许明冬
哈尔滨市市政工程设计院有限公司 黑龙江省哈尔滨市 150090
摘要：在我国交通基础设施中，桥梁是重要的组成部分，桥梁桩基作为桥梁稳定性的重要保障，其作用和地位是不可忽视的。为防止桥梁投入使用后出现严重的沉降问题，必须保障桥梁桩基的抗震性能，才能将桥梁表面的巨大载荷传递到深层的、稳定的土层结构中，进而保障桥梁的稳定性。现阶段，我国多将桥梁桩基础抗震技术应用在地震多发区或湿陷性黄土、软土、膨胀土等区域，应用范围最广的领域当属桥梁工程领域。大量的实践也表明，桥梁桩基础抗震作为基础结构形式，具有较高的稳定性和较好的安全性，通过对桥梁桩基础进行抗震性能设计，可以有效保障桥梁整体的稳定性。
关键词：桥梁桩基础；抗震性能；设计
引言
随着设计与建造技术的不断发展，桥梁的设计与建造水平达到了新的高度。很多桥梁造价高、设计难度大，如果在地震中受到破坏，损失将无法估量，因此这类桥的抗震性能研究成为目前研究的热点。桥梁基础由于对沉降控制要求较高，因此桩基础一般都是桥梁基础的首选。在地震作用下，桥梁桩基往往承受较大的水平荷载。以往的震害调查表明桩基础常因抵抗弯矩不足而产生断裂破坏，或者产生大变形而影响上部结构，因此桩基础的抗震性能已经成为当今地震工程界和岩土工程界的一个研究热点。
1桥梁桩基础抗震性能分析
1.1桥梁震害
目前，针对我国当下的桥梁桩基础震害情况，总结出以下几种桥梁震害的特定情况：
（1）砂层液化导致地基丧失承载能力，引发桥台或桥墩下沉、移动、变形或偏转等。由于桥梁桩基础在经历长期使用之后，周围支撑桥梁主体的砂层受到各种因素的侵蚀和影响，出现不同程度的液化，进而逐步降低桥梁支撑地基的承载能力，严重时还会导致桥梁支撑地基丧失承载能力，产生沉降、滑动变形等。此外，桥台桥身在使用之后也会发生滑动变形，其结果是桥梁上部结构会挤压河心，使桥梁构件出现破损与坠落等问题。
（2）建筑在岩石上的混凝土或砖砌桥墩发生倾斜。现阶段，我国的桥梁桩基中存在用岩石上建混凝土、砖砌桥墩作为支撑地基的情况，在经过长时间的使用后，由于混凝土、砖砌桥墩处于自然裸露状态，受到自然因素的影响会被风化形成粉尘，极易引发掉落等问题。
（3）桥梁上部体系与桥台、桥墩错位。对于桥梁来讲，一旦发生上部体系与桥台、桥墩存在错位，就会导致桥台桥墩承载力度降低，锚栓断裂，严重时还会使桥身支撑处出现断裂。
（4）拱桥底基为砂层，极易导致拱基出现不均匀沉陷，因拱桥桥身的特殊性，会使砂层为底基不坚固，使桥面出现起伏、拱圈拉裂。
1.2桩基抗震效果
根据我国对抗震设防Ⅶ～Ⅸ烈度区的地震危害资料显示，大部分的桩基都能够承受一定程度的地震影响。一般情况下，土体不会发生损坏，桩体抗震性能比较好，桥梁损害程度不会过于严重；但是如果土体中存在液化或者是滑移的情况，则极易造成桥梁整体结构遭到损害，从而导致桥体上部结构发生一定程度的破坏。桩体出现损坏的情况一般有以下几种表现形式：下沉、倾斜、侧移、开裂或折断等。在液化地基中，施工时将桩穿透液化土层深入到稳定土层中一定的长度，能够提升其抗震能力，该桩基就作为抵抗低压地基的主要方式。从工程的结构形式方面进行分析，通常来说，工业和民用建筑的桩基发生损坏的情况一般不多见，主要是由于其一般是桩的入土深度h≤2.5/a[h为地面（无冲刷）或最大冲刷线以下桩的入土深度；a为土中桩的表形系数]的刚性基础形式，承台的周边区域内的土需做夯实处理，将桩基的上部结构连接成一个整体结构，从而提升抗震能力。而在桥梁和水工建设过程中，由于桩基受到地震危害程度比较大，主要是由于该部分工程中桩基一般是h＞2.5/a的弹性基础形式，其刚性相对较差，设计过程中存在一定的问题。
1.3桩的垂直承载力计算
桥梁桩基础的垂直力计算是一个较为复杂的工程难题，发生地震时，土层的物理性质将会发生一定的改变，一定程度上造成了整体工程强度的下降，导致了变形量的增加，该问题对于工程质量的影响严重程度取决于土层性质、地震级别以及延续时间的长短等综合因素，总体上来分析，深入到岩层或者是硬层的桩体承载性能较弱，但是地震载荷较为复杂，可根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG3363—2019)计算摩擦桩钻（挖）孔灌注桩单桩轴向受压容许承载力。
1.4桩的水平地震力计算
地震承载力是一个综合变化的载荷，随机性极强，所以桩体的动力反应极为复杂。根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG3363—2019)，桩基内力计算中可以使用M法进行基本假定，而水平力的计算一般使用的是近似计算的方法。通常情况下，地震力的计算忽视了桩体惯性对地基运动的影响，桩基只承受桥梁结构上部结构的水平惯性力。计算过程中，需要计算桩体的上部地震水平力、惯性水平力及弯矩，这种简便的计算模式，运用范围较广。
2桥梁桩基础抗震性能在工程设计中的应用对策
（1）针对小型的桥梁工程来讲，在进行桥梁设计时，桩基础的抗震性能只要按照相关的抗震设计规范来设计，就可以确保桥梁桩基础的抗震效果符合要求；针对大型、特大型或极其重要的桥梁工程来讲，在进行桥梁设计时要先分析和研究动力性能，然后借助动力学科学分析和设计桥梁桩基的条件和桥体支撑荷载。
（2）在很多抗震设计规范中，相关准则反复强调：提高桥梁桩基础抗震性能的主要目的是防止强震后桥梁坍塌。如此一来，我国应加强桥梁建设工程的抗震性能，着重于易发生、易破损、震动大的重要桥梁桩基础的抗震性能。
（3）桥梁建筑中，桥梁事故发生的主要原因是地基失去平衡、稳固性受到破坏。针对这一现状，在桥梁建筑中选择桥位时，要坚持以下原则：最大限度地避开地基的活动断层和周围邻近地段，避开滑坡、古河道等危及桥梁安全区域。
（4）设计桥梁时，基础形式和桥梁设计结构方案的选择要与实际相符，这样可以很大程度地减少震害，甚至实现从根源上减少震害。
（5）在桥梁建筑的实施过程中，防止震害发生的关键是要选取具有较好稳固性能的地基。因此，在选择地基时，必须优先考虑底基的坚固性、稳定性。此外，为有效保障桥梁抗震性能，除了防止震害影响，还须从强震后桥梁修复角度出发，及时处理强震给桥梁带来破坏，最快速度地降低强震对桥梁的影响。从这两个角度出发，从防止到修复，提高桥梁桩基础的抗震性能，力争将桥梁震害事故降到最低。
结语
综上所述，社会经济与科学的发展，使我国交通事业步入蓬勃发展时期，但近几年，很多桥梁受到地震灾害的破坏，严重地影响了交通运输的畅通。在地震发生时，桩基土体物理性质会发生变化，这也在无形中增加了桩基础性能计算的难度。即使这样，我们也可以通过假定条件，使其最大限度地贴近实际工程，随后对其进行深入的研究，以促进我国桥梁事业的发展。
参考文献
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