(1.中國(guó)市政工程西南市政研究總院有限公司 四川 成都 610081；2.中交天津航道局有限公司 天津 300450)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，我國(guó)交通運(yùn)輸也發(fā)展迅速，橋梁作為交通運(yùn)輸線路中的重中之重。橋梁作為跨越障礙的重要結(jié)構(gòu)，它能縮短交通線路節(jié)約線路造價(jià)費(fèi)用。一座優(yōu)秀的橋梁不僅能滿足使用荷載，也能應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況所帶來(lái)的額外荷載。地震荷載的突發(fā)性讓橋梁的受力荷載變得多變且不可估算。目前地震作用的計(jì)算依然是不能完全精確的，因?yàn)榈卣鹱饔玫拇笮∮?jì)算需要考慮的層面多，就目前階段只能用一個(gè)近似值進(jìn)行代替計(jì)算，還需要更為精確可靠的方法來(lái)進(jìn)行地震荷載計(jì)算。由此為橋梁抗震設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大的難度，橋梁的抗震設(shè)計(jì)是一座橋梁的重要環(huán)節(jié)，橋梁若能有一個(gè)可靠的抗震設(shè)計(jì)，那么在面對(duì)突發(fā)地震的狀況下就能保證這一段交通的通暢，并且能將震后的橋梁修復(fù)工作帶來(lái)巨大方便，將經(jīng)濟(jì)損失降低到最小。對(duì)于橋梁抗震這一領(lǐng)域，大多數(shù)國(guó)家還處于空白狀態(tài)，只有少部分國(guó)家投入了深入研究，但是成果還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以應(yīng)對(duì)實(shí)際的抗震預(yù)期效果。橋梁是交通運(yùn)輸線路中不可或缺的一部分，并且造價(jià)昂貴，每一次地震造成的橋梁坍塌都對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成了巨大損失，橋梁抗震研究工作刻不容緩，如果能在這一方面取得突破，對(duì)日后橋梁設(shè)計(jì)工作將是最大的助益。

一、國(guó)內(nèi)外橋梁抗震研究現(xiàn)狀

(一)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)是橋梁建造大國(guó)，并且也是橋梁使用大國(guó)，在線路中現(xiàn)存的橋梁數(shù)量來(lái)看，我國(guó)橋梁的總長(zhǎng)居于世界首位，在傳統(tǒng)橋梁的建造工藝也是居于世界領(lǐng)先水平。但是在橋梁抗震設(shè)計(jì)這一領(lǐng)域我國(guó)的工藝和技術(shù)明顯還有所欠缺，急需彌補(bǔ)這一空白。我國(guó)處于環(huán)太平洋和歐亞地震帶中，處于地震頻發(fā)區(qū)，這對(duì)我們交通線路中的橋梁來(lái)說(shuō)是一個(gè)重大的威脅，為此我國(guó)相關(guān)工作人員也進(jìn)行了相關(guān)研究。我國(guó)橋梁抗震規(guī)范也單獨(dú)列出，并不斷完善，但是具體抗震細(xì)則還是十分模糊不清，相比建筑抗震規(guī)范還不夠詳細(xì)，具體的抗震施工工藝，尺寸技術(shù)要求等還沒(méi)有給出詳細(xì)的規(guī)定，這讓橋梁設(shè)計(jì)人員在橋梁抗震設(shè)計(jì)時(shí)不好制定標(biāo)準(zhǔn)，讓可操作性大大降低。

(二)國(guó)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外在橋梁抗震這一方面最初也是不重視，但是經(jīng)過(guò)多次地震后造成的橋梁破壞中看到了橋梁抗震設(shè)計(jì)的重要性，從而開(kāi)始了橋梁抗震性能研究。國(guó)外在抗震規(guī)范中對(duì)抗震細(xì)則方面規(guī)定十分詳細(xì)，對(duì)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)劃分，具體到了不同橋梁部位的抗震設(shè)計(jì)。國(guó)外專家學(xué)者在這一方面也提出了許多開(kāi)創(chuàng)性的理論。對(duì)地震分析更是提出了靜力法、反應(yīng)譜法等基礎(chǔ)理論，為后人的橋梁抗震研究提供了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。國(guó)外對(duì)橋梁的細(xì)部設(shè)計(jì)相當(dāng)重視，他們認(rèn)為細(xì)部設(shè)計(jì)也決定著橋梁的抗震性能，并且也規(guī)定了相應(yīng)的具體參數(shù)要求。

二、橋梁抗震措施

(一)橋梁抗震擋塊

橋梁抗震擋塊是橋梁中限制橋橫向位移的重要部分，我國(guó)對(duì)橋梁抗震擋塊一直只是作為一種抗震構(gòu)造來(lái)認(rèn)識(shí)的，但是在國(guó)外，抗震擋塊已經(jīng)作為了一個(gè)重要的抗震結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行規(guī)定。擋塊一般分為內(nèi)擋塊和外擋塊，內(nèi)外擋塊厚度不同，內(nèi)部擋塊較薄，外部擋塊較厚，在地震發(fā)生時(shí)梁體發(fā)生橫向位移與擋塊發(fā)生碰撞，內(nèi)部擋塊發(fā)生破壞，消耗一部分能量，外部擋塊作為最后的保障防止發(fā)生落梁[1-2]。國(guó)外對(duì)擋塊研究已經(jīng)細(xì)致到了對(duì)擋塊具體受力分析層面。通過(guò)具體計(jì)算公式計(jì)算出擋塊的受力大小來(lái)進(jìn)行擋塊鋼筋混凝土的配比。

(二)橋梁減震和隔震

地震作用是通過(guò)地震波的形式在地層中傳播然后由地基土傳遞給橋梁結(jié)構(gòu)的，目前我們采用增加阻尼器增大阻尼效應(yīng)，盡可能地降低地震作用的不利影響。由于橡膠支座的發(fā)明，也為減震技術(shù)提供了新的方法，橡膠作為一種新型材料，克服了傳統(tǒng)鋼筋混凝土不能克服的難題[5]。橡膠可以通過(guò)剪切變形實(shí)現(xiàn)平面的位移，還能夠通過(guò)不均勻壓縮實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角位移，這些性能都是鋼筋混凝土支座所不具備的。橡膠支座位移的靈活性給橋梁上部結(jié)構(gòu)有了更大的位移空間。

(三)抗震加固技術(shù)

由于歷史原因和技術(shù)原因，許多已經(jīng)修建好了的橋梁在設(shè)計(jì)的時(shí)候并沒(méi)有考慮到抗震性能，或者在橋梁選址的時(shí)候沒(méi)有掌握到處于地震區(qū)，但是橋梁已經(jīng)修建好，想要進(jìn)行后續(xù)的抗震性能彌補(bǔ)，又或者橋梁遭受了地震作用需要提高橋梁的抗震性能，這時(shí)候就需要橋梁抗震的加固。橋梁抗震加固技術(shù)可以采用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線，或者給墩柱加套筒的方式來(lái)提高橋梁的抗震性能[6]。

(四)橋梁延性設(shè)計(jì)

橋梁延性設(shè)計(jì)對(duì)于橋梁的抗震性能也是至關(guān)重要，橋梁墩柱在地震作用發(fā)生時(shí)產(chǎn)生一定的塑性鉸和輕微轉(zhuǎn)角傾斜對(duì)橋梁的整體安全性都是有幫助的。橋梁的延性設(shè)計(jì)是通過(guò)剛度的恰當(dāng)分配，避免了墩柱在強(qiáng)烈地震作用下的破壞，在地震發(fā)生時(shí)橋梁的上部結(jié)構(gòu)破壞相比下部結(jié)構(gòu)的破壞來(lái)講，橋梁下部結(jié)構(gòu)的破壞有可能導(dǎo)致整座橋梁的破壞，并且在破壞后的修復(fù)是相當(dāng)難的。上部結(jié)構(gòu)的破壞在修復(fù)的經(jīng)濟(jì)性來(lái)說(shuō)是可以接受的，但是下部結(jié)構(gòu)的破壞是嚴(yán)重的[3-7]。

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是從增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度來(lái)考慮提高抗震安全性，但是通過(guò)實(shí)際發(fā)生的橋梁震害可以發(fā)現(xiàn)這種方法并沒(méi)有取得明顯的效果。所以設(shè)計(jì)者開(kāi)始通過(guò)提高橋梁延性，在不影響實(shí)際使用功能的條件下讓橋梁發(fā)生一定的變形，通過(guò)變形消耗一部分地震能量，對(duì)橋梁的整體安全是有保護(hù)作用的。

三、斷層地區(qū)橋梁抗震設(shè)計(jì)

(一)斷層對(duì)橋梁的影響

斷層是地震活躍多發(fā)地，一座橋梁的設(shè)計(jì)選址應(yīng)該避免在這種地方，但是由于各種考慮，又不得不要在這種地方選址時(shí)，就要充分考慮到斷層影響。斷層在地震發(fā)生的時(shí)候，地表運(yùn)動(dòng)是劇烈的，代表在地震動(dòng)的作用下產(chǎn)生不容忽視的較大相對(duì)位移，這時(shí)候牽動(dòng)橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生拉扯，很容易對(duì)橋梁發(fā)生功能性的破壞。因?yàn)榈刭|(zhì)勘探的不徹底或者技術(shù)的不成熟對(duì)已經(jīng)在斷層上修建的橋梁我們必須要進(jìn)行后續(xù)的抗震設(shè)計(jì)補(bǔ)救，盡量提高橋梁在發(fā)生地震時(shí)的安全性。

(二)斷層地區(qū)土體與基礎(chǔ)的聯(lián)系

斷層地方發(fā)生地震作用時(shí)，最大的特征就是地表比其他地方更加活躍，最本質(zhì)的聯(lián)系就是土體傳到橋梁結(jié)構(gòu)的地震作用。研究土體和橋梁基礎(chǔ)的聯(lián)系具有深遠(yuǎn)意義，只有清楚地震是怎樣在土中傳到基礎(chǔ)的，才能完整地分析出地震能量的傳遞過(guò)程[8]。土體是一個(gè)復(fù)雜的導(dǎo)體，土的性質(zhì)十分復(fù)雜，土的類型不同、土的濕度不同、土的厚度不同都對(duì)更方面的性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。土和基礎(chǔ)的聯(lián)系也就十分難以研究，因此我們?cè)跀鄬拥貐^(qū)不可避免要建造橋梁時(shí)也應(yīng)該要選擇單一優(yōu)質(zhì)的土體作為地基土，這樣對(duì)后續(xù)的抗震傳遞計(jì)算也會(huì)帶來(lái)方便，當(dāng)然這需要結(jié)合地質(zhì)勘查工作者的精確勘探，所以橋梁的抗震設(shè)計(jì)工作也包含了不同領(lǐng)域的合作。

(三)斷層區(qū)橋梁擋塊的設(shè)計(jì)

對(duì)于斷層區(qū)橋梁擋塊設(shè)計(jì)關(guān)系到橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的安全性，在設(shè)計(jì)混凝土擋塊時(shí)，將橡膠貼在靠近梁的一側(cè)，起到緩沖消能的作用，橡膠成凹凸?fàn)畋砻?，這是為了減少橡膠和梁體發(fā)生碰撞時(shí)的接觸面積，讓緩沖效果更加顯著。當(dāng)鋼筋混凝土擋塊不貼橡膠時(shí)，普遍采用向內(nèi)凸起的構(gòu)造，在彎起部位的混凝土內(nèi)部采用鋼筋截?cái)嗟男问剑沟眯纬杀∪醪课?。在地震發(fā)生時(shí)，上部彎起擋塊部分先破壞，下部承受第二次沖擊。

四、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)橋梁建設(shè)技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先地位，但是橋梁抗震方面一直是我們橋梁工程的薄弱環(huán)節(jié)，目前現(xiàn)有的規(guī)范太過(guò)籠統(tǒng)不夠細(xì)致，在重要的抗震施工技術(shù)方面和有關(guān)橋梁部位的尺寸規(guī)定上還沒(méi)有給出具體參數(shù)，這使得橋梁的抗震設(shè)計(jì)工作有一定難度。我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛離不開(kāi)交通事業(yè)的發(fā)展，在目前地震頻發(fā)的狀況下，對(duì)橋梁的抗震設(shè)計(jì)研究有著巨大的意義。當(dāng)然我們專家學(xué)者在這一方面也取得了一定成果，但是同國(guó)外先進(jìn)水平來(lái)說(shuō)還有較大的發(fā)展空間。未來(lái)的橋梁抗震設(shè)計(jì)將是評(píng)估橋梁性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。