重庆 400000
摘要：地震灾害造成的破坏是极大的，合理的抗震设计理论能保证桥梁结构安全可靠。结合交通生命线地震震害特点,对比国内外相关规范,探讨了我国公路桥梁的合理抗震设防理念。指出采用较高重要性修正系数的高等级公路不等同于线路整体具有较高的地震生存概率,合理的桥梁抗震设防标准除了要考虑路网等级、结构重要性等因素以外,还应结合当地防震减灾紧急通行计划来加以确定。“小震不坏、大震不倒、救灾生命线可通”的多级设防思想与桥梁结构的设防目标是一致的,在小震下的强度检算宜针对不同等级的桥梁采用不同的重要性修正系数以减少对经济正常运行的干扰,在大震下宜针对是否隶属于救灾紧急通行计划分别按照不倒塌或可通行的目标进行设防。
关键词：公路桥梁;抗震设计;设防理念;抗震措施
1常见桥梁震害
经过调研国内外的地震灾害显示，当震区桥梁破坏坍塌，不仅影响救灾通道，而且灾后需恢复重建。调研桥梁结构常见震害和分析产生震害的原因，能指导建立正确的抗震设计方法和有效的抗震措施。因此，研究历次破坏性地震中桥梁结构幸存或者破坏的情況，能优化桥梁设计和改进施工方法。常见桥梁震害如下。
（1）主梁震害在早期的破坏性地震中，最严重的表现形式是落梁现象，顺桥向落梁情况大于横桥向落梁。主梁震害主要是自身震害、位移震害、碰撞震害等。
（2）支座震害支座在抗震设计时容易忽视，如未设计合理的挡块和连梁装置，容易导致支座发生位移或者脱落，进而发生落梁等破坏形式。
（3）桥台震害桥台产生位置偏移，桩基同时会偏移或产生裂缝，甚至断裂。
（4）桥墩震害桥墩在地震作用下受到较大的往返水平力，较为薄弱的截面经过反复的振动发生破坏，破坏形式主要包括墩柱弯曲破坏、剪切破坏、墩柱承台震害等。
（5）基础震害土体滑移和砂土液化等地基失效是扩大基础和桩基础产生震害的主要原因，桩基础会产生弯曲和剪切破坏，主要是上部结构传下来惯性力以及设计不合理导致。
2桥梁抗震设计理论
我国桥梁抗震分析理论相比发达国家起步比较晚，最初开始于上世纪50年代。总结历年地震震害经验，我国广泛吸取了日本、美国和新西兰等国丰富的抗震经验和科技研究水平，提高了对地震动和结构动力特性认识，改善地震响应研究方法，形成一整套相对完整的抗震体系，设计理论水平得到提高。
2.1桥梁结构抗震体系
桥梁结构抗震体系是承担水平和竖向地震作用，是各种桥梁结构体系的总称。工程设计师选择正确的抗震体系是进行桥梁抗震设计的前提，桥梁结构抗震体系需有明确和可靠的位移约束、传力途径、能量耗散部位，能有效控制位移，防止落梁，具有避免因部分桥梁构件破坏（如支座、挡块）而导致结构倒塌的能力。常规桥梁抗震体系如下。
2.1.1延性抗震体系
桥梁结构延性抗震体系目的是延长结构周期、发挥耗散地震能量机制、减小桥梁地震响应，前提要选择合理的弹塑性耗能部位及变形构件。常规桥梁的弹塑性耗能部位设定在桥墩上，能达到抗震体系目的，便于检查和修复桥墩震害部位。常见连续梁、简支梁桥单柱墩耗能部位是墩底，双柱墩耗能部位是墩顶、墩底和系梁两端。因此，桥梁墩柱、系梁应作为延性构件设计，其上部结构、盖粱、支座、基础宜作为能力保护构件，要求保持在弹性范围内，构件不受损伤。一般情况下，延性抗震体系适用于高墩、墩柱长细比大的桥梁结构抗震设计。
2.1.2减隔震抗震体系
桥梁结构减隔震抗震体系是通过设置减隔震支座或耗能设备来控制位移和耗能，保护主梁、墩柱及基础等不受破坏，保持在弹性范围内。相比延性抗震体系，桥墩可以避免发生结构性破坏。通过设计合理的减隔震支座或耗能设备参数，保证桥梁上、下部连接部位可靠的传递作用力，避免桥梁发生严重破坏。
对于矮墩、墩柱长细比小的桥梁结构，建议采用减隔震抗震体系进行抗震设计。
2.2桥梁抗震分析方法
随着人们对地震动和结构动力特性认识逐步加深，也逐步发展桥梁结构地震响应分析方法。常见桥梁抗震分析方法如下。
2.2.1静力法
静力法是假设结构各个部位震动与地震发生时形成的振动一致，地震力作为静力施加于桥梁上，进而进行线弹性静力分析，降低问题的复杂。静力法不考虑结构动力特性，除非桥梁结构能近似看作绝对刚体。因此，静力法具有很大限制性，但概念简单清晰，适用于重力式桥台、挡土结构等整体刚度较大的结构抗震分析。
2.2.2反应谱法
反应谱法将结构的动力问题转化成通俗易懂的静力问题，计算简单。反应谱法是作为规范基本的抗震分析法，适用于弹性范围内结构抗震分析，存在不适用进入塑性阶段的桥梁，且求得只是结构最大地震响应值，不能求出随地震变化而变化的地震响应值。因此，适用于中小跨度桥梁抗震分析。
2.2.3动力时程分析法
动力时程分析法随着计算机和动力试验技术广泛应用和发展而应运而生。通过建立多自由度多节点有限元动力分析模型，输入地震动，分析结构在地震作用下地震响应和内力随时间变化。动力时程分析法能考虑结构、基础和土之间的相互作用，精确分析发生强烈非线性反应的结构地震响应。但存在一些主要问题仍需进一步研究，如地震动的输入;结构、基础和土之间相互作用等，具有计算量大、塑性铰等理论复杂等特点。因此，建议在相对比较重要、复杂、大跨度的桥梁抗震分析中使用。
3桥梁抗震设计
地震灾害因是瞬间发生，表现出不确定性、复杂性。桥梁设计师进行抗震设计，应熟悉桥梁抗震设计规范，综合考虑桥梁抗震性能要求、功能需求、景观要求、经济合理等方面，而后选定对桥型和施工工艺。其次，根据不同的桥梁结构，选择合适的桥梁抗震体系，并选取合理的抗震设计分析方法，对桥梁结构薄弱的地方要进行优化设计并采取合理的防震措施，如支座、桥墩构造等，确保结构在地震作用下安全可靠。总之，针对桥梁结构的延性变形、整体稳定性及强度等方面，桥梁设计师应采取多级别的设防措施，保证桥梁不同部位在任何地震作用下能达到预期的设计目标。
4结论
从桥梁震害中总结经验，桥梁抗震设计理论逐渐走向成熟，抗震设防中采用较高重要性修正系数的高等级公路不等同于具有较高的震后可通行概率,合理的桥梁抗震设防在面向路网等级的同时,还应与当地的紧急通行计划相结合。桥梁结构根据其设防目标需要和抗震性能特点宜采用“小震不坏、大震不倒、救灾生命线可通”抗震设防理念。小震下宜针对不同等级的桥梁采用不同的重要性修正系数,以减少对经济正常运行秩序的干扰;大震下宜针对是否属于救灾紧急通行线路进行区分,分别按照不倒塌和可修复的性能目标要求进行设计和验算。对于中、长基本周期的桥梁,单纯采用场地设防基本烈度来区分其地震危险性的大小是不合理的,本文建议将基本烈度、特征周期和结构重要性修正系数的联合乘积,作为抗震构造措施等级选取的控制指标。
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作者简介：吴树平，身份证号码：44058319851121XXXX