桥梁设计

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桥梁设计范文第1篇

关键词：桥梁抗风基准

一、前言

随着交通事业突飞猛进的发展，自80年代末以来的短短的十多年间，我国建成了20余座以斜拉桥、悬索桥为主要桥型的主跨400m以上的大跨度桥梁。斜拉桥、悬索桥对风作用反应敏感，风的作用尤其是动力作用往往成为这两种桥梁设计和施工的控制因素。我国目前的《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）虽有静风荷载方面的条款，但不适用于大跨度的桥梁，桥梁的动力抗风设计和施工过程中的抗风验算更是空白，因此，中交公路规划设计院和同济大学项海帆院士为首的有关研究人员，在国内从事桥梁抗风研究的单位和专家的积极支持下，总结我国十几年来桥梁抗风理论研究和风洞试验的成果，并参考、吸收了其他国家桥梁抗风设计规范和标准中的一些成果，历时3年，于1996年4月编制完成我国第一部用于大跨度桥梁抗风设计的指导性文件《公路桥梁抗风设计指南》（以下简称《指南》）。

《指南》公布4年多来，在指导大跨度桥梁的抗风设计中，发挥了巨大的作用，但由于风的作用和桥梁对风反应的极其复杂性，《指南》的深度和广度尚不能完全解决桥梁所涉及的抗风设计和验算的问题，再加上应将近年来由于桥梁抗风研究的进一步深入和实际工程积累的日渐丰富的经验中所获得的新见解纳入，以便更方便、有效、规范地进行桥梁抗风设计。交通部于1997年立项编制中华人民共和国交通部行业标准《公路桥梁抗风设计规范》（以下简称《规范》）。《规范》的编写工作虽已近结束，但《规范》的颁布实施尚待一些时间，《规范》虽比《指南》大大前进了一步，但我国大跨度桥梁的建设方兴未艾，在更恶劣的风环境条件下建设更大跨度的桥梁已在前期准备工作之中，而且《规范》也还不能完全解决桥梁抗风设计的所有问题，涵盖不了所有不同跨度、不同构造形式，不同地区、不同地形条件下的桥梁抗风问题。我国的近邻日本经常遭受强台风的袭击，20世纪60年代以来，又修建了以本州四国连络桥为代表的许多跨海大跨度桥梁，桥梁抗风设计基准日臻完善。本文就日本的桥梁抗风设计基准（为便于查阅，在不影响意义的情况下，使用日文汉字名称）为例，说明桥梁抗风设计规范的变迁和体系，以期对我国桥梁抗风设计规范的编制和发展提供一些借鉴和参考。

二、日本桥梁耐风设计基准的变迁和制定背景

40年来，日本的桥梁抗风设计基准经历了种种变迁并逐渐形成了完善的体系。

1959年，日本建设省和国有铁道开始有组织地进行有关本州四国连络桥（以下称本四连络桥）的研究工作。1961年研究工作委托日本土木学会进行，在土木学会中设立了本四连络桥技术调查委员会，该委员会下设种种小委员会，以东京大学平并敦教授为首的耐风设计小委员会于1963年开始工作，当时虽已将反省美国旧Tacoma风毁跨桥中获得的见解应用到新Tacoma桥、日本的若户桥、英国的塞文桥的抗风设计中，但这些仅是个别桥梁的抗风设计，尚未形成体系。日本的本四连络桥群中有大量抗风性能非常重要的大跨度桥梁，必须有一个统一的标准，因此制定了"本州四国连络桥耐风设计指针·同解说（1964）"（以下称"指针64"），后经苦于修改后成为"本州四国连络桥耐风设计指针·同解说（1967）"，（以下称"指针67"）。

1970年成立了本州四国连络桥公团（以下称本四公团）负责调查研究的主要工作，但委托给土木学会的工作仍由土木学会继续完成，成立了建设省土木研究所大久保博士为首的耐风研究小委员会，其主要任务是①制定容纳、吸收"指针67"以后的新研究成果的抗风设计基准。②制定风洞试验基准。③进行为评价风洞试验精度的抗风实验桥的观测。该小委员会工作成果是制定了"本州四国连络桥耐风设计基准（1972）"，（以下称"基准72"），"本州四国连络桥耐风设计基准（1975）"，（以下称"基准75"），后经修改变为"本州四国连络桥耐风设计基准（1976）"（以下称"基准76"）和"本州四国连络桥风洞试验基准（1976）"（以下称"试验基准76"），本四桥中的因岛大桥、大呜门桥、懒户大桥、大岛大桥都是按上述基准进行抗风设计和风洞试验的，本四桥以外的许多大跨度桥梁的抗风设计和风洞试验也参照了上述基准。大久保博士领导的耐风研究小委员会的工作于1975年结束。

"基准76"虽说是在当时抗风研究的最新成果和见解的基础上编集制定的，但在实施的过程中又发现了一些新的现象和问题。由于没有充足的时间进行研究，只好在桥梁抗风设计中取稍微富裕的安全储备。

1976年，为了处理在实施"基准76"和"试验基准76"出现的问题和进行抗风实验桥观测数据的处理分析工作，又在土木学会中设立了以中央大学同内功教授为首的耐风研究小委员会。70年代后期至80年代前期，正是明石海峡大桥的中跨改为近2000m的讨论研究时期，确保明石海峡大桥的抗风性能是非常重要的课题，冈内功教授为首的耐风研究小委员会在1982～1987年间，根据明石海峡大桥各种设计方案抗风研究成果以及对桥梁抗风的一些新见解，编集制定了"明石海峡大桥耐风设计要领（案）·同解说（1988）"，（以下称"明石要领(案)88"）

1989年有关本四桥的调查工作由土木学会转至海洋架桥调查会，同时成立了以横滨国立大学宫田利雄教授为首的耐风委员会，该委员会对"明石要领（案）88"进行了部分修改，制定了"明石海峡大桥耐风设计要领·同解说（1990）"（以下称明石要领90"），同时并对以前的"试验要领76"进行补充、修正而制定了"明石海峡大桥风洞试验要领（1990）"（以下称"明石试验要领90"）。

该委员会在确定"明石要领90"、"明石试验要领90"的同时，制定了适用于尾道·今治线路的新尾道大桥、多多罗大桥、来岛大桥的"尾道·今治ル-ト耐风设计基准·同解说（1994）"（以下称"尾道·今治基准94"）。该委员会还总结了"明石要领叨"之后进行大型风洞全桥模型试验以及从明石海峡大桥、多多罗大桥、来岛大桥的抗风设计获得的研究成果。制定了"耐风设计基准（案）（1998）"（以下称"基准"（案）98"）。以下为本四桥建设与抗风设计基准制定的对照情况。

1959年建设省、日本国有铁道开始本四桥建设调查研究平井敦

1963年土木学会耐风设计小委员会成立"指针64""指针67"

1970年本四公团成立

1971年土木学会耐风研究小委员会成立大久保

1972～1974年抗风实验桥观测"基准72"

1975年土木学会耐风研究小委员会成立"基准75""基准76"冈内功

1976年大鸣门桥开工"试验基准76"

1977年因岛大桥开工

1978年儿岛·坂出线路开工

1980年实桥振动观测"试验要领80"

1984年实桥振动试验（大呜门桥、南备赞濑户大桥、柜石岛大桥、大岛大桥等）

1988年明石海峡大桥开工，来岛大桥开工"明石要领（案）88"

1989年海洋架桥调查会，耐风委员会成立，明石海峡大桥大型风洞试验"明石要领90"宫田利雄

1990～1997年多多罗大桥大型风洞试验"明石试验要领90"

来岛大桥大型风洞试验"尾道·今治基准94"

1998年明石海峡大桥建成"基准（案）98"

1999年尾道·今治线路完成

三、各抗风设计基准的特点

抗风设计基准的编制是和大跨度桥梁的建设相互制约与促进的，构成桥梁抗风设计基准体系的各抗风设计基准的特点如下：

1．"指针64"（1）设定了考虑高度分布等因素的基本风特性

(2)提出了考虑重现期的基本风速设定方法

（3）确定自激振动的校核风速为1.2倍的设计风速

2."指针67"（1）确定呜门海峡的基本风速为50m/s，其他地区为45m/s

(2)考虑重限期为100年，150-年

（3）施工中的风速重限期为30年

（4）根据紊流尺度和结构尺寸的关系修正设计风速

（5）根据风速设定设计中考虑的迎角为±5°，±10°

3．"基准72"（1）明确了抗风设计的流程

（2）基本风速分为四个区域，重现期为150年

（3）设计风荷载考虑阵风反应的修正

（4）设定了风洞试验基准和容许误差

（5）迎角为±7°

4．"基准75"（1）基本风速分为五个区域

（2）修改风速高度分布

（3）修正考虑风荷载时的容许应力增加系数

（4）确定了施工中核核用的风荷载

（5）在风洞试验基准中增加主塔的模型试验

5．"基准76"（1）为了和上部结构设计基准相一致，对风荷载的计算方法进行部分修改

（2）在"风洞试验要领80"中，增加模型制作，试验结果整理的内容

6．"明石要领90"（1）针对明石海峡大桥的专用基准

（2）基本风速改为46m/s

(3）将阵风反应的影响由风速的修正改为风荷载的修正在附录中增加阵风反应分析方法

（4）结构阻尼分为弯曲、扭转两种

（5）规定进行阵风反应解析校核

(6）校核迎角为±3°

(7）在自激振动的检验风速中考虑风速时间变化

(8）在风洞试验要领中增加成桥后主塔风洞试验等

7．"尾道·今治基准94"（1）针对尾道、今治线路专用的抗风基准

（2）设定尾道航路的基本风速、风速的高度分布和紊流强度

(3）由阵风反应分析结果进行的风荷载的修正

（4）增加拉索风雨振动的检验

8．"基准（案）98"总结大型风洞全桥模型实验研究成果

桥梁设计范文第2篇

关键词：桥梁工程；桥梁抗震设计；强度

前言

我们国家的国土面积非常广，其中许多地区都位于地震带上，所以为了确保桥梁项目的性能不受影响，就应该在设计的时候，认真考虑它的抗震性特征，积极开展好抗震设计工作。最近几年，我们国家在对于引发地震的机理，地震波的传递特征和地震波作用下结构产生的动力响应的特点、破坏特征、结构的抗震能力的研究和探索的不断深入，使得抗震设计工作有了很好的发展，获取了显著的成就。

1 地震对桥梁的破坏性

众所周知，地震的影响力非常大。一旦灾害发生，首先被破坏的是地基，尤其是那些地基处在较陡峭的坡体上面的桥梁，它面对地震灾害的时候，破损更为严重。因此，我们在选取地基的时候一定要综合分析，全面论述，多方比对之后才可以下结论。当地震发生以后，项目的破坏形式并不是完全一样的。具体来讲有如下的几点不同之处。桥墩的墩身发生位移，支座的锚栓被剪断，有时候梁体也会断裂下落；墩体出现裂痕，导致桥梁存在塌陷的可能性；由于受到河水的冲洗，此时沙土被液化，导致桥墩沉降。所谓的支座破坏，具体来讲指的是上方结构生成的力经由支座本身的构件向下传递到下方的构造之中，如果传递的力的强度比构件的原定强度要高的话，就会导致支座受损。对桥梁下方的构造来讲，由于支座受损导致绝大多数的力被分散，这样就能够避免地震产生的力传输给墩台，此时下方的结构就不会继续受损了，不过它有梁体掉落的可能性。

2 桥梁抗震设计的原则

2.1 正确选择地址

在选择桥梁的地址的时候，一定要将它的防震性考虑到内，因此就要确保所处区域的抗震性能好，同时还要确保地面坚硬，假如它的地基不是很牢固，在地震灾害出现的时候就无法保证其不受影响了。不过在工作中一定要意识到，选择地址的时候不应该只是不选择软土，对于那些有可能受到影响的区域也坚决放弃。因为任何的可能都有一定的几率会变成现实，而一旦变成现实，其带来的负面影响将是非常严重的。

2.2 注意结构上的对称

在抗震方面，对称性的结构刚度与不等跨桥梁比对来看它的优点更多，能够更好的应对地震问题。举例来看，假如桥墩的高度有着较大的差距的话，那么低墩就更易于被地震影响。所以，在开展设计工作的时候，必须要尽量确保结构呈现出对称的模式，最好不要使用那些跨度相对来讲较大的类型。

2.3 注重桥梁的整体性

对于桥梁来讲，它的总体性有着非常关键的意义，假如失去了整体性特点，就会导致结构无法发挥应有的作用，而且当地震出现的时候会导致构件没有足够的承受力，进而出现震落现象。因此，一定要确保上方的构造是不间断的，而且还要借助合理的措施来切实提升它的整体性，在所有的接洽区域要做好减振工作，此举的目的是为了切实提升项目的稳定性。同时，为了防止一些突发性的问题，在布局结构的时候尽量要确保其质量以及刚度等保持均匀。

2.4 设置多道抗震防线

要想真正的应对好地震问题，就应该在设计的时候布置很多的防线，只有这样才可以确保桥梁能够从多个角度应对地震产生的力，假如出现了等级较高的地震，在前面的防线破坏了以后，还有其他的能够发挥作用。此举能够明显的提升工程的安全性，能够最大化的壁面项目发生塌陷问题。

3 桥梁抗震的设计要点

第一，体现为桥梁抗震能力：当我们开展项目建设工作的时候，要认真分析它的结构，确保其有着较高的抗震水平。具体来讲，应该在结构本身的抗震力的前提之下，合理调整数据，认真分析。同时，在做好设计工作的前提之下，确保项目构件有着更强的抗震水平，与地震反映出的结合强度以及抗震设计中的变位验算相结合，从而使桥梁结构中的行为能力得到系统化发展。第二，体现为结构刚度：在开展项目建设工作的时候，假如它的刚度是对称存在，当地震出现的时候就可以很好的应对了，相反的假如是不对等存在，就会受到较大的冲击。假如在项目具体进行的时候，桥墩的高度有较大的差异，就容易使得那些高度不高的墩体被地震带来的强大的力所冲击。

4 桥梁抗震设计的几个方法

4.1 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。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。

4.2 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。

4.3 多阶段设计方法

伴随着地震产生机理等研究的不断深入，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，使得设计工作在不断发展。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。

5 根据性能设计

科技一直在发展，目前工作者意识到对于桥梁项目来讲，我们在判定它的抗震能力的时候不应该将强度当成是一个评判要素。这主要是因为一旦经历强震，材料就会弹塑性阶段，它的这种改变会耗费一些能量，而且它的自振时间也会因此而改变。塑性阶段消耗地震能量的大小和变形情况是判断结构是否发生破坏的重要因素。基于性能的设计法，主要包括倒推分析法、能力谱法、基于位移设计法等。倒推分析法是采用一定的水平加载方式，对结构施加单调递增的水平荷载，将结构位移推至指定位置，从而研究结构的非线性性能。能力谱法是在倒推分析法的基础之上建立起来的，该方法将加速度-位移格式的结构能力谱与地震需求反应谱进行比较，可以直观地判断出结构的抗震性能。基于位移设计法是将结构允许位移作为判断指标，进而借助分析结构的强度来开展检验工作。

6 结束语

最近几年，我们国家的经济高速发展，此时各个类型的公路项目开始出现在祖国的大江南北，然而公路的存在必须依靠桥梁作为接洽点，所以桥梁项目就被人们所关注。对于桥梁工程来讲，极易受到地震灾害的影响，导致它的受力水平变差，进而引发很多的问题。所以作为相关的工作人员，我们当务之急要做的就是积极开展防震设计工作，切实提升项目的防震能力，确保其更好的为国家的经济建设贡献力量。

参考文献

[1]石国林，梁秋玲.桥梁工程抗震设计相关问题的探讨[J].民营科技，2011，04：243.

[2]周永生，安欣.探讨桥梁工程抗震设计问题[J].科技传播，2011，10：17-18.

桥梁设计范文第3篇

关键词：桥梁隔震设计；环节；优化；系统；深化应用

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：

隔震技术在桥梁抗震设计中的的应用，主要目的就是为了利用这些隔震装置达到延长结构周期、消耗地震能量和降低地震后结构毁坏和变化的效果。在桥梁进行隔震设计时，最关键的因素就是要求要有合理的设计，使相关的抗震系统构件能够具有较强的弹性和可塑性。隔震技术在桥梁设计中的采用，一方面可起到减少工程造价同时提高工程效能的效果，它往往要比常规的抗震设计的抗震性能高，可以有效地保护桥梁墩柱，达到降低桥梁墩柱延性需求的作用和目的；另一方面上部结构中隔震措施的采用可以有效地减小或者消除地震后桥梁的下部结构超出弹性范围的反映和现象，对于那些在地震后难以检查或者修复的地方，隔震设计可以避免在这些部位发生严重的非弹性变形。

隔震是抗震方式发展的一种新形式和新趋势，它的作用是通过减小而并非抵抗地震的作用来起到桥梁的保护结构不受损、桥梁的抗震能力增强的效果。在通常的桥梁设计和施工中，提高桥梁抗震效果的方法通常是通过提高桥梁结构的整体强度和变形能力。

一、桥梁隔震设计环节分析

1.1为了实现桥梁隔震设计系统的优化，我们要进行桥梁设计隔震设计原理的分析。在实际工作中，通过对隔震器的安装，促进其桥梁工程的有效建设，实现其支撑环节的稳定发展。在此过程中，通过对隔震器的应用，改变了其相关作用力，与阻尼器安装的有效配合，实现桥梁的阻尼效应的增强，在地震过程中可以实现良好的地震预防作用。随着时代的发展，国际上各种关于隔震设计方案的理论相继提出，并且得到了日常工作中的实践。目前来说，我国的桥梁隔震设计系统依旧是不健全的，不能促进其桥梁隔震设计环节的优化，还处于不成熟的时期，缺乏实践深化及其理论强化。

为了促进桥梁工程的综合效益的提升，我们需要实现其隔震设计系统的加强，促进地震力的有效分解，实现各个结构支座间力的有效分布，实现对桥梁基础部位的保护。在此过程中，我们要进行桥梁的上部结构的优化，实现其有效的保护及其支撑。实现其桥梁设计的隔震设计环节的优化，通过对其横向刚度作用的控制，实现其桥梁结构的优化，有效解决其结构扭转平衡的现象，实现对地震力的有效控制。我们可以通过隔震设计，促进其桥梁上部结构设计环节的优化。

通过对桥梁设计环节中隔震系统的优化，实现其桥梁的抗震性能的提升，一定程度上突破了传统的桥梁设计的局限性，拥有更好的抗震效果。这个环节中，我们要实现对工程造价的控制，促进其工程质量的提升。实现其桥梁的隔震设计环节的优化，通过对其隔震支座的有效应用，实现其桥梁整体应用结构的优化，避免因为温度的变化而导致其他形变的发展，实现其形变环节的有效控制。实现其城市建筑的高架桥梁设计系统的优化，促进其多跨连续梁桥的有效应用，实现其伸缩缝的有效应用。与那些未采用隔震设计的桥梁相比较，采用了隔震设计的桥梁可以在经历了较大的地震后，较容易地更换隔震设计和装置，且维修的时间相对较短，维修的费用也相对较低。

1.2隔震设计的应用实现了抗震系统的健全，这是目前的一种新型抗震模式，通过对其地震作用的减小，实现对桥梁的保护结构的优化，避免桥梁结构的受损性，促进桥梁的抗震能力的提升。由于该模式的应用其桥梁的各个结构的抗震性能明显的提升，保障其各个结构的完好性。在普通桥梁设计工程中，其桥梁抗震能力的提升，离不开对其桥梁结构的优化，从而促进其变形能力的提升，实现其整体强度控制。桥梁的隔震设计的优化，实现了对柔性装置的应用，实现其桥梁的重要结构构件的有效应用，实现其地震损损伤的降低，促进其结构的优化。通过对阻尼设计环节的应用，实现对地震作用的有效抵消，实现其隔离效果的提升。隔震技术在桥梁抗震设计中的的应用，目的是为了利用这些隔震装置达到延长结构周期、消耗地震能量和降低地震后结构毁坏和变化的效果。在桥梁进行隔震设计时，最关键的因素就是要求要有合理的设计，使相关的抗震系统构件能够具有较强的弹性和可塑性。隔震技术在桥梁设计中的采用，减少工程造价同时提高工程效能的效果，它往往要比常规的抗震设计的抗震性能高，可以有效地保护桥梁墩柱，达到降低桥梁墩柱延性需求的作用和目的；上部结构中隔震措施的采用可以有效地减小或者消除地震后桥梁的下部结构超出弹性范围的反映和现象。

1.3为了促进桥梁隔震设计系统的优化，我们要进行其桥梁抗震性能的提升，我们需要实现其相关原则的应用，实现对抗震设计环节的优化，满足桥梁设计结构的优化，实现对地震作用力的有效抵消，促进其抗震结构的优化，进行施工管理环节的优化。实现其隔震装置系统的健全，满足桥梁设计的需要。在地震过程中，其上部结构会发生一定的位移，这不利于桥梁的后期应用环节的完善，我们需要及时进行隔震装置的优化。假设在桥梁设计的时候采用了隔震措施，那么要保证桥梁的抗震性能比普通的抗震设计的大。在桥梁隔震设计时，我们应该先对桥梁附近的地质环境和桥梁地基的基本情况进行看就和勘查。当桥梁采用隔震装置时，我们应该采用适合本地且符合隔震性能的装置。

二、桥梁隔震设计环节的深化应用

为了满足实际工作的需要，我们要进行隔震装置系统的健全，促进其设计环节的优化，实现隔震桥梁抗震设计环节的优化。实现对其隔震装置的有效设计。在桥梁的隔震设计过程中，我们要进行其弹性反应谱法的有效应用，以满足实际施工的需要。我们需要对其计算公式环节展开分析，实现其隔震装置相关环节的优化，促进其等效阻尼环节及其等效刚度环节的计算优化。面对那些比较复杂的桥梁，我们要实现其时程方法的应用。弹性反应谱法的社会范围的普及，离不开对其规范计算方法的应用。这样有利于施工工程的完善，能够促进实际桥梁隔震设计环节的完善。隔震装置的等效刚度和等效阻尼的计算是与隔震装置在地震中的最大变形程度有关的，这就要引起桥梁设计师的注意，跟整个桥梁的地震响应程度和隔震装置的变形有关系，因此，我们应该运用弹性反应谱方法对隔震设计进行不断地完善和变化。因为在实际的计算过程中，对于目标的实现和达到没有直接的公式可以采用，所以，这就要求桥梁隔震设计人员对桥梁结构地震响应的程度拿捏好，当地震发生后，可以比较熟练的工程师可以依据其长期工作的经验初步地制定设计方案，方案完成后，再用一系列的时程来分析和验证其设计是否合理。

为了实现桥梁的隔震设计系统的健全，我们需要进行桥梁的附属结构环节的应用，实现对其附属结构构件的有效应用，比如其防落梁装置、限位装置及其伸缩缝等，促进其细部构造环节的优化，实现其隔震能力的提升，促进其桥梁结构动力响应环节的发展。现在在桥梁隔震设计普遍存在的问题就是，设计人员不重视内部够早的设计，另一方面是因为，由于在第站相应的计算时附属结构的计算方法比较复杂。在细部构件的设计时应当具有良好的连续性。

三、结语

为了实现桥梁工程质量的提升，我们需要实现其桥梁设计系统的健全，促进其隔震设计环节的优化。目前来说，我国的隔震技术系统是不健全，我们需要实现对国外先进技术经验的吸收，促进国内隔震设计环节的优化。

参考文献：

[1]刘可. 论桥梁设计中隔震设计的重要性[J]. 中国新技术新产品,2011,20:55.

[2]董世强. 谈桥梁的隔震设计[J]. 科技创新与应用,2012,18:146.

桥梁设计范文第4篇

关键词：桥梁震害；抗震设计；初探

Abstract: China is more than one earthquake country, a strong earthquake caused huge losses of life and property and the national economic construction, roads, bridges also suffered varying degrees of damage. Seismic design of bridge engineering is necessary, but should choose a reasonable premise to meet the seismic fortification target bridge span bridge structure program, as far as possible the cost of the project investment control within a suitable range. After years of bridge experience in survey and design, the methods used in bridge seismic design and seismic design of bridge construction project in the special areas.

Keywords: bridge seismic damage; seismic design

中图分类号： TU973+.31 文献标识码： A 文章编号：

1.工程概述

沪昆高速公路贵州境贵阳至清镇段，路线起自贵阳市乌当区金华镇，接在建贵阳绕城高速公路西南段，经何关、蒿芝塘、回龙寺、朱关，终于清镇市庙儿山，接已建清镇至镇宁高速公路，全长13.236059km（路线长度按右幅计），其中：起点至朱关段按双向六车道高速公路标准设计，设计速度120km/h，路基宽度34.5m；朱关至终点段按双向四车道高速公路标准设计，设计速度120km/h，路基宽度28m。其中主线桥4座；互通式立交3处，有桥梁10座；分离式立交11座；人行天桥11座。本项目的桥梁均属于单跨跨径不超过150m的高速公路上的桥梁，抗震设防类别应为B类。项目所在地地震动峰值加速度为0.05g，相应的抗震设防烈度为6度。按《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）规定，桥梁抗震设防措施等级为7级。

根据国家地震局颁布的《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2001），场区地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度值为0.05 g，场区地震基本烈度为Ⅵ度。在充分考虑地形、地质条件、结构特点、规模、重要性以及震害经验等，我们选线时尽量避开发震断层，把桥位定在平坦、宽阔的沟谷上。从《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）；的一般规定中可以得知，简支梁的上部构造可不进行抗震强度和稳定性验算。

所以为了工程的安全，特大桥、大桥上部结构采用一般装配式预应力混凝土简T梁或箱梁，多孔或单孔为一联，桥墩伸缩缝处伸缩装置采用MZL-160/80/40型；桥台处设C-80/40型伸缩缝，其余桥墩上设桥面连续；支座采用球冠圆板橡胶支座；下部结构一般为柱式墩，桩基础，也有采用扩大基础的。其余桥梁上部结构均采用13~20 m装配式预应力混凝土简支空心板；下部结构为桩柱式。

2.桥梁抗震设计

2.1抗震概念设计

对结构抗震设计来说，“概念设计”比“计算设计”更为重要。由于地震动的不确定性和复杂性，再加上结构计算模型的假定与实际情况的差异，使“计算设计”很难有效地控制结构的抗震性能。因而，不能完全依赖“计算”。结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”。因此，在桥梁的方案设计阶段，不能仅仅根据功能要求和静力分析就决定方案的取舍，还应考虑桥梁的抗震性能，尽可能选择良好的抗震结构体系。

在进行抗震概念设计时，特别要重视上、下部结构连接部位的设计，桥墩形式的选取，过渡孔处连接部位的设计，以及塑性铰预期部位的选择。

为了保证所选定的结构体系在桥址的场地条件下确实是良好的抗震体系，须进行简单的分析(动力特性分析和地震反应估算)，然后结合结构设计分析结构的抗震薄弱部位，并进一步分析是否能通过配筋或构造设计保证这些部位的抗震安全性。最后，根据分析结果综合评判抗震结构体系的优劣，决定是否要修改设计方案。

2.2延性和位移设计

传统的桥梁抗震设计采用强度设计方法，即使考虑到延性和位移，也是通过强度指标间接地实现现在人们越来越认识到了位移在桥梁结构抗震设计中的重要性，很多研究者和工程师建议在抗震设计中直接使用位移为设计参数，这样就将形成多参数抗震设计方法在这方面，各种非弹性反应谱的研究和应用工作一直在进行。一些建筑结构抗震设计指南和准则已经引入了位移设计的概念和方法。

直接基于位移的抗震设计根据一定水准地震作用F预期的位移计算地震作用，进行结构设计，以使构件达到预期的变形，结构达到预期的位移。

该方法采用结构位移作为结构性能指标，设计时假定位移是结构杭震性能的控制因素，通过设计位移谱得出在此位移时的结构有效周期，求出此时结构的基底剪力，进行结构分析，并且进行具体配筋设计。设计后用应力验算，不足的时候用增大刚度而不是强度的方法来改进，以位移目标为基准来配置结构构件。该法考虑了位移在抗震性能中的重要地位，可以在设计初始就明确设计的结构性能水平，并且使设计的结构性能正好达到目标性能水平。

2.3多道抗震设计

所谓多道抗震设防，是指在一个抗震结构体系中，一部分延性好的构件在地震作用下，首先达到屈服，充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用，即负担起第一道抗震防线的作用，其他构件则在第一道抗震设防屈服后才依次屈服，从而形成第二道、第三道或更多道抗震防线，这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。

2.4结构杭震构造设计

抗震构造设计包括抗震构造及构造规定，如梁端限位措施及支承面最小宽度等。抗震构造物的内力在地震力分析中也许很难精确的分析，但却能起到很好的效果，防止落梁等极端震害的发生。

3.桥梁的抗震措施

3.1桥梁选址

桥址应选择地质好、承载力高、地势平坦的地方。但实际情况中有时难以实现。一是高速公路的桥梁桥位取决于路线的走向和位置，根据节约用地的原则，路线尽量少占良田，故桥位多在山坡、河谷走廊、河道、峡谷等处。二是路线穿越山区、丘陵地带或软土地区时，地形复杂、或地质不良。

3.2基础处理

对于不良地质，可以根据不同的具体地质情况采用不同的方法进行处理。对于岩层较浅的地方，采用较大扩基或固定在基岩上。或者在扩基处砌筑厚度为1.5-2m的围裙。对于地基软硬不均，或砂层较厚地下水位较高地区要特别注意沙土液化，喷沙冒水现象的发生，可适当增加桥长，合理布孔，使桥墩、桥台避开地震时可能发生滑动的岸坡或地形突变的不稳定地段。或采用深桩、排桩穿过液化层，并采用系梁、承台等加强联结，或减轻结构自重，在非冲测线下一米处，设置围裙或条形基础，加大基础基底面积、减少基底偏心，并适当增加理置深度。亦可在台前或墩两侧设斜撑。并在考虑采用时，将水平地震力和竖向地震力加以组合验算。换土或采用砂桩也是一种常用的方法。

3.3桥墩处理

对于震区的桥墩，最好采用等截面，不宜做锥形截面墩，因为变截面的桥墩的纵波应力较大，而等截面桥墩的纵波应力相对较小，这样可以减少波应力。

在桥墩较粗能够承受较大拉力时(一般用于大桥)，为了防止桥面在地震时上抛，落下砸坏桥墩(桥台)，一般用高强螺栓或预理钢筋将桥梁及桥墩(台)联结起来。

对于中小桥，一般采用简支板(或预应力板)。它允许桥面与桥墩能够自由分开。地震时，为了防止桥面自由上抛时桥墩承受过大的拉力，同时，为了防止桥面落下时冲坏桥墩，在支座处安放弹簧或橡胶支座等缓冲的东西。

3.4简支梁梁端至墩、台帽或盖梁的边缘的距离应不小于梁跨径的百分之一与50cm的和。吊梁与悬臂梁之间的搭接长度不小于60cm。桥台胸墙应当加强，并在梁与梁之间和梁与桥台胸墙之间加装橡胶垫或其它弹性衬垫，以缓和冲击作用和限制梁的纵向位移。有的也可以采用防震锚栓。并且在桥墩两侧设置挡块，防止桥梁横向位移过大及落梁现象。

对于陡峻的高山、河岸，地震时常发生滑坡现象。为了保护桥梁，要及早排除这些隐患，采用护坡、排水等措施加以防护。

4.结语

基于性能的抗震设计还处于起步阶段,还有很多工作要做,工程人员应该具有长远的眼光,看到基于性能的抗震设计方法对未来防震减灾工作的贡献,努力克服推广基于性能抗震设计方法时面临的困难,同时对经济性和社会效应性同样是有益的。

【参考文献】

［1］周国良.高墩及大跨桥梁的地震反应特性研究.北京：中国地震局地球物理研

究所.2004．

［2］陈惠发．段炼主编.蔡中民，武军等译.桥梁工程抗震设计．

［3］赵岩．桥梁抗震的线性／非线性分析方法研究[D]．大连：大连理工大学，2003。

桥梁设计范文第5篇

关键词：大跨度桥梁公路桥梁 桥梁设计

前言

大跨度公路桥梁往往处于公路交通运输的枢纽和咽喉地段，为道路生命线工程的重要组成部分。在桥型的比选上有相当的难度和复杂性，而桥梁的设置是否合理，桥梁设计方案是否合理，直接影响整条路线的工程造价及使用功能。因此在设计中必须协调好桥梁各细部构造与地形、地质之间的关系。

1 大跨度桥梁结构及其设计理论的发展

随着我国经济的发展,大跨径桥梁的建设在20世纪末进入了一个。大跨度桥梁形式多样,有斜拉桥、悬索桥、拱桥、悬臂桁架桥及其它的一些新型的桥式,如全索桥,索托桥,斜拉2悬吊混合体系桥、索桁桥等等。其中,悬索桥和斜拉桥是大跨径桥梁发展的主流。近20 年来发展最快的大跨径桥梁是斜拉桥,而遥遥领先的是悬索桥。当前世界最大跨度的悬索桥是1998年建造的日本明石海峡大桥,其主跨度为1991m;世界最大跨度的斜拉桥是1999 年建造的日本多多罗桥,其主跨度为890 m;而中国最大跨径的悬索桥是江苏润杨长江公路大桥,主跨度1490m,在世界悬索桥行列中位居第三;中国最大跨径的斜拉桥为江苏南京长江第二大桥,主跨度628m,在世界钢箱梁斜拉桥中位列第三;湖北荆州长江公路大桥,主跨径达500 m,在世界预应力混凝土斜拉桥中位列第二。目前的桥梁技术已经能较好的解决现存问题,但是随着桥梁跨度不断增大,向着更长、更大和更柔方向发展,为了保证其可靠性、耐久性、行车舒适性、施工简易性和美观性及其统一还有大量的工作要作。

桥梁工程结构设计的过程也就是如何处理桥梁结构的安全性(可靠性、耐久性) 、适用性(满足功能要求及行车舒适性) 、经济性(包括建设费用和维修养护费用) 及美观性的过程。传统的桥梁结构设计,要求设计者根据设计要求和实践经验,参考类似的桥梁工程设计,通过判断去构思设计方案,然后进行强度、刚度、和稳定等各方面的计算。但由于设计者经验的限制,确定的最终方案往往不是理想的最优方案,而仅为有限个方案中接近最优的可行方案。桥梁结构优化理论是传统桥梁结构设计理论的重大发展,也是现代桥梁设计的目标。它是使所有参与设计计算的量部分以变量出现,在满足规范和规定的前提下,形成全部结构设计的可行方案域,并利用数学手段,按预定的要求寻求最优方案。

2大跨度桥梁的优化设计

局部最优虽不能等同于整体最优,但却有益于整体最优,并促进桥梁结构的发展。因为对局部的优化设计变量相对较少而使研究的难度大大减小,研究的深度因而能更透彻。目前对大跨度桥梁的局部结构优化研究已涉及到大跨度桥梁结构设计及施工的各个方面,主要有:

（1）加劲梁横截面的优化

大跨度桥梁的加劲梁主要有钢梁、混凝土梁、混合梁和叠合梁。根据目前全世界己建成的大跨度桥梁统计,跨度分别排在前12 位的斜拉桥和悬索桥,其主跨加劲梁形式大多为钢梁,而钢与混凝土结合梁和混凝土梁较少且跨度相对较小。

（2）斜拉索或主缆的动力优化

目前的大跨度桥梁主要有斜拉桥、悬索桥及其它的一些新型的桥式,如全索桥,索托桥,斜拉-悬吊混合体系桥等。这些桥式都有一个共同的特点,即都由缆索支承,且桥面较柔,属柔性结构,阻尼低。在外部激励下,拉索极易发生意想不到的大幅振动。如风雨共现时的风雨振现象,主梁和拉索之间耦合振动引起的参数共振、拉索的自激振动等。拉索的大幅振动容易引起拉索锚固端的疲劳、降低拉索的使用寿命,严重时甚至对桥梁安全构成严重威胁。因此,大跨度桥梁的动力问题显得尤为重要。

（3）索力调整优化

大跨度桥梁的收缩徐变、非线性性条件等影响会随着跨度的增大越来越显著,但最终控制主梁应力和线形的直接因素还是斜拉索力和施工时的立模标高,因而确定合理的索力对斜拉桥的材料用量及结构安全性都有十分重要的意义。然而斜拉桥作为一个高次超静定结构,施工中又要经过体系转换,如何确定合理的成桥索力,同时又能保证施工中的塔梁受力均匀合理,是目前进行斜拉桥施工监测控制的主要目标。国内外对索力调整优化的研究进行得较早,发展得也较为成熟。目前,有关索力调整的理论主要有4 大类:

a) 指定受力或位移状态的索力优化,如刚性支承连续梁法和零位移法。

b) 无约束的索力优化,如弯距平方和最小法和弯曲能量最小法。

c) 有约束的索力优化,如用索量最小法。

d) 影响矩阵法。影响矩阵法能得到不同目标函数、不同加权的优化结果,又能计入预应力、活载、收缩徐变、约束优化等影响,既可用于确定索结构合理状态,也可用于施工阶段和成桥阶段的索力调整,实现了结构调整与结构优化的统一。影响矩阵法包含了前3 种优化方法,是目前最为完备的一种斜拉桥索力优化理论。

（4）索塔的结构优化

索塔的优化主要是塔高和受力合理性的优化。塔太高会给施工带来困难,增加造价。而塔太矮会降低拉索的工作效率,增加主梁和拉索的受力。因此单独对塔高的优化不一定是经济的,而应和其它部分结合起来考虑。塔的受力合理性与塔的结构形式、缆索形式、缆索锚固形式及锚固点分布有关,也是一个值得研究的课题。

（5）斜拉索和吊索锚固的优化

斜拉索和吊索锚固的形式和锚固点的布置对索塔和主梁的应力集中问题和结构形式有一定的影响,应和索塔和主梁结合起来考虑。

（6）悬索桥锚锭的优化

悬索桥的锚锭有自锚式和地锚式。自锚式一般只有在无法使用地锚式时才采用。地锚的优化涉及到地质条件问题,目前研究较少。自锚式一般很少采用,研究也很少。

（7）桥墩及基础优化

对于大跨度桥梁桥墩和基础的优化,不论数量、位置、还是结构形式,一般都受地质条件的限制,应针对具体桥梁来考虑。因此,大跨度桥梁的桥墩优化设计一般都是独立的,受上部结构影响很小。

三、大跨度桥梁结构设计

上部构造形式的选择，应结合桥梁具体情况，综合考虑其受力特点、施工技术难度和经济性。简支空心板结构的桥型，施工方便，施工技术成熟；但跨径小，梁高大；由于桥梁跨径受限制，往往造成跨深沟桥梁高跨比不协调，美观性差；上部构造难以与路线小半径、大超高线形符合，且高墩数量增加；桥面伸缩缝多，行驶条件差。因而，在山区大跨度中，该类桥型一般用于地形相对平缓、填土不高的中、小桥上。预制拼装多梁式T梁在中等跨径桥中具有造价省、施工方便的特点，其造价低于整体式箱梁，是中等跨径直梁桥的常用桥型。但对于曲线梁来说，T梁为开口断面，抗扭及梁体平衡受力能力均较箱梁差，曲梁的弯矩作用对下部产生的不平衡力大。但当曲线桥的弯曲程度较小时，曲线T梁桥采用直梁设计，以翼缘板宽度调整平面线形，可减少曲梁的弯扭作用，在一定程度上可弥补曲线T梁桥受力和施工上的不足。虽然直线设置的曲线桥仍有部分恒载及活载不平衡影响及曲线变位存在，但较曲线梁小。此外，可以采取加强横向联系的措施，提高结构的整体性。对于大跨径桥梁，最好采用悬臂浇筑箱梁。但是对于中等跨径的桥梁，箱梁桥不论采取何种施工方式，费用都较高，与预制拼装多梁式T梁相比，处于弱势。

下部结构应能满足上部结构对支撑力的要求，同时在外形上要做到与上部结构相互协调、布置均匀。桥墩视上部构造形式及桥墩高度采用柱式墩、空心薄壁墩或双薄壁墩等多种形式。柱式墩是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩形式，其自重轻，结构稳定性好，施工方便、快捷，外观轻颖美观。对于连续刚构桥，要注意把握上下部结构的刚度比，减小下部结构的刚度比，减小下部结构的刚度，可减小刚结点处的负弯矩，同时减小桥墩的弯矩，也可减小温度变化所产生的内力。但是桥墩也不可以太柔，否则会使结构产生过大变形，影响正常使用，并不利于结构的整体稳定性。对于高墩，除了要进行承载能力与正常使用极限状态验算外，还要着重进行稳定分析。对于连续梁结构或连续刚构桥，各墩的稳定性受相邻桥墩的制约影响，应取全桥或至少一梁作为分析对象。稳定分析的中心问题就是确定构件在各种可能的荷载作用和边界条件约束下的临界荷载，下面以连续梁为例进行说明。介于梁、墩之间的板式橡胶支座，梁体上的水平力H(车辆制动力和温度影响力等)是通过支座与梁、墩接触面上摩阻力而传递给桥墩的，它不但使墩顶产生水平位移，而且板式橡胶支座也要产生剪切变形。当梁体完成水平力的传递以后，梁体暂时处于一种固定状态，但由于轴力及墩身自重的影响，墩顶还会继续产生附加变形，这就使得板式支座由原来传递水平力的功能转变为抵抗墩顶继续变形的功能，支座原来的剪切变形先恢复到零，逐渐达到反向的状态。