鄧文婷　杜韜　李明輝

摘要：曲線(xiàn)梁橋作為非規(guī)則橋梁受力更為復(fù)雜，特別在地震作用下，曲線(xiàn)梁橋的地震反應(yīng)行為有其特殊性，因此需要做好小半徑曲線(xiàn)梁橋設(shè)計(jì)中應(yīng)該重點(diǎn)做好減隔震設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：小半徑；曲線(xiàn)；梁橋；減隔震；設(shè)計(jì)

引言

由于受到城市地形、經(jīng)濟(jì)條件、交通功能等因素的限制，涌現(xiàn)出大量的小半徑曲線(xiàn)橋梁。這種小半徑橋梁雖然外形美觀(guān)、使用方便，但是在設(shè)計(jì)橋梁和處理構(gòu)造上工序卻十分復(fù)雜。深入分析小半徑曲線(xiàn)梁橋設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，提出解決問(wèn)題的對(duì)策，對(duì)提升小半徑曲線(xiàn)梁橋的施工質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)效果有積極作用。

1曲線(xiàn)梁橋的地震反應(yīng)

曲線(xiàn)梁橋能很好地克服地形、地物的限制，滿(mǎn)足路線(xiàn)整體線(xiàn)形的連續(xù)與順暢。但是與直線(xiàn)橋相比，曲線(xiàn)梁橋作為非規(guī)則橋梁受力更為復(fù)雜，特別在地震作用下，曲線(xiàn)梁橋的地震反應(yīng)行為有其特殊性。因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)曲線(xiàn)梁橋地震行為進(jìn)行了大量的研究。滕軍、呂海霞等研究認(rèn)為曲率半徑對(duì)梁體扭矩影響較大，對(duì)梁體其他內(nèi)力及墩的地震響應(yīng)影響不大；黃明非對(duì)不同曲率半徑單跨曲線(xiàn)橋模型的地震響應(yīng)進(jìn)行分析比較后認(rèn)為，在不同方向的水平地震作用下，忽略撞擊作用時(shí)的最不利輸入方向?yàn)槠叫杏谙揖€(xiàn)方向；朱東生、虞廬松等和全偉、李宏男分別基于反應(yīng)譜法及彈性時(shí)程分析法推導(dǎo)給出了雙向地震動(dòng)最不利方向的確定方法；陳興沖、侯文杰等驗(yàn)證了《公路橋梁抗震細(xì)則》中關(guān)于確定曲線(xiàn)橋地震反應(yīng)最不利輸入方向（相鄰兩橋墩連線(xiàn)方向和垂直于連線(xiàn)水平方向）對(duì)不同曲率半徑的適用性；高曉安、周錫元對(duì)曲線(xiàn)橋在多向地震作用下的動(dòng)力分析方法進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與對(duì)比。曲率半徑、地震輸入角度均是曲線(xiàn)梁橋地震響應(yīng)的主要影響因素，然而對(duì)這兩方面的研究多為線(xiàn)性條件下，對(duì)曲線(xiàn)梁橋地震作用下的非線(xiàn)性行為研究相對(duì)較少。

2小半徑曲線(xiàn)梁橋減隔震設(shè)計(jì)

2.1完善抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

橋梁抗震設(shè)計(jì)中設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)時(shí)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的最基本內(nèi)容。過(guò)去一段時(shí)間里，對(duì)于橋梁建設(shè)的研究者與建設(shè)工程師在抗震方面都提出分級(jí)抗震并設(shè)防原則，所謂分級(jí)抗震設(shè)防原則指的是遇到小的震動(dòng)不被損毀；遇到中級(jí)震動(dòng)則可能產(chǎn)生有限的機(jī)構(gòu)或者非結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成破壞；遇到大的震動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，但是不造成嚴(yán)重的人員傷亡情況；在遇到對(duì)工程場(chǎng)地襲擊最嚴(yán)重的地震的作用下，橋梁結(jié)構(gòu)不會(huì)倒塌。這些基本結(jié)構(gòu)內(nèi)容與性能目標(biāo)在今天仍舊被許多設(shè)計(jì)工程采用。一般傳統(tǒng)的做法是對(duì)結(jié)構(gòu)抗震針對(duì)地震的作用水平進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前遇到的問(wèn)題主要是對(duì)于各個(gè)目標(biāo)都可以總結(jié)出相應(yīng)的設(shè)計(jì)程序。如此一來(lái)，便有必要對(duì)當(dāng)下實(shí)際中處于單一水平強(qiáng)度抗震設(shè)計(jì)的原則進(jìn)行統(tǒng)一地修訂，并采用多水準(zhǔn)、多設(shè)防的目標(biāo)以及多階段的抗震設(shè)計(jì)原則。

2.2構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

在橋梁抗震設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)遇到許多問(wèn)題，但目前這些問(wèn)題還沒(méi)有可以通過(guò)定量化的方法進(jìn)行解決的辦法。所以，以震害經(jīng)驗(yàn)、抗震概念的設(shè)計(jì)以及定性研究得到的結(jié)果為依據(jù)對(duì)構(gòu)造細(xì)節(jié)提出要求，使橋梁結(jié)構(gòu)抗震安全重要性得到保證。在國(guó)外，比如美、歐的國(guó)家已經(jīng)特別重視橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的規(guī)范與準(zhǔn)則。但是在我國(guó)相關(guān)的法律和法規(guī)在橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方面還十分不足，有待對(duì)這方面的問(wèn)題加強(qiáng)重視。

2.3延性與位移設(shè)計(jì)

在我國(guó)，傳統(tǒng)的橋梁抗震多采用強(qiáng)度設(shè)計(jì)的方法，雖然有延性與位移問(wèn)題的存在，但一般也是通過(guò)強(qiáng)度指標(biāo)來(lái)間接的得到實(shí)現(xiàn)。當(dāng)下，人們對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中位移發(fā)揮的重要作用越來(lái)越關(guān)注，許多專(zhuān)業(yè)人員以及橋梁建設(shè)工程師以位移作為抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的參數(shù)，從而多參數(shù)抗震設(shè)計(jì)的方法得以形成。

2.4橋面結(jié)構(gòu)支座設(shè)計(jì)

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)簡(jiǎn)支橋梁的結(jié)構(gòu)要對(duì)橋面的連續(xù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，為了防止橋梁的主梁發(fā)生位移時(shí)落梁，需要有足夠的加固寬度進(jìn)行提供。除此之外，還應(yīng)該對(duì)墩臺(tái)的頂蓋梁和支座的寬度進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訉?，并?duì)位移隔擋裝置進(jìn)行增設(shè)。對(duì)于使用橡膠支座卻沒(méi)有固定支座的橋跨，可以通過(guò)對(duì)移角鋼或者擋軌的加設(shè)方式進(jìn)行支座的抗震設(shè)計(jì)。

2.5結(jié)構(gòu)跨度設(shè)計(jì)

橋梁在設(shè)計(jì)過(guò)程中不得不在地震區(qū)域進(jìn)行建設(shè)時(shí)，橋梁的結(jié)構(gòu)可以采用跨度相等、每聯(lián)的連續(xù)跨度墩身的剛度相等比較合適。若橋梁跨度不均勻，墩身的剛度不相等就特別容易出現(xiàn)震害現(xiàn)象。若各個(gè)墩臺(tái)的高度間懸差很大，在此情況下可以通過(guò)對(duì)墩頂支座的尺寸進(jìn)行調(diào)整以及樁頂設(shè)置可滿(mǎn)足墩身位移的套筒的方式對(duì)各墩的剛度進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到剛度盡可能保持一致的目的。在地震區(qū)域內(nèi)的橋跨長(zhǎng)度不宜過(guò)大，跨度越大則墩柱承受的軸向力會(huì)越大，最終會(huì)導(dǎo)致墩柱的延性力被降低。

2.6縱向位移設(shè)置

消能裝置在烈度較高的地區(qū)進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到縱向消能裝置的設(shè)置，比如減震、隔震支座的采用，以及為了使橋梁的梁體與墩臺(tái)可以共同受力與水平橋梁的荷載量減小可以在梁體與墩臺(tái)的連接處進(jìn)行結(jié)構(gòu)柔性與阻力的增加。7.橋梁的墩臺(tái)基礎(chǔ)地的選定橋梁中橋梁的拱橋部位對(duì)支座的水平位移敏感度較強(qiáng)，但是兩邊橋臺(tái)的不能同步激振會(huì)產(chǎn)生特別大的偽靜力反應(yīng)，有甚者會(huì)超過(guò)慣性力引起的動(dòng)力反應(yīng)。所以，在震區(qū)建設(shè)橋梁時(shí)拱橋墩臺(tái)的基礎(chǔ)一定要選擇在整體巖盤(pán)或者類(lèi)型相同的場(chǎng)址，使地震發(fā)生時(shí)各個(gè)支座間可以同步激振得到保證。

2.7多道防線(xiàn)與多階段設(shè)計(jì)

設(shè)置多重抗震防線(xiàn)能夠有效地抵御地震危險(xiǎn)。橋梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該設(shè)計(jì)成多道防線(xiàn)，這樣即使在大型地震中一道防線(xiàn)受到損壞或者崩塌，還有其他防線(xiàn)發(fā)揮作用，會(huì)對(duì)地震起到緩沖作用，這就不會(huì)使得橋梁陷入癱瘓，也為橋梁的使用安全提供了強(qiáng)有力的保障。

3小半徑曲線(xiàn)梁橋減隔震設(shè)計(jì)原則

對(duì)于小半徑曲線(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)中要注意：（1）因地制宜的原則。在橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法方面，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)建設(shè)環(huán)境進(jìn)行充分考慮，例如在沙漠附近便需要對(duì)這一方面性能進(jìn)行進(jìn)一步加強(qiáng)，而在沿海風(fēng)災(zāi)高發(fā)區(qū)域同樣如此。（2）按照系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。這一方面便是設(shè)計(jì)理念中平衡理念的體現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)方法的選擇時(shí)，需要考慮橋梁建設(shè)的整體情況，不能以犧牲某方面為代價(jià)對(duì)抗風(fēng)性能進(jìn)行提高，否則會(huì)使橋梁的質(zhì)量無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)各類(lèi)方法將橋梁各方面性能設(shè)計(jì)進(jìn)行平衡，最終使其整體質(zhì)量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。（3）協(xié)調(diào)性的設(shè)計(jì)方法。橋梁的設(shè)計(jì)中需要兼?zhèn)淞W(xué)特性以及觀(guān)賞價(jià)值，對(duì)此在跨距等方面的設(shè)計(jì)中需要側(cè)重于前者，才可以使設(shè)計(jì)發(fā)揮最大作用。

結(jié)束語(yǔ)

橋梁抗震技術(shù)與加固是工程中很重要的一項(xiàng)，我們應(yīng)該汲取國(guó)外的研究成果，然后針對(duì)我國(guó)不同地區(qū)的情況進(jìn)行更改。隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)于地震的震動(dòng)原理越來(lái)越熟悉，認(rèn)識(shí)得越來(lái)越深，因此提升橋梁結(jié)構(gòu)及預(yù)防橋梁震害技術(shù)也不斷得到完善，橋梁能夠很好地預(yù)防地震的破壞。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須對(duì)小半徑曲線(xiàn)梁橋結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)有充分的了解，全面綜合考慮各種因素對(duì)主梁及橋墩的不利影響。