m的橋梁，一般三種截面型式均可采用，對于跨徑40m及50m的橋梁，從梁受力特點出發(fā)，一般宜選擇的截面型式為T梁。

由于山區(qū)公路山高谷深，當(dāng)橋梁跨越深溝寬谷時，大跨度非標(biāo)準(zhǔn)橋梁類型是必然產(chǎn)生的。對于山區(qū)大跨度橋梁類型，一般較常采用的有連續(xù)剛構(gòu)體系、拱式結(jié)構(gòu)體系、連續(xù)梁體系三種類型。在高墩和大跨徑橋梁中，常采用的是連續(xù)剛構(gòu)體系，將連續(xù)剛構(gòu)橋的主梁做成連續(xù)梁體與薄壁橋墩固結(jié)。由于橋墩參與工作，連續(xù)剛構(gòu)橋由活載引起的跨中區(qū)域正彎矩比同跨徑連續(xù)梁橋的小。當(dāng)墩高達到一定高度后，兩者上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力相差大，而薄壁橋墩底部所承受的彎矩、梁體內(nèi)的軸力隨著墩高的增大而急劇減小。當(dāng)橋梁跨越V型深谷時，一般采用拱式體系橋梁，有鋼筋混凝土拱橋、鋼管混凝土拱橋、鋼拱橋等類型，在大跨徑橋梁中，拱式結(jié)構(gòu)的工程造價相對優(yōu)于其它相同跨徑不同結(jié)構(gòu)類型，但拱式結(jié)構(gòu)對于橋位處地質(zhì)情況要求相對較高。在山區(qū)公路設(shè)計中大跨徑橋梁相對來說最常采用的還是連續(xù)梁體系，包括先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)及現(xiàn)澆連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，在彎橋、斜橋及跨線橋中較常采用等高度連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，跨徑一般在60m以內(nèi)，對跨越大的河谷、河流的橋梁，一般采用懸臂施工的變高度連續(xù)梁。

3.2 橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

山區(qū)公路路線平曲線多、平面半徑小、縱坡大，受這些地形、地勢條件的限制，山區(qū)橋梁的設(shè)計難度較大。一般來說，橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計主要注意以下幾個問題。

（1）墩高與跨徑的關(guān)系，20m跨徑橋梁墩高一般為12～20m，30m跨徑橋梁墩高一般為18～30m，40m跨徑墩高一般為24～40m是比較合理的。在實際設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)橋梁長度、橋墩高度等選取若干上部結(jié)構(gòu)跨徑，進行綜合經(jīng)濟比較，從而得出適合的上下部結(jié)構(gòu)比例。山區(qū)公路橋梁設(shè)計中，通常應(yīng)根據(jù)地形選擇一種跨徑不宜根據(jù)墩高頻繁變化跨徑，墩柱高度變化很大時，可以采用2O+3Om或者3O+40m的組合跨徑，當(dāng)處于地震烈度較高的地區(qū)時，宜采用等跨。

（2）高度較矮的橋墩多采用柱式墩、Y型薄壁墩等，其中又以柱式墩最常采用。柱式墩分圓柱和方柱，圓柱施工中外觀質(zhì)量易控制，且與樁基銜接方便，但從美觀上來說，方柱有棱有角，與上構(gòu)梁體協(xié)調(diào)，有一定的視線誘導(dǎo)性，較美觀。

3.3 基礎(chǔ)設(shè)計

山區(qū)公路橋梁最常用的基礎(chǔ)仍為樁基礎(chǔ)和擴大基礎(chǔ)。在地質(zhì)情況良好的地段，采用擴大基礎(chǔ)的情況相對較多。在山區(qū)橋梁存在縱橫坡高差較大的情況下，一般采用的擴大基礎(chǔ)為分離式基礎(chǔ)以適應(yīng)地形。常采用的樁基礎(chǔ)有三類：摩擦樁、柱樁及嵌巖樁。若采用樁基礎(chǔ)，則地質(zhì)情況較好的地段一般采用嵌巖樁，地質(zhì)情況較差的地段一般采用摩擦樁。樁基礎(chǔ)施工方法上多是挖孔樁和鉆孔樁。挖孔樁造價較節(jié)省，但設(shè)計中能否采用挖孔樁，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)情況具體分析，當(dāng)樁長較長，遇到流沙、軟弱夾層、卵石、漂石等容易造成塌孔的地質(zhì)情況及地下水位較高、地層含有煤氣、瓦斯等有害氣體時不宜設(shè)計為挖孔樁。

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關(guān)鍵詞：橋梁；樁基設(shè)計；探討

中圖分類號：TU2文獻標(biāo)識碼：A文章編號：

樁基礎(chǔ)是橋梁的兩種重要基礎(chǔ)類型之一，在橋梁的設(shè)計計算與施工中起著舉足輕重的作用，萬丈高樓平地起，只有基礎(chǔ)穩(wěn)固，才能構(gòu)造經(jīng)久耐用、安全穩(wěn)固的上部構(gòu)造。因此如何設(shè)計選擇合理的樁基礎(chǔ)，對保證安全，節(jié)約投資，降低造價有著巨大的作用。這里主要介紹如何正確的區(qū)分樁基礎(chǔ)中的端承樁與摩擦樁；在實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上正確的計算樁基承載力；怎樣準(zhǔn)確確定嵌巖深度及樁端持力層厚度；還有怎樣合理的布置樁基配筋。

1 正確區(qū)分端承樁和摩擦樁等樁基類型

通常認為，凡嵌巖樁必為端承樁，凡端承樁均不考慮土層側(cè)阻力。實際上，大量現(xiàn)場結(jié)果表明：樁側(cè)阻力、端阻力的發(fā)揮性狀與上覆土層的性質(zhì)和厚度、樁長徑比、嵌入基巖性質(zhì)和嵌巖深徑比、樁底沉渣厚度等因素有關(guān)。

一般情況下，上覆土層的側(cè)阻力是可以發(fā)揮的，而且隨著長徑比l/d的增大，側(cè)阻力也相應(yīng)增大；只有短粗的人工挖孔嵌巖樁，端阻力先于土層側(cè)阻力發(fā)揮，端阻力對樁的承載力起主要作用，屬端承樁。對l/d>15－20的泥漿護壁鉆(沖)孔嵌巖樁，無論是嵌入風(fēng)化巖還是完整基巖中，樁側(cè)阻力均先于端阻力發(fā)揮，表現(xiàn)出明顯的摩擦型。對于l/d≥40，且覆蓋土層不屬于軟弱土，嵌巖樁端的承載作用較小，此時樁基受力狀態(tài)為摩擦樁，樁端嵌入強風(fēng)化或中風(fēng)化巖層中即可。在某些地區(qū)，泥質(zhì)軟巖嵌巖灌注樁l/d>45時，嵌巖段總阻力占總荷載比例小于20%；l/d>60時，嵌巖段端阻力占總荷載比例小于5%。究其原因，一方面由于嵌巖樁樁身的彈性壓縮，導(dǎo)致樁頂沉降，這個彈性壓縮量引發(fā)了樁周土體的剪應(yīng)力，也即是土對樁的摩阻力。另一方面，鉆孔樁的孔底殘留的沉渣，形成一個可壓縮的軟墊，至使樁底也會產(chǎn)生沉降，這一沉降和上述樁本身的壓縮導(dǎo)致樁身與土體、嵌巖段樁身與巖體產(chǎn)生相對位移，從而產(chǎn)生側(cè)阻力。而這種樁身彈性壓縮和樁底沉降是隨著長徑比l/d的增大而增大的，因而導(dǎo)致摩擦力和側(cè)阻力的增大。

同時，傳遞到樁端的應(yīng)力也隨嵌巖深徑比hr/d的增大而減小。當(dāng)hr/d>5時傳遞到樁端的應(yīng)力接近于零；但對泥質(zhì)軟巖嵌巖樁，hr/d=5－7時，樁端阻力仍可占總荷載的5%～16%。

由此可見，端承樁和摩擦樁的區(qū)分，不能單純從是否嵌巖來區(qū)分，要考慮上覆土層的性質(zhì)和厚度、樁長徑比、嵌入基巖性質(zhì)、嵌巖深徑比和樁底沉渣厚度等因素。

2 科學(xué)計算樁基承載力

樁基承載力的計算是橋梁設(shè)計的重要內(nèi)容。關(guān)于承載力的計算公式，《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(JTGD63-2007)給出了明確的規(guī)定：支承在基巖上或嵌入基巖內(nèi)的鉆(挖)樁，其單樁軸向受壓容許承載力［Р］，可按該規(guī)范中的公式計算，公式表明：嵌巖樁的單樁軸向受壓容許承載力［Р］，僅取決于樁底處巖石的強度和嵌入基巖的深度，以及清孔情況、巖石破碎程度等因素。根據(jù)規(guī)范描述，通常認為只要是嵌巖樁，就是端承樁，就適用于這個公式。實際上，只有在嵌巖樁在清孔絕對干凈，樁底處于理想支撐，樁底巖石完整且強度很高時，樁的豎向位移很微小，樁基才表現(xiàn)為典型的端承樁，公式的使用是無可爭議的。實際工程中，只有當(dāng)樁基長徑比較小，土層側(cè)阻力占比例不大時，樁基主要表現(xiàn)為端承樁的特征，公式才可使用。

公式中對“h”的要求是“樁嵌入基巖的深度，不包括風(fēng)化層”。通常的理解是樁必須嵌入新鮮基巖，而不論其上面風(fēng)化巖層的強度如何。有的強風(fēng)化硬質(zhì)巖(如花崗巖)，其極限強度往往大于極軟巖新鮮巖的強度。說明一般硬質(zhì)巖的微弱風(fēng)化層、甚至強風(fēng)化層的強度都相當(dāng)高，不考慮這些層次的嵌巖深度，一律要求嵌入新鮮基巖是不妥的。按照這個原則，在風(fēng)化層很厚的情況下，樁基嵌巖很深。在設(shè)計上，必然導(dǎo)致計算承載力［Р］遠小于實際極限承載能力Р；在施工上，則會導(dǎo)致工程量的增大，工期的延長，成本的增加等情況。

工程試驗證明，當(dāng)巖面較平整，樁的嵌巖深度h>2d時，樁側(cè)嵌固力約占總荷載50%以上。隨著嵌固深度增加，承載力也隨之增大。但嵌固深度h>3d時，承載力增長不大。公式中沒有對h規(guī)定限值，也沒有隨h值增大而設(shè)定相關(guān)的折減系數(shù)。因此，在樁基設(shè)計實踐中，當(dāng)樁基承載力需要通過較大的嵌巖深度來提高時，不妨考慮加大樁徑。

3 準(zhǔn)確確定嵌巖深度及樁端持力層厚度

橋梁工程樁基設(shè)計中，經(jīng)常會遇到兩軟弱巖層之間穿越強度很高的一定厚度的巖層(夾層)，或者有些地區(qū)溶洞比較發(fā)育。如果這種夾層厚度不夠承載厚度要求，鉆孔樁就需要穿越夾層，以達到持力層，這對施工機械和施工進度都是極大的考驗。

對樁底基巖厚度的確定，主要有三個條件：(1)不考慮樁身周圍覆蓋土層側(cè)阻力，嵌巖灌注樁周邊嵌入完整和較完整的未風(fēng)化、微風(fēng)化、中風(fēng)化硬質(zhì)巖體的最小深度，按構(gòu)造要求0.5m；(2)要求樁底以下3倍樁徑范圍內(nèi)無軟弱夾層、斷裂帶、洞隙分布；(3)在樁端應(yīng)力擴散范圍內(nèi)無巖體臨空面。對于一般夾層，只要滿足前兩個條件即可作為持力層。對巖溶地區(qū)樁基，由于巖體形狀奇特多變，巖溶洞隙的分布毫無規(guī)律，現(xiàn)有勘探手段難以事先查明它的準(zhǔn)確位置及大小，導(dǎo)致工期延長、工程費用增加?；谟嬎闼璧倪吔鐥l件十分復(fù)雜，而巖溶地基比一般巖石地基影響因素更多，以前通常要求樁端下有4m、5m或5倍樁徑持力層厚度，對于不同樁徑、不同的單樁承載力，如果同樣要求基樁端面以下有5m完整基巖，兩者的可靠度是不盡相同的。為使樁基設(shè)計經(jīng)濟合理，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗值和試算數(shù)值相結(jié)合的方法來確定嵌巖深度及樁端持力層厚度。

4 采取合理的樁基配筋布置

基樁各截面的配筋，理論上應(yīng)根據(jù)樁基內(nèi)力進行計算布置。樁基內(nèi)力可采用“m”法或其他有可靠依據(jù)的方法計算。按“m”法計算樁基時，樁身彎矩有四個特點。(1)彎矩分布規(guī)律近于一條自頂向下衰減的波形曲線，且衰減很快；(2)樁身最大彎矩發(fā)生在第一個非完整波形內(nèi)，一般在地面以下約3m位置；(3)樁身彎矩在第一個彎矩零點以下很小，可以忽略不計，其下樁身主要起傳遞豎向力作用；(4)第一個彎矩零點位置在樁入土深度h=4/αh處。

在設(shè)計中通常有兩種鋼筋布置方式。一種是根據(jù)最大彎矩處進行配筋。從樁頂一直伸到最大彎矩一半處下一定錨固長度位置，減少一半配筋再一直伸至彎矩為零下一定錨固長位置，再下為素混凝土段，對于軟基，樁主筋最好穿過軟土層。另一種是將基樁主筋一半部分一直伸到樁底。從樁體受力和節(jié)省工程費用以及發(fā)生事故處理的難度來看，前一種更合理。這是因為：由于樁基較長一段不設(shè)鋼筋，比后者節(jié)省了部分鋼筋；底部斷樁時，鋼筋籠拔出后，可原孔再鉆，減少扁擔(dān)樁發(fā)生機率。但是，第二種配筋方式可以減小施工難度，樁基灌注混凝土?xí)r，鋼筋籠的定位是十分重要的，鋼筋布置到樁底，易于固定鋼筋籠。

5 結(jié)束語

我們?nèi)绻O(shè)計好樁基礎(chǔ)，就必須首先完全的認識與了解它，然后根據(jù)它與巖石、土壤、沉渣及自身的關(guān)系特性綜合考慮，結(jié)合實驗結(jié)論與經(jīng)驗，合理的設(shè)計使用樁基礎(chǔ)，力求經(jīng)濟適用，堅固持久。

參考文獻：

[1] 張喜剛，鮑衛(wèi)剛.公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(JTGD63-2007).人民交通出版社，2009，（3）．

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1．1設(shè)計荷載結(jié)構(gòu)自重:自重系數(shù)1．04，包括自重和二期恒載。二期恒載包括8cm厚的混凝土橋面鋪裝層，10cm瀝青混凝土鋪裝層，護欄及防落網(wǎng)。預(yù)加力。混凝土收縮及徐變:混凝土收縮徐變的延續(xù)期按10年計入;28d抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值50MPa;環(huán)境相對濕度80%?；A(chǔ)變位作用:最大沉降5mm。取其包絡(luò)作為基礎(chǔ)沉降工況的效應(yīng)。汽車荷載:1．3×公路I級，雙向4車道。均勻升溫+25℃，均勻降溫－25℃。1．2梁部設(shè)計根據(jù)城際鐵路管理部門要求“上跨高速鐵路橋梁的梁部宜采用整體箱梁”，本設(shè)計采用單箱雙室等截面連續(xù)梁，底板厚25cm，頂板厚28cm，腹板厚50cm，箱梁頂寬1424cm，底寬925cm，橫斷面如圖2所示。預(yù)應(yīng)力設(shè)置:腹板束采用型號15．24－17，頂?shù)装迨捎眯吞?5．24－15鋼絞線，內(nèi)徑為90mm金屬波紋管成孔。預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨下控制應(yīng)力均為1395MPa。采用有限元分析軟件橋梁博士進行梁的計算。用梁單元建立3跨連續(xù)梁的平面模型，共有單元155個，節(jié)點156個，考慮4個施工階段對結(jié)構(gòu)進行模擬分析。單元劃分如圖3所示。依據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTGD62－2004)相關(guān)規(guī)定進行計算，承載能力極限狀態(tài)檢算如圖4、圖5所示，由圖可知滿足要求。其他計算均滿足規(guī)范要求，不再一一列舉。1．3下部結(jié)構(gòu)設(shè)計跨鐵路孔橋墩采用雙圓柱式墩，單排灌注樁基礎(chǔ)，墩柱直徑1．8m，樁直徑2m。下坡端橋墩和梁固結(jié)，固結(jié)墩墩高13．2m，控制設(shè)計。采用“橋梁通”軟件進行計算，墩身內(nèi)力從整體模型中提取，橋墩計算結(jié)果如圖6、圖7所示，最大軸力、最小軸力與彎矩組合工況均能滿足規(guī)范要求。樁基計算計算結(jié)果如圖8、圖9所示，樁長為55m，樁身最大彎矩為8198kN·m。1．4防護棚設(shè)計因公路橋施工時鐵路梁已經(jīng)架設(shè)完成，需塔設(shè)防護棚洞以避免鐵路橋梁受到破壞。防護棚采用鋼管柱支撐貝雷梁的形式，貝雷梁型號采用單層單排不加強型，跨度12m。鋼管柱直徑630mm，壁厚10mm。橫斷面布置見圖10。1．5城際鐵路相關(guān)設(shè)計1．5．1成橋后提供線界需滿足高速鐵路7．25m的凈高要求及接觸網(wǎng)回流線外1m不得有構(gòu)造物的凈寬要求。本設(shè)計凈提供凈高8．5m，距回流線不小于5m，滿足要求。1．5．2防撞墻、防落網(wǎng)、異物侵限監(jiān)測裝置設(shè)計設(shè)置雙SS級墻式防撞墻，防撞墻高度均為1．1m，護欄寬度0．5m，雙護欄間凈距1m。外側(cè)護欄頂部設(shè)置防落網(wǎng)，防護網(wǎng)高1．4m，防落設(shè)施總高度2．5m。防護網(wǎng)高度不應(yīng)小于2．2m，網(wǎng)眼不大于0．25cm2.異物侵限監(jiān)測裝置放在最外側(cè)防撞墻上，異物侵限監(jiān)測裝置設(shè)置長度要求如圖11所示。本橋沿整孔布設(shè)，滿足要求。1．5．3中央分隔帶處理防止中央分隔帶墜落物體，跨城際鐵路橋孔中央分隔帶處采用封閉設(shè)計，用混凝土蓋板密扣于兩橋之間。圖11異物侵限監(jiān)測裝置設(shè)置示意

2施工注意事項

及安排橋梁樁基鉆孔采用沖擊鉆或旋挖鉆，橋墩墩柱與蓋梁采用模板現(xiàn)澆。箱梁采用滿堂支架施工，跨鐵路橋梁位置采用防護棚洞防護。施工時應(yīng)注意:(1)鐵路兩側(cè)樁基施工時，鉆機位置應(yīng)放置在遠離鐵路兩側(cè)，防止鉆機傾覆影響鐵路安全。(2)鋼筋籠吊裝時，應(yīng)根據(jù)鉆機距離鐵軌的距離，合理確定鋼筋籠吊裝段長度，防止鋼筋籠倒塌影響鐵路安全。(3)濕接縫施工時，應(yīng)采取防護措施，防止落物，影響鐵路運營安全。(4)系梁開挖時采用人工配合機械開挖，開挖方式為從上到下逐層開挖，采取必要的防護措施，基坑施工完后，及時對基坑進行回填。為加強建設(shè)項目管理、全面履行合同、控制施工成本，確保工程建設(shè)工期、質(zhì)量、安全、生態(tài)環(huán)境保護等建設(shè)目標(biāo)全面實現(xiàn)，針對該工期緊的特點，需成立項目經(jīng)理部，負責(zé)施工橋梁施工的總體組織管理與對外協(xié)調(diào)。

3結(jié)束語

篇7

關(guān)鍵詞：橋梁設(shè)計；間隔震；設(shè)計

中圖分類號：K928文獻標(biāo)識碼： A

引言

近年來我國強震頻發(fā)，地震給人們的生命財產(chǎn)造成了不可估量的損失。橋梁結(jié)構(gòu)由于自身上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量大的特點，容易遭受震害。橋梁作為生命線工程，在震后的緊急救援、抗震救災(zāi)以及災(zāi)后重建中發(fā)揮極其重要的作用。本文總結(jié)了以往地震中橋梁結(jié)構(gòu)常見的震害現(xiàn)象，并對其產(chǎn)生原因進行了探討。闡述了橋梁抗震設(shè)計的幾種分析方法，最后對橋梁抗震的發(fā)展進行了展望和建議。

一、橋梁常見震害及原因分析

1、落梁

早期由于橋梁抗震設(shè)計方面的經(jīng)驗不足，設(shè)計者通常低估了橋墩間的相對位移，地震時橋墩發(fā)生大位移，常常引起落梁震害的發(fā)生。這類破壞對上部結(jié)構(gòu)是致命的，導(dǎo)致交通直接中斷，并且對后續(xù)的抗震救災(zāi)通道的打通影響甚大。

2、支座破壞

支座是橋梁結(jié)構(gòu)傳遞力的重要連接構(gòu)造，必須具備足夠的平動及轉(zhuǎn)動變形能力。相比其他部件，支座的可更換性強，震后檢修時可較為容易地將受損支座維修更換，但這也經(jīng)常導(dǎo)致支座的抗震設(shè)計得不到足夠的重視。因此，歷次破壞性地震中，支座發(fā)生移位、脫空，支座錨栓被剪斷及不可恢復(fù)的塑性變形甚至破壞的現(xiàn)象比較普遍

3、橋臺、橋墩破壞

橋臺體量和剛度大，設(shè)計時一般采用靜力法設(shè)計。橋臺多是由于臺后填土的塌陷導(dǎo)致橋臺的傾斜甚至倒塌，或是由于梁體的撞擊導(dǎo)致橋臺的損壞。橋墩在地震中遭受破壞的較多，在橋梁的抗震設(shè)計中也是重點和難點，由于修復(fù)困難，一般多遇地震下應(yīng)使其保持彈性工作狀態(tài)，罕遇地震下如若無法保持彈性工作狀態(tài)，應(yīng)合理地控制在彈塑性工作狀態(tài)，確保大震不倒。

4、梁體移位

地震來臨時，由于水平地震波能量的輸入，梁體多會發(fā)生縱向或橫向的移位，此類震害現(xiàn)象在地震中極為常見。簡支梁橋，若兩跨梁相向運動，梁體則會發(fā)生撞擊而損毀梁體，若縱向位移過大，則發(fā)生梁體脫離支座，嚴(yán)重時則發(fā)生落梁。對于同一跨內(nèi)的多片梁體，由于橫向連接構(gòu)造薄弱，橫向的移位通常會損壞連接構(gòu)造，使之不能協(xié)同工作，同時橫向移位也常導(dǎo)致抗震擋塊的破壞，。設(shè)計中除要重視梁體自身的強度設(shè)計外，還應(yīng)注意縱向、橫向擋塊及連接構(gòu)造等細節(jié)設(shè)計，在擋塊與連體之間可通過設(shè)置木墊塊或阻尼橡膠來減輕碰撞的震害。震后若梁體自身受損不嚴(yán)重，可用千斤頂使梁體復(fù)位。

5、其他震害

地震時除對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生上述的損壞外，若橋址處地基土較差，存在液化現(xiàn)象或位于斷層上，橋梁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)常會產(chǎn)生大的變位，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的破壞甚至倒塌。此類震害對于橋梁結(jié)構(gòu)的破壞是毀滅性的，無法修復(fù)，選線時要注意避繞此類地質(zhì)災(zāi)害。無法避免時，應(yīng)優(yōu)先考慮采用結(jié)構(gòu)形式簡單的簡支梁橋通過并采用深基礎(chǔ)、加大樁基配筋等工程措施來最大程度地減輕震害。

三、對橋梁減隔震設(shè)計策略

1、橋梁減隔震設(shè)計的概念

許多研究者認為要做好一座橋的抗震設(shè)計，必須首先重視橋梁抗震的概念設(shè)計橋梁抗震的概念設(shè)計，即明確橋梁的抗震設(shè)防目標(biāo)和抗震思路，從總體上把握如何進行一座橋梁的抗震設(shè)計。根據(jù)目前抗震理論的發(fā)展，可在開始分析時確定橋梁抗震設(shè)計的方向和目標(biāo)。概念設(shè)計是抗震分析的基礎(chǔ)和前提，對于整個橋梁抗震分析至關(guān)重要。

2、橋梁減隔震的分析方法

地震反應(yīng)分析的發(fā)展大體經(jīng)歷了靜力法、反應(yīng)譜法、時程分析法個階段的發(fā)展。靜力法，將結(jié)構(gòu)假設(shè)為剛體，假設(shè)結(jié)構(gòu)各部分與地震動具有相同的振動，計算簡單，但不能考慮地震時結(jié)構(gòu)的變形，至今仍用于橋臺的抗震計算。反應(yīng)譜理論，采用“地震荷載”的概念，從地震動出發(fā)求結(jié)構(gòu)的最大地震反應(yīng)，但同時考慮了地面運動特性和結(jié)構(gòu)的動力特性之間的關(guān)系，比靜力法有很大進步;但在設(shè)計中仍把地震慣性力視為靜力，以彈性分析為主;目前被大多數(shù)國家的抗震規(guī)范采用，在多遇地震計算或?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)的抗震計算時是主要采用的分析手法。時程分析法能夠反映地震動振幅、持時和頻譜特性，并能考慮非一致激勵和結(jié)構(gòu)的非線性，理論上可以得到更可靠的分析和設(shè)計。我國抗震規(guī)范已要求在非對稱、復(fù)雜和重要的結(jié)構(gòu)中采用時程分析法進行結(jié)構(gòu)的抗震分析。目前大多數(shù)國家的抗震規(guī)范都是采用基于強度的抗震設(shè)計方法。然而，人們從歷次的地震中發(fā)現(xiàn)強度不一定是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌的主要原因，只要結(jié)構(gòu)初始強度基本保持不變，不出現(xiàn)因非彈性變形的加劇導(dǎo)致的強度的迅速喪失，結(jié)構(gòu)就能在地震中幸存。近年來，一種新的抗震設(shè)計方法―基于性能的抗震設(shè)計方法被人們逐漸認識和接受。這里主要指結(jié)構(gòu)在受到不同水平地震(不同概率地震)作用下的性能達到一組預(yù)期的性能目標(biāo)?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計是使設(shè)計出的結(jié)構(gòu)在指定強度地震下的破損狀態(tài)及其造成的經(jīng)濟損失、人員傷亡等控制在預(yù)期的目標(biāo)范圍內(nèi)，使結(jié)構(gòu)震后的功能得以延續(xù)和維持?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計的特點是提供了社會團體、業(yè)主根據(jù)自己的需求選擇結(jié)構(gòu)在相應(yīng)地震下性能目標(biāo)的機會，設(shè)計人員根據(jù)所選定的性能目標(biāo)進行設(shè)計，使結(jié)構(gòu)在設(shè)計地震下的響應(yīng)滿足預(yù)期的抗震性能目標(biāo)。從性能設(shè)計的特點來看，基于性能的抗震設(shè)計是一個十分理想的目標(biāo)，所設(shè)計的結(jié)構(gòu)將會更經(jīng)濟、合理，且對應(yīng)于不同的設(shè)防水準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的性能是可預(yù)知的。

四、我國橋梁減隔震設(shè)計的展望與建議

我國是一個多震國家，隨著經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，穿越高烈度地震區(qū)橋梁越來越多，設(shè)計者需更加注重橋梁抗震的概念設(shè)計，不斷學(xué)習(xí)抗震方面的新理論，探討和摸索橋梁抗震方面的新措施，在橋梁的抗震設(shè)計方面做出更好的成績。

1、建立市政公路橋梁震害預(yù)警系統(tǒng)

我國市政公路橋梁震害預(yù)警系統(tǒng)需要進一步的加強，所以就需要借鑒先進國家的技術(shù)，沿公路橋梁建立地震觀測點，形成一套公路橋梁地震觀測及預(yù)警系統(tǒng)，在地震來臨時能迅速獲取地震波的信息，從而為公路橋梁的安全可靠運營、損失評估和應(yīng)急處置提供決策依據(jù)顯得十分迫切。

2、加大減隔震等新技術(shù)的應(yīng)用

減隔震概念的引入，幫助工程師們開辟了橋梁抗震的一塊新天地。采用一些新材料、新裝置減少地震動對結(jié)構(gòu)的輸入，增加結(jié)構(gòu)的阻尼，延長結(jié)構(gòu)的周期，很大程度上解決了抗震對結(jié)構(gòu)較為苛刻的要求，從而達到安全、經(jīng)濟的目的。目前如高阻尼橡膠支座、鉛芯橡膠支座、雙曲面球形鋼支座及液體粘滯阻尼器等減隔震裝置在公路、鐵路橋梁、市政橋梁上使用較多，并且達到了較為理想的減隔震的目的。

3、抗震、減隔震理念的綜合應(yīng)用

毋庸置疑，傳統(tǒng)“硬抗”的抗震手段，由于理論明確，計算簡單，在一些地震烈度不高的中小跨徑橋梁的抗震設(shè)計中仍是主要手段。但在一些高烈度地震區(qū)，若按“硬抗”的設(shè)計思路，則可能出現(xiàn)橋梁抗震設(shè)計無法進行或投資大大超限的尷尬。必須采用延性抗震或減隔震的設(shè)計思路。具體工作中，設(shè)計者應(yīng)結(jié)合具體的橋梁重要程度、橋型、孔跨式樣及所處橋址的地震參數(shù)，綜合考慮進行選擇以達到保證結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟的目的。

結(jié)束語

綜上所述，我國的一個多震的國家這就使得在橋梁的設(shè)計中，必須要重視對其減隔震的設(shè)計，這樣不但可以保證橋梁的質(zhì)量安全，還可以確保人民群眾的生命財產(chǎn)安全，維護社會的穩(wěn)定。

參考文獻

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篇8

關(guān)鍵詞：設(shè)計荷載；公路橋梁；荷載效應(yīng)；分項系數(shù)

1 公路橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

2004年修訂的《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）采用車道荷載形式如圖1所示。2004版公路橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：汽車荷載修改調(diào)整為車道荷載的模式，廢除車隊荷載計算模式。并且提出車道荷載的均布荷載kq和集中荷載KP的標(biāo)準(zhǔn)值。

2 車輛荷載效應(yīng)計算理論

2.1 影響線計算

橋梁結(jié)構(gòu)必須承受橋面上行駛車輛時的移動荷載的作用，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力也隨作用點結(jié)構(gòu)上的變化而變化。所以需要研究并確定其變化范圍和變化規(guī)律和內(nèi)力的最大值此過程中作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要確定的是荷載最不利位置和最大值。首先要確定在移動荷載作用下，結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化規(guī)律，將多種類型的移動荷載抽象成單位移動荷載P=1的最簡單基本形式。只要經(jīng)過清楚地分析內(nèi)力變化規(guī)律，其他類型的荷載就可以根據(jù)單位移動荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化規(guī)律疊加原理求出。影響線是內(nèi)力（或支座反力）在移動單位荷載的作用下的引起的變化規(guī)律的圖形。所以，影響線是研究車輛荷載等移動荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力最大值的基本工具。初步選定對周圍環(huán)境的影響的工程規(guī)模及結(jié)構(gòu)類型、使用要求、材料情況、施工條件、造價等因素，根據(jù)路基地質(zhì)條件，幾種可供考慮的路基處理方案。勘察工作提供的資料一般僅作一般性的對軟土描述，土的物理力學(xué)組成狀況性質(zhì)指標(biāo)沒有提供。結(jié)構(gòu)力學(xué)中認為影響線是一個指向不變的單位集中荷載沿結(jié)構(gòu)移動時某一量值變化規(guī)律圖形。實際上，影響線是以荷載位置為變量的某量值的函數(shù)。

有限元法目前被公認是求解工程中所遇到的各種問題的有效通用方法，實際上，其應(yīng)用范圍還要廣泛得多。橋梁結(jié)構(gòu)影響線一般采取此種方法。

2.2 橫向分布系數(shù)計算

上個世紀(jì)三十年代開始“荷載橫向分布”概念得到應(yīng)用，橋梁空間結(jié)構(gòu)的計算理論被大量的試驗驗證和研究，于是用平面問題可以來處理空間計算問題，合理地簡化為空間問題提供了實用理論的計算方法。該方法計算原理是用一個近似的影響面去代替精確的影響面。荷載橫向分布的原理可以歸納如下：（1）建立在用一個近似的內(nèi)力影響面去代替精確的內(nèi)力影響面的基礎(chǔ)上。近似內(nèi)力影響面可用變量分離得到，其坐標(biāo)？濁（x，y）=？濁1（x）?？濁2（y）；（2）梁橋空間結(jié)構(gòu)近似計算中，“荷載橫向分布”僅僅是借用的概念，其本質(zhì)是“內(nèi)力”的橫向分布。原因是在變量分離后在計算式的表現(xiàn)形式上成了“荷載”橫向分布；（3）只有在一些特殊的條件下，比如常截面的簡支梁橋承受按正弦曲線沿橋跨分布的荷載時才存在確切的荷載橫向分布。荷載橫向分布常用的方法：杠桿原理法：將橋面板看成忽略了與主梁之間橫向聯(lián)系的支承在主梁上的簡直梁或懸臂梁；正交異性板法：換算成彈性平板來求解主梁和橫隔梁的剛度。修正偏心受壓法：考慮橫隔梁剛性很大的主梁的抗扭影響；剛性橫梁法：假定橫隔梁變形后保持直線，剛性無限大；剛接板法：把相鄰主梁之間的聯(lián)系視為剛性鏈接，傳遞剪力和彎矩。

3 橋梁荷載設(shè)計存在問題

目前橋梁設(shè)計中存在的主要問題是橋梁載重能力設(shè)計不足。橋梁在載重力有兩種極限狀態(tài)：承載能力和正常使用。由于承載能力不足，結(jié)構(gòu)整體或某部位的穩(wěn)定性在超出橋梁的承載極限后就會受到破壞，橋梁混凝土構(gòu)件在重復(fù)荷載的情況下會超出疲勞極限而喪失穩(wěn)定性。目前，在橋梁設(shè)計中有些規(guī)范不予考慮對于重復(fù)荷載產(chǎn)生的破壞，這樣的規(guī)定使得橋梁主梁設(shè)計非常有效，但是直接忽視重復(fù)荷載在橋梁其他部分設(shè)計，非常不利于橋梁的安全性和年久性。

3.1 加強管理

目前橋梁超載問題要盡量避免，在我國大體上有三種橋梁超載現(xiàn)象：一是一些老橋梁超齡負載運營，較早時期修建的；二是車流量超過了設(shè)計上限的橋梁在實際使用過程中；三是違規(guī)超載現(xiàn)象，這種現(xiàn)象只有個別車輛存在。為了計算方便，均布荷載及集中荷載組合作為橋梁設(shè)計建議設(shè)計荷載的優(yōu)先選擇。城市橋梁中，占絕大大多數(shù)的是低于50m跨度的荷載連續(xù)的中小型跨度橋，應(yīng)該5～50m跨度橋梁按照荷載的內(nèi)插方法，具體的參照《公路橋梁設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）來考慮。

3.2 耐久性問題

在建造和使用橋梁的過程中，因為其基本功能導(dǎo)致，橋梁要能抵抗住包括有害化學(xué)物質(zhì)和自然環(huán)境（如以及臺風(fēng)、地震）以及人為因素等作用的影響。另外，在橋梁使用過程中，其材料將會日趨衰退導(dǎo)致功能減退，導(dǎo)致了橋梁各部分存在不同程度的損壞。據(jù)不完全統(tǒng)計，除上述原因，影響橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的問題根源是設(shè)計。

4 橋梁作用效應(yīng)組合

根據(jù)極限承載能力來設(shè)計荷載組合，有以下幾種組合方式：組合Ⅰ，基本可變荷載與永久荷載組合；組合Ⅱ，基本可變荷載與永久荷載組合加上可變荷載；組合Ⅲ，基本可變荷載與永久荷載組合加上偶然荷載（由于船只或漂浮物碰撞而引起）；組合Ⅳ，城市橋梁在施工過程中，可以利用施工中可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)重力、腳手架、材料機具、人群等由于施工而產(chǎn)生的荷載進行組合；組合Ⅴ，城市橋梁在設(shè)計時承受的永久荷載，例如由于重力、預(yù)加力、地震等原因產(chǎn)生的荷載相互作用組合在一起組合方式。橋梁設(shè)計中結(jié)構(gòu)重力與汽車荷載二者產(chǎn)生的效應(yīng)方向相同時：組合Ⅰ：1.2SQ+1.4S'Q1；組合Ⅱ：1.1SQ+1.4S'Q1+1.3SQ2：但是，如果橋梁設(shè)計中結(jié)構(gòu)重力與汽車荷載二者產(chǎn)生的效應(yīng)不同：組合Ⅰ：0.9SQ+1.4S'Q1；組合Ⅱ：0.8SQ+1.3S'Q1+1.3SQ2。其中結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值、頻域值、分項系數(shù)以及組合系數(shù)等，此內(nèi)容在進行公路橋梁設(shè)計時，它的自由度和靈活度設(shè)計寬泛一些。

5 結(jié)束語

充分掌握車輛荷載的特點、國外制訂的荷載標(biāo)準(zhǔn)并充分考慮我國實際狀況，我國車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)基本方法得到確定，中國的公路橋梁荷載模型發(fā)展方向符合世界橋梁發(fā)展的潮流趨勢，與國外相比，荷載標(biāo)準(zhǔn)值有些偏高有些偏低。總體上，我國規(guī)范中的荷載設(shè)計效應(yīng)比國外標(biāo)準(zhǔn)偏低，小跨徑橋梁梁的設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)值低的較多。針對目前國內(nèi)橋橋梁破損的情況而言，適當(dāng)提高設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)是妥當(dāng)?shù)摹ＯＭ右灾匾?，不斷完善我國的橋梁荷載規(guī)范，使得我國橋梁規(guī)范制定工作達到國際上的領(lǐng)先水平。

參考文獻

[1]交通部，公安部，發(fā)展改革委，質(zhì)檢總局，安全監(jiān)管局，工商總局，法制辦.關(guān)于在全國開展車輛超限超載治理工作的實施方案（2004 年）[Z].北京.2004.

篇9

關(guān)鍵詞:橋梁抗震設(shè)計；影響；重要性；方法

中圖分類號：U445.7文獻標(biāo)識碼：A

最近幾年，我國經(jīng)濟建設(shè)快速發(fā)展，推動了鐵路工程、公路工程以及市政工程的發(fā)展，而這些工程都會涉及到橋梁建設(shè)，所以橋梁在數(shù)量和跨度上得到了很大的提高。與此同時橋梁也出現(xiàn)了很多問題，2008年的汶川地震促使橋梁遭到嚴(yán)重損壞。橋梁遭到損害之后，不僅促使群眾損失了生命財產(chǎn)，也降低了相關(guān)部門應(yīng)對突發(fā)事件的能力，所以橋梁抗震設(shè)計是非常重要的。

一、地震對橋梁的影響

橋梁和建筑結(jié)構(gòu)相比，對地震的反應(yīng)更加敏感。建筑結(jié)構(gòu)體系內(nèi)部是高次超靜定，如果有承重構(gòu)件損壞，其他的構(gòu)件可以繼續(xù)承重，所以不一定能造成災(zāi)難性的后果?？墒?，橋梁結(jié)構(gòu)一般是靜定結(jié)構(gòu)或者低次超靜定結(jié)構(gòu)，如果一個或者幾個構(gòu)件遭到損壞，就會影響整個結(jié)構(gòu)，促使橋梁在發(fā)生地震時就會受到嚴(yán)重影響。

地震主要通過兩種形式影響橋梁結(jié)構(gòu)物，首先是場地和結(jié)構(gòu)物發(fā)生相對位移，導(dǎo)致強制變形；其次是場地運動導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物震動。第一種是因為強制變形產(chǎn)生的超靜定內(nèi)力或者嚴(yán)重的相對變形對結(jié)構(gòu)物的安全產(chǎn)生影響；第二種是利用慣性力將地震載荷加到結(jié)構(gòu)物上，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物的承受超過其承載極限，進而損壞橋梁。

二、橋梁震害分析

橋梁震害受到地震烈度的直接影響，如果烈度較低，產(chǎn)生的震害就輕，如果烈度較高，產(chǎn)生的震害就重。同時，橋梁的震害還受到橋梁的結(jié)構(gòu)形式、體系布置以及橋址區(qū)的影響。

（一）橋梁支座的震害

橋梁結(jié)構(gòu)中抗震性能比較薄弱的環(huán)節(jié)是橋梁支座。通過對震害的調(diào)查表明支座震害較為嚴(yán)重。主要由于橋梁設(shè)計忽視了抗震要求，導(dǎo)致有些支座形式和材料不能滿足抗震要求，同時連接和支檔等構(gòu)造措施不夠合理。支座遭到破壞主要表現(xiàn)為支座脫落、支座錨栓被剪斷、支座位移等。

（二）橋梁墩柱的震害

橋梁墩柱震害主要表現(xiàn)為墩柱彎曲破壞和墩柱剪切破壞。而彎曲破壞主要表現(xiàn)為混凝土剝落、開裂等，進而導(dǎo)致嚴(yán)重的形變。剪切破壞常見于大地震，這屬于脆性破壞，一般導(dǎo)致橋梁垮塌，產(chǎn)生嚴(yán)重的震害。

（三）橋梁橋臺的震害

橋臺震害主要表現(xiàn)為地基承載力喪失之后會導(dǎo)致橋臺滑移、臺身和上部結(jié)構(gòu)的碰撞、橋臺傾斜。如果一端橋臺垮塌就會嚴(yán)重損害邊跨橋梁。例如唐山大地震導(dǎo)致較多的橋梁破壞，尤其是橋頭高填土處等。

（四）橋梁基礎(chǔ)的震害

大部分震害資料表明，橋梁基礎(chǔ)發(fā)生震害主要由于地基失效。樁基礎(chǔ)的震害，不僅由于地基失效，還因為上部結(jié)構(gòu)的慣性力導(dǎo)致的彎曲破壞等。另外不合理的樁基設(shè)計也導(dǎo)致了震害。

（五）落梁

落梁震害主要表現(xiàn)出縱向落梁。主要由于地基失效導(dǎo)致橋梁跨度變大或者錯位等。在地震中經(jīng)常發(fā)生落梁事故，例如唐山大地震有18座公路橋梁發(fā)生落梁，在汶川大地震中也發(fā)生類似的落梁震害，最終導(dǎo)致橋梁垮塌。

三、橋梁抗震的重要性

（一）建筑抗震設(shè)防重要性的分類

依據(jù)建筑對在社會、政治、經(jīng)濟、文化的影響程度，建筑抗震設(shè)防類別的重要性可以分為甲類、乙類、丙類、丁類。而橋梁屬于甲類，其抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該高于本地區(qū)抗震設(shè)計基本地震加速值A(chǔ)得要求。而公路橋梁抗震設(shè)防有可分為甲類和乙類。如果橋梁在交通網(wǎng)絡(luò)中占有關(guān)鍵位置，并且承擔(dān)著較大的交通量的大跨度橋是甲類；而在交通樞紐上的其他橋梁是乙類。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)甲類指的是那些多孔跨度超過1000米或者單孔跨徑超過150米；乙類指大、中、小橋梁。

四、橋梁抗震設(shè)計的主要方法

防止落橋的主要方法有AASHTO-LRFD橋梁設(shè)計規(guī)范和Caltrans橋梁設(shè)計規(guī)范。

（1）AASHTO-LRFD 橋梁設(shè)計方法

首先，這種橋梁設(shè)計方法中的地震荷載是一種水平效應(yīng)。通過彈性地震反應(yīng)系數(shù)和上部結(jié)構(gòu)等效重量之積，可以得到地震荷載的水平效應(yīng)。地震的

反應(yīng)系數(shù)公式為：Cm=1.25AS/Tm¾＜2.5A=A90.8+4Tm=3ASTm¾。

公式中，A 表示的是加速度系數(shù)，A 的確定是根據(jù)等震圖進行的，等震圖表示在設(shè)計壽命50 年之內(nèi)超過這個地震等級的概率為10%；S 表示的是場地系數(shù)；Tm 表示的是以秒為單位的第m 模態(tài)的結(jié)構(gòu)周期。通過地震的反應(yīng)系數(shù)公式，可以采用四種地震分析方法對設(shè)計圖進行合理設(shè)計，分別是均布荷載法、單模態(tài)譜法、多模態(tài)譜法和時程法。

（2）Caltrans橋梁設(shè)計規(guī)范

Caltrans橋梁設(shè)計規(guī)范是一種單一水平基準(zhǔn)力的設(shè)計方法，主要有四方面設(shè)計組成：用彈性加速反應(yīng)譜ARS定義地震力、用多模態(tài)反應(yīng)譜分析考慮橋臺剛度效應(yīng)、用延性和風(fēng)險系數(shù)設(shè)計構(gòu)建以考慮非彈性效應(yīng)、合理設(shè)計構(gòu)建詳圖。此種橋梁設(shè)計方法在計算巖石峰值加速度時主要應(yīng)用反應(yīng)譜定義地震力，然后對反應(yīng)譜得出的反應(yīng)譜曲線進行分析，最終得出巖石峰值加速度。此種方法可以應(yīng)用不同方法對不同形態(tài)的橋梁進行抗震設(shè)計。比如，如果橋梁的對稱性良好，就要應(yīng)用等效靜力分析法；如果橋梁結(jié)構(gòu)不規(guī)則，就要應(yīng)用多模態(tài)反應(yīng)譜分析方法進行橋梁抗震設(shè)計。

當(dāng)前，人們不斷提高對橋梁抗震設(shè)計的重視度，很多專家也加強研究橋梁抗震設(shè)計，而Caltrans這種橋梁抗震設(shè)計方法獲得了最大的進步。Caltrans重新分類新的橋梁，進而增加了橋梁抗震性能準(zhǔn)則的橋梁類型，明確分出標(biāo)準(zhǔn)橋梁和非標(biāo)準(zhǔn)橋梁。橋梁抗震設(shè)計保證了橋梁所有結(jié)構(gòu)的強度以及延伸性，避免橋梁在地震中倒塌。Caltrans橋梁抗震設(shè)計采用了新的方法，在橋柱、橋墩、背墻以及側(cè)墻上設(shè)置非彈性。Caltrans橋梁抗震設(shè)計關(guān)注位移。所以，此種方法認為結(jié)構(gòu)外形以及塑性的轉(zhuǎn)動能力決定了應(yīng)用非彈性靜力分析和估算。每一種抗震分析方法存在著優(yōu)勢和劣勢，只有充分利用優(yōu)勢，避免劣勢，才能得到更好的橋梁抗震設(shè)計。

五、結(jié)語

當(dāng)前，我國正在建設(shè)高速公路，而公路橋梁是其重要組成，促使人們加大了對橋梁建設(shè)質(zhì)量的重視。為了提高橋梁質(zhì)量，相關(guān)人員就要加強橋梁抗震設(shè)計，不斷完善橋梁設(shè)計，為公路建設(shè)服務(wù)，為經(jīng)濟和社會的發(fā)展服務(wù)。

參考文獻

[1] 陳堯三，趙鐵永，石麗芳.關(guān)于橋梁抗震設(shè)計的幾點思考 [J]. 科技資訊，2008（02）.

[2] 鄭錦新.淺談公路橋梁的抗震設(shè)計 [J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009（22）.

篇10

關(guān)鍵詞:橋梁設(shè)計、新理念、探討

中圖分類號：TU997文獻標(biāo)識碼： A

綠色是目前設(shè)計領(lǐng)域提出的一種全新的概念，它是在產(chǎn)品設(shè)計制造過程中，從形成概念到生產(chǎn)制造等各個階段，都以綠色理念為基礎(chǔ)，在設(shè)計制造中節(jié)約資源和能源，設(shè)法防止產(chǎn)品及工藝對環(huán)境產(chǎn)生的負作用，使設(shè)計出的產(chǎn)品更滿足綠色產(chǎn)品的要求，并從根本上防止污染，它彌補了傳統(tǒng)設(shè)計中的不足。

一、以綠色設(shè)計闡述

1、綠色設(shè)計的核心本質(zhì)。綠色設(shè)計要綜合分析整個生產(chǎn)、生活系統(tǒng)物質(zhì)的充分利用，形成良性的生產(chǎn)循環(huán)，核心是減量、重復(fù)利用和循環(huán)。減量是指降低能耗、節(jié)約資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。重復(fù)利用是指減少消耗的同時注重產(chǎn)品的再利用性，充分發(fā)揮產(chǎn)品的價值。循環(huán)指合理回收再利用廢棄物中有用成分以開發(fā)二次資源。

2、綠色設(shè)計的基本原則。綠色設(shè)計要遵從以下幾項基本原則：閉環(huán)設(shè)計原則、資源最佳利用原則、能源消耗最小原則、零污染原則、技術(shù)先進原則。

閉環(huán)設(shè)計原則體現(xiàn)的是產(chǎn)品全生命周期并行；資源最佳利用原則是指盡可能選用通過簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實現(xiàn)可回收再利用性的可再生資源，并在產(chǎn)品的整個生命周期中最大限度的利用選用的資源的設(shè)計原則。能源消耗最小原則是指產(chǎn)品整個生命周期循環(huán)中實現(xiàn)能耗最少。零污染原則是指設(shè)計時消除污染源，從根本上防止污染。技術(shù)先進原則是指創(chuàng)造性的應(yīng)用最先進的技術(shù)來獲得最佳的生態(tài)經(jīng)濟效益。

二、橋梁結(jié)構(gòu)物的產(chǎn)品特殊性

橋梁結(jié)構(gòu)物具有極其特殊的特點，主要表現(xiàn)在：一是橋梁造價與原材料價格、設(shè)計及施工方案等相關(guān)，與市場供需關(guān)系不大，主要是由政府相關(guān)部門根據(jù)社會、經(jīng)濟的發(fā)展?fàn)顩r確定實施；二是橋梁建設(shè)規(guī)模導(dǎo)致橋梁設(shè)計對社會效益、經(jīng)濟效益及生態(tài)效益影響巨大；三是橋梁設(shè)計的使用年限決定了其對社會、環(huán)境影響的深遠性；四是橋梁在其壽命范圍內(nèi)的使用過程中不會產(chǎn)生對環(huán)境有害的垃圾但在超期服役后就變成了難以處理的廢棄物；五是橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)具有抗侵蝕和抵御不利環(huán)境因素的能力。

三、綠色橋梁設(shè)計的思想

橋梁體系的選用。橋梁體系中的各種體系均有一定的適用范圍，在設(shè)計中要根據(jù)實際情況，對梁、拱、剛架、吊與組合體系進行合理的選用，以減少造價，方便后期養(yǎng)護造。在橋梁設(shè)計中如若盲目追求景觀效應(yīng)，采用大量復(fù)雜且不成熟的結(jié)構(gòu)體系進行設(shè)計，會出現(xiàn)很多弊端。首先會造成施工工藝復(fù)雜，需要使用大量不同的各種模板和機械設(shè)備。其次是對于一些不適用于上跨橋橋梁體系會造成視覺上的側(cè)向壓縮感使人感到壓抑。再次是由于鋼結(jié)構(gòu)的橋梁對防腐的要求高，會造成建成后的養(yǎng)護工作繁雜，使投入加大，并且隨著交通發(fā)展上跨橋可能會改建。以上這些弊端都不符合綠色設(shè)計的基本原則。通過綠色設(shè)計原則可以對上跨橋體系選擇進行整體優(yōu)化。

通過采用簡潔的橋梁體系、統(tǒng)一結(jié)構(gòu)尺寸，可以有效簡化施工工藝并節(jié)約施工用料。為滿足景觀要求也可以適當(dāng)考慮設(shè)計一些復(fù)雜體系，但要注意整個橋梁設(shè)計的主次關(guān)系和重點。對于跨線橋的設(shè)計應(yīng)考慮所在地經(jīng)濟及建設(shè)的長遠發(fā)展及規(guī)劃。對于復(fù)雜體系橋梁的設(shè)計要采用索、梁組合的體系，加大主梁的剛度，減少拉索的用量的設(shè)計來方便日后對橋體的養(yǎng)護和維修。同時要結(jié)合地形來設(shè)計橋梁體系，使橋梁與周圍環(huán)境實現(xiàn)和諧統(tǒng)一，以滿足綠色橋梁設(shè)計的要求。

四、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、根據(jù)綠色設(shè)計的原則中閉環(huán)設(shè)計原則，在對橋梁結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，要充分以橋梁在其生命周期內(nèi)所面臨的各種荷載、各種不利的環(huán)境因素以及自身承載能力的退化為設(shè)計前提，通過全面精準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)計算來保證橋梁過程使用中的安全性。對于架構(gòu)在海上的橋梁，要對其承受風(fēng)荷載、海水及濕熱空氣能力在設(shè)計中予以充分考慮。對于鋼結(jié)構(gòu)橋梁要全面考慮防腐措施的設(shè)計。

2、根據(jù)綠色設(shè)計原則中能源消耗最小原則和零污染原則，在設(shè)計中要準(zhǔn)確分析結(jié)構(gòu)受力，并合理的設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)尺寸和配筋及結(jié)點。充分考慮結(jié)構(gòu)安全的同時，以最小的材料消耗實現(xiàn)最大的效益。通過設(shè)計合理的施工萬案并活用各種結(jié)構(gòu)體系來提高橋梁質(zhì)量，減少材料能耗并降低環(huán)境污染。

3、根據(jù)綠色設(shè)計的原則中的技術(shù)先進原則，在對橋梁結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，要結(jié)合具體的實際情況，進行技術(shù)先進的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計。總之，運用綠色設(shè)計的理論和觀念進行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計，要比傳統(tǒng)的橋梁設(shè)計更具備美觀、安全性及經(jīng)濟適用性，對環(huán)境影響也會更小，更有可持續(xù)發(fā)展的價值。

五、橋梁附屬設(shè)備的設(shè)計

伸縮縫、支座、排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等都是橋梁的附屬設(shè)備，他們雖然在工程造價中占用的比例不高，但也對橋梁設(shè)計質(zhì)量以及橋梁服務(wù)水平起到重要的作用。當(dāng)前橋梁的排水系統(tǒng)設(shè)計一般重視度不足，設(shè)計也較簡單粗獷，不盡合理，橋面污水隨意排放，這種情況的形成正是當(dāng)初在橋梁設(shè)計時未全面考慮環(huán)保因素而造成的。通過綠色設(shè)計可以實現(xiàn)對橋梁原有缺點的優(yōu)化，使設(shè)計更為合理和實用。通過選擇性能更優(yōu)越的PVC管等排水系統(tǒng)的材料可以使排水設(shè)備更輕質(zhì)、節(jié)能、抗腐蝕。根據(jù)實際的降水情況進行水力計算來準(zhǔn)確確定排水設(shè)施的數(shù)量。通過合理的設(shè)計排水系統(tǒng)的數(shù)量使橋面排水更順暢。在通過排水系統(tǒng)將水引離橋面后，在設(shè)計中還要考慮如何對水流進行疏導(dǎo)。采用截水管將橋面排水集中到個別墩柱處以使整個橋梁更美觀簡潔。

六、橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計

橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性是橋梁設(shè)計中的重要考慮環(huán)節(jié)，在橋梁設(shè)計越來越受到重視。耐久性設(shè)計決定著橋梁結(jié)構(gòu)的服務(wù)年限，服務(wù)年限過短會造成資源的極大浪費，加大初期投資的成本和后期養(yǎng)護及維修費用成本，降低效益，違背了綠色設(shè)計基本原則。要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)不同的設(shè)計基準(zhǔn)期、不同的使用環(huán)境類別及其作用等級進行相應(yīng)的耐久性設(shè)計，對橋梁使用的材料、施工的便利性、橋梁的后期使用、維護以及全壽命成本用等因素，都要在設(shè)計中進行充分考慮和關(guān)注。應(yīng)采取各種措施使橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計服務(wù)年限內(nèi)能夠適應(yīng)種種復(fù)雜的環(huán)境與變化，更好的為交通服務(wù)。要實現(xiàn)這個目標(biāo)就需要在橋梁的設(shè)計階段對橋梁結(jié)構(gòu)的可檢性、可修性、可換性、可控性、可加強性、可持續(xù)性等因素進行充分的分析研究，要敢于挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的設(shè)計理念，如果橋梁建成后其各個部件無法順利實現(xiàn)檢查、更換、及時修復(fù)，且不能得到有效控制、加強，就會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)在各種復(fù)雜的環(huán)境下尚未達到服務(wù)年限就已損壞無法繼續(xù)使用。橋梁設(shè)計要認識到橋梁整體結(jié)構(gòu)和各組成部件的壽命是不同的，要充分考慮這些自身壽命期低于結(jié)構(gòu)設(shè)計壽命期的部件，要實現(xiàn)對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的變形在構(gòu)造上達到可控的目的，同時在構(gòu)造上保證其建成后可查、可修、可換、可加強，只有這樣才能在日后的運營階段對橋梁進行有效的維修、加固，保證橋梁結(jié)構(gòu)能在復(fù)雜的環(huán)境下，在設(shè)計服務(wù)年限內(nèi)健康工作。

七、達到設(shè)計使用年限后的橋梁的處理

遵循綠色設(shè)計的原則對橋梁進行設(shè)計，遍及整個橋梁的生命周期，這樣設(shè)計出的橋梁與傳統(tǒng)設(shè)計理念下的橋梁相比校更具優(yōu)越性。在注重綠色設(shè)計的同時，對達到設(shè)計使用年限橋梁的處理也要同樣給予重視。橋梁工程具有造價昂貴且不易回收再利用的特點，所以要以盡量延長其使用壽命為原則，對達到已經(jīng)設(shè)計使用年限的橋梁，通過健康檢測來確定其承載能力，根據(jù)具體結(jié)果對可繼續(xù)使用的橋梁采用重新設(shè)定使用年限的方法處理，對于承載能力差已經(jīng)不能滿足使用條件的橋梁，需要采用降低等級的方法來進行繼續(xù)使用。

結(jié)束語

橋梁設(shè)計理念是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈魂與基石，對橋梁設(shè)計的優(yōu)劣成敗起著決定性作用，橋梁設(shè)計理念應(yīng)隨著橋梁建設(shè)的發(fā)展進步不斷更新。新的設(shè)計理念將會對橋梁設(shè)計產(chǎn)生深遠的影響，對橋梁建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展起到良好的促進作用。

參考文獻: