抗震设计的桥梁工程

一、桥梁结构地震破坏的主要形式

（一）支座破坏，是指上部结构所产生的地震惯性力通过支座构件传递到下部结构，当传递的荷载强度超出支座构件的设计强度值时，支座发生破坏的现象。对于桥梁的下部结构，支座的破坏消解了大部分的地震力，避免了地震力传递至墩台结构，避免了桥梁下部主体结构的损害程度，但同时支座的破坏可能会引起落梁等进一步的桥梁震害，

（二）落梁破坏，是指桥梁的梁板构件在地震时发生的水平位移超出梁板端部的支撑长度时发生梁体掉落的现象。落梁现象发生地震时在桥墩之间相对位移过大、支座丧失约束能力、梁的有效支撑长度不足、梁间碰撞剧烈等情况下。

二、桥梁抗震设计的基本原则

要达到合理抗震的设计目标要求，桥梁设计工程师需要深入的了解影响结构对地震反应的基本因素，并拥有丰富的工程经验，在符合现行规范的前提之下充分发挥主观的创造能力。基于目前的工程理论知识和历次桥梁地震灾害的经验教训，桥梁工程的抗震设计要遵循一些基本的设计原则。

（一）工程建设场地的选择桥梁工程的建设场地尽量选择地质情况稳定的地方，尽量选择土质坚硬的区域，避免地震时可能发生的松软场地的地基失效现象。

（二）结构体系的整体性和规则性桥梁结构较好整体性可以有效的防止桥梁构件在地震发生时的掉落，并能是结构发挥良好的空间作用，因此尽量采用连续的桥梁上部结构以保证桥梁的整体性。除此之外，桥梁结构的布置还要做到尺寸、刚度和质量的均匀、规整及对称，避免突然的变化引起地震力的集中。

（三）结构及构件的强度和延性的提高地震时桥梁结构的破坏源自于地震引起的桥梁结构的震动，在桥梁抗震的设计中除了要尽量减少地震力从地基传递至桥梁结构，还要使桥梁结构本身具备足够的强度和延性，来抵抗非预期破坏的发生。在现有技术条件下，在尽量不增加结构自身重力和不改变结构刚度的前提之下，提高桥梁结构的强度与延性两种方式是提高桥梁结构抗震能力的有效途径。结构的刚度、强度与延性是保证结构整体抗震能力的三个主要参数要素，刚度可以有效的控制结构变形，而延性可以有效的控制强度与刚度在反复地震力作用下的衰退现象。

（四）能力设计的原则能力设计思想强调强度安全度差异，即在不同构件，如延性构件和能力保护构件，和不同破坏模式，如延性破坏和脆性破坏模式之间建立各自不同的强度和安全度。通过强度与安全度的差异化，确保桥梁结构在地震的作用下以延性形式进行反应，避免发生脆性的破坏模式。类似于建筑抗震设计中的强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件的抗震设计思想

（五）设置多道抗震防线采用冗余设计的思想，尽量使桥梁结构具备多道抵抗地震力的防护体系，以便在第一道抗震防线发生破坏后，有备用的第二道防线用于支撑桥梁结构的抗震需求，避免发生严重的桥梁损坏。例如在同时设置抗震锚栓与抗震挡块，可以有效的防止地震时落梁的发生。

三、桥梁抗震设计的几个方法

（一）桥梁抗震的概念设计抗震概念设计是指根据以往地震灾害和工程抗震的经验等获得的基本抗震设计原则和设计思想，用以提出正确地桥梁结构总体方案、材料的选择和细部的构造等，从而达到合理抗震的设计目的。合理抗震设计即要求设计出来的结构，在强度、刚度和延性等指标上拥有最佳的指标组合，使结构实现经济性和抗震设防的双重目标。桥梁抗震概念设计的主要任务是选择合适的抗震结构体系，一般是根据桥梁结构抗震设计的规范要求进行。对于采用延性抗震概念设计的桥梁，还包括延性类型选择和塑性耗能机制选择。桥梁抗震的概念设计十分重要，其为抗震设计的数值计算创造了有利条件，使计算分析结果能更好的反映地震时结构反应的真实情况。

（二）地震响应分析方法的改变随着人们对地震动力和结构动力不断了解，抗震设计的理论和地震响应的分析设计方法也发展出多种方法。从地震动的振幅、频谱和持时三要素来看，抗震设计的动力理论不但考虑了地震动的持时，而且还考虑了地震动中反应谱不能概括的其他特性，较之静力理论和反应谱理论有着更全面的优点。

（三）多阶段设计方法伴随着地震产生机理、地震的动特性及地震作用下各类结构破坏机理、动力特性和构件能力研究的不断深入，加上不同的结构在不同概率的地震作用预期下的性能目标的各不相同，促使着结构设计在设计原则、设防水准等多个方面进行着不断的改变和进步。桥梁工程的抗震设计也由原来的单一设防水准的一阶段设计，改进为双水准或三水准的两阶段和三阶段设计方式，甚至是基于结构性能的多水准设防、多性能目标准则设计方式。

四、结语

桥梁工程的抗震设计仍是一个不断发展的技术领域，相信随着地震数字模拟技术的不断发展及桥梁抗震新技术和新工艺的不断翻新，桥梁工程的抗震设计将会日趋成熟。