桥梁设计分析例1

中图分类号： TU997文献标识码： A

一、桥梁的抗震设计原理

目前桥梁的抗震设计计算原理是建立在一定假设条件基础上的，尽管分析的手段不断的在提高，分析的理论不断的在完善，但由于地震作用的复杂性，地基影响的复杂性以及桥梁结构体系本身的复杂性，可能会导致理论计算分析和实际情况相差很大。现常见的桥梁抗震设计方法有：设计静力法、反应谱法和动态时程分析法。下面就分别对应不同的假设条件和设计原理做一探讨。

（一）静力法

静力法把地震加速度看作是桥梁结构破坏的惟一因素，忽略了结构本身动力特性对结构反应的影响，应用存在较大局限性[

]。事实上只有绝对刚性的物体才能认为在振动过程中各个部分与地震动具有相同的振动，所以只对刚度很大的结构例如重力桥墩、桥台等结构适用静力法近似计算。

（二）反应谱法

反应谱方法是目前我国公路及铁路桥梁采用的重要方法。其思路是对桥梁结构进行动力特性分析，对各主振动应用谱曲线作某强震记录的最大地震反应计算，最后一般通过统计理论对各主振型最大反应值进行组合，近似求得结构的整体最大反应值。

（三）动态时程分析法

动态时程分析法是上世纪60年代以后伴随有限元法、计算机技术两方面的发展而出现的。该法把大型桥梁结构离散成多节点、多自由度的结构有限元动力计算模型，将地震强迫振动的激振直接输入，借助计算机逐步积分求解结构反应时程。

二、桥梁抗震设计原则  

合理的抗震设计，要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济的实现抗震设防的目标。要达到这个要求，就需要设计工程师深入了解对结构地震反应有重要影响的基本因素，并具有丰富的经验和创造力，而不仅仅是按规范的规定执行[]。以下为抗震设计应尽可能遵循的一些基本原则，这些原则基于历次的桥梁震害教训和当前公认的理论认识。  

1场地选择

除了根据地震危险性分析尽可能选择比较安全的厂址之外，还要考虑一个地区内的场地选择。选择的原则是：避免地震时可能发生地基失效的松软场地，选择坚硬场地。 

2体系的整体性和规则性

桥梁的整体性要好，上部结构应尽可能是连续的。较好的整体性可防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落，同时它也是结构发挥空间作用的基本条件。无论是在平面还是在立面上，结构的布置都要力求使几何尺寸、质量和刚度均匀，对称、规整，避免突然变化。 

3提高结构和构件的强度和延性

桥梁结构的地震破坏源于地震动引起的结构振动，因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小，并使结构具有适当的强度、刚度和延性，以防止不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下，提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。刚度的选择有助于控制结构变形；强度与延性则是决定结构抗震能力的两个重要参数。由于地震动可造成结构和构件周期反复变形，使其刚度与强度逐渐退化，因此，只重视强度而忽视延性绝对不是良好的抗震设计。 

4能力设计原则

能力设计思想强调强度安全度差异，即在不同构件(延性构件和能力保护构件-不适宜发生非弹性变形的构件统称为能力保护构件)和不同破坏模式(延性破坏和脆性破坏模式)之间确立不同的强度安全度。通过强度安全度差异，确保结构在大地震下以延性形式反应，不发生脆性的破坏模式。在我国以前的建筑抗震设计中，普遍采用“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的设计思想。 

三、桥梁的抗震设计方法和抗震要点

1、桥梁抗震的设计方法

采用减隔震支座。

采用减、隔震支座(铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等)在梁体与墩、台的连接处增加结构的柔性和阻尼以减小桥梁的地震反应；采用减、隔震支座桥梁结构的梁体通过支座与墩、台相联结，大量的试验和理论分析都表明采用减震支座对桥梁结构的地震反应有很大的影响，在梁体与墩、台的联结处安装减、隔震支座能有效地减小墩、台所受的水平地震力。

利用桥墩延性减震。

利用桥墩的延性减震是当前桥梁抗震设计中常用的方法，桥墩延性减震是将桥墩某些部位设计得具有足够的延性，以便在强震作用下使这些部位形成稳定的延性塑性铰产生弹塑性变形来延长结构周期、耗散地震能量。

采用减震的新结构。

型钢混凝土结构是在混凝土上包裹型钢做成的结构。它与钢筋混凝土结构相比具有一系列优点,其承载力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件承载力一倍以上，具有较好的抗剪能力，延性比明显高于钢筋混凝土结构，滞回曲线较为饱满，耗能能力有显著的提高，从而呈现出良好的抗震性能。能够隔离、吸收和耗散地震能量，同时可以节约材料，降低造价。

2、减震设计中的要点

(1)结构的刚度对称有利于抗震，不等跨的桥梁容易发生震害。

特别是一座桥内墩身高度相差过大，在较矮的桥墩上会产生很大的地震水平力，跨径不同。在大跨径的桥孔的桥墩上也产生大的地震力。设计上应尽量避免在高烈度区采用这种桥型，如无法避免,宜在不利墩上设置消能措施降低墩顶集成刚度，如设置抗震支座等。

斜桥的抗震性能较差。

由于斜交桥的质心和扭转中心并不重合,导致了在地震反应当中上部结构有旋转的趋势。在地震中，斜交桥相对于正交桥更易遭到破坏。另外，地震时桥台处河岸不稳，易向河心滑移，使桥长缩短,桥孔发生错动或扭转,造成墩台身开裂或折断。如地基条件允许，可采用T型或型这类整体性强、抗扭刚度大的桥台。如在松软的地基上，桥梁宜正交,并适当增加桥长，使桥台放在稳定的河岸上。

四、小结：

桥梁结构有效的抗震措施还有许多， 此我们在桥梁设计过程中须认真分析和了解结构的地震反应和特性，精心设计并采取一系列有效的抗震措施。桥梁抗震设计是一项系统工程，体现在设计的各个阶段，需要认真对待。

参考文献：

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[2] 宋晓凯.桥梁抗震设[M].山西建筑，2007 

[3] 严家伋. 道路建筑材料第三版[M].北京：人民交通出版社，2004.01

[4] 刘滨谊．桥梁规划设计[M]．东南大学出版社，2002

[5] 赵永平，唐勇. 道路勘测设计[M].北京：高等教育出版社 ，2004.08

桥梁设计分析例2

中图分类号：U441+.4 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）05-（页码）-页数

近年来，我国地震频频发生，但随着我国经济建设的快速发展，抗震防灾越来越重要。公路桥梁是社会重要的交通枢纽，公路桥梁等交通工程在地震中遭到严重破坏，严重影响到抗震救灾的需要。因此，增强桥梁的抗震能力，加强桥梁工程抗震研究的重要性便显得十分重要。而在桥梁的设计与施工中对桥梁的抗震能力有着特殊的要求，做好抗震强度和稳定的设计工作，是目前做好桥梁工程的重中之重。

1 地震对桥梁的破坏原因分析

当地震发生后，桥梁的破坏形式一般表现为以下几种：

（1）桥台。桥台的破坏主要表现为桥台与路基一起向河心滑移，导致桩柱式桥台的桩柱倾斜、折断和开裂；重力式桥台胸墙开裂，台体移动、下沉和转动；桥头引道沉降，翼墙损坏、开裂，施工缝错工、开裂以及因与主梁相撞而损坏。

（2）桥墩。桥墩破坏主要表现为桥墩沉降、倾斜、移位，墩身开裂、剪断，受压缘混凝土崩溃，钢筋屈曲，桥墩与基础连接处开裂、折断等。

（3）支座。在地震力的作用下，由于支座设计没有充分考虑抗震的要求，构造上连接与支挡等构造措施不足，或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素，导致了支座发生过大的位移和变形，从而造成如支座锚固螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等，并由此导致结构力传递形式的变化，进而对结构的其他部位产生不利的影响。

（4）主梁。桥梁最严重的破坏现象是主梁坠落。落梁主要是由于桥台、桥墩倾斜、倒塌，支座破坏，梁体碰撞。

（5）地基与基础。地基与基础的严重破坏是导致桥梁倒塌，并在震后难以修复使用的重要原因。地基破坏主要表现为砂土液化、地基失效、基础沉降和不均匀沉降破坏及由于上承载力和稳定性不够，导致地面产生大变形，地层发生水平滑移、下沉、断裂。

（6）桥梁结构。桥梁结构的破坏表现在如结构构造及连接不当所造成的破坏、桥台台后填土位移过大造成的桥台沉降或斜度过大而造成墩台承受过大的扭矩引起的破坏现象等。

2 桥梁的抗震设计原理

尽管目前的桥梁抗震设计分析的手段在不断提高，分析的理论在不断完善，但由于抗震设计计算原理是建立在一定假设条件基础上的，地震作用的复杂性，地基影响的复杂性和桥梁结构体系本身的复杂性，可能会导致理论计算分析和实际情况相差很大。常见的桥梁抗震设计方法有：设计静力法、反应谱法和动态时程分析法。

（1）静力法

静力法把地震加速度看作是桥梁结构破坏的唯一因素，忽略了结构本身动力特性对结构反应的影响，应用存在较大局限性。事实上只有绝对钢性的物体才能认为在振动过程中各个部分与地震动具有相同的振动，所以只对刚度很大的结构例如重力桥墩、桥台等结构应用静力法近似计算。

（2）反应谱法

目前我国的公路及铁路桥梁均主要采用反应谱方法。反应谱法的思路是对桥梁结构进行动力特性分析（固有频率，主振型），对各主振动应用谱曲线作某强震记录的最大地震反应计算，最后一般通过统计理论对各主振型最大反应值进行组合，近似求得结构的整体最大反应值。

（3）动态时程分析法

动态时程分析法是上世纪六十年代以后伴随有限元法、计算机技术两方面的发展而出现的。该法把大型桥梁结构离散成多节点、多自由度的结构有限元动力计算模型，将地震强迫振动的激振（地震加速度时程）直接输入，借助计算机逐步积分求解结构反应时程。

3 桥梁的抗震设计

3.1对常规的简支桥梁结构应加强桥面的连续构造，以及需提供足够的加固宽度以防止主梁发生位移落梁，另外还应适当的加宽墩台顶盖梁及支座的宽度，并增设防止位移的隔挡装置。对采用橡胶支座而无固定支座的桥跨，应加设防移角钢或设挡轨，作为支座的抗震设计。

3.2在地震区的桥梁结构以采用跨度相等、每联连续跨内下部墩身刚度相等为宜。跨度不均，墩身刚度不等极易发生震害。对各墩高度相差较大的情况可采用调整墩顶支座尺寸和桩顶设允许墩身位移的套筒来调整各墩的刚度，以便使之刚度尽量保持一致。地震区桥跨不宜太长，大跨度意味着墩柱承受的轴向力过大，从而降低墩柱的延性力。

3.3对高烈度区的桥梁设计应在纵向设置一定的消能装置，如采用减、隔震支座，以及在梁体和墩台的连接处增加结构的柔性和阻尼以便共同受力和减小水平桥梁荷载。

3.4由于拱桥对支座水平位移十分敏感，而两边桥台的非同步激振会引起较大的伪静力反应，有时甚至会大于惯性力所引起的动力反应，因此要求震区的拱桥墩台基础务必设置于整体岩盘或同一类型的场址以保证震时各支座的同步激振。

3.5桥梁的基础应尽可能的建在可靠的地基上，应加强基础的整体性和刚度，同时采取减轻上部荷载等相应措施，以防止地震引起动态和永久的不均匀变形。在可能发生地震液化的地基上建桥时，应采用深基础，使桩或沉井穿过可能液化的土层埋人较稳定密实的土层内一定深度。并在桩的上部，离地面1～3m的范围内加强钢筋布设。

3.6墩柱设计中应尽可能的使用螺旋形箍筋，以便为墩柱提供足够的约束。另外墩身及基础的纵向钢盘伸入盖梁和承台应有一定的锚固长度以增强连接点的延性，并且，桥墩基脚处应有足够的抵抗墩柱弯矩与剪切力的能力，不允许有塑性铰接。

3.7采用将桥墩某些部位设计成具有足够的延性，以使在强震作用下使该部位形成稳定的延性塑性铰，并产生弹塑性变形来延长结构的振动周期，耗散地震力。

3.8采用上部结构和桥墩完全连接的刚构体系，并且桩尖穿过可液化层达到坚硬土层上，由于结构的超静定次数增大和坚实的桩尖承载能力的保证，减少了由于土壤变形而失效的可能性。

4 桥梁抗震设计要点

4.1桥梁抗震设计在多级设防标准的要求下，对结构强度、延性变形、结构控制、结构整体稳定也要求在多级设防的原则下进行抗震设计。

4.2对桥梁抗震性加以分析研究，某类结构不能在地震区内修建。在分析研究原有结构抗震性能的基础上，应提出更能适应地震作用的结构型。其次，对结构抗震设计不是被动地作为地震作用时结构强度、变位的验算，而是要从设计角度，提高结构的防震能力，要系统考虑结构的行为能力设计。

4.3针对目前大量高架桥倒塌毁坏的教训，必须开展对抗震支座、各种型式桥墩的延性研究，要利用约束混凝土的概念提高它的延性。不但对钢筋混凝土、预应力混凝土，而且对高强混凝土结构、混合结构的延性都需展开研究。

4.4研究结构控制的有效型式，加强抗震措施。必须采用“以柔克刚”的设想来考虑地震区结构抗震设防的出发点。对地裂、地面锗动、边坡倒塌、沙土液化时桥梁结构如何抗震设防也应该作深入的研究。

结语

虽然目前还没有科学技术来提前预测地震的发生还，但是在地震发生前，我们是可以提前防范，以减少损失的。只要我们通过研究认识地震对结构的破坏规律，对桥梁的设计，根据具体的地质环境条件，同时综合考虑经济因素与安全因素，选择最合理的抗震措施，就能尽量降低地震灾害的影响。

参考文献

桥梁设计分析例3

中图分类号：U448.23文献标识码： A 文章编号：

一、连续刚构桥的应用现状分析

在桥梁工程中，刚构具体就是指用刚接来替代铰接的一种桥跨结构形式。连续刚构桥梁是连续梁桥与T形钢构桥梁的完美结合，其兼具这两类桥梁结构的受力特点，结构整体性超强、外观造型简洁大方、行车和抗震性良好，并且整体造价也相对较低，施工方法也比较成熟，结构本身还具有较大的跨越能力，对地质条件的适应能力较强。正因连续刚构的这些优点，使其在实际工程项目建设中获得了非常广泛的应用。早在上个世纪60年代开始，前联邦德国便采用悬臂浇筑法在莱茵河上建成了沃尔姆斯桥和本道夫桥，这两座桥梁结构的主跨径分别为114.2m和208.0m，均是采用薄壁桥墩替代T形刚构桥的组大桥墩，中孔为剪力铰、边孔为连续结构体系。此类桥型可以是连续刚构桥的雏形，这是因为它的主要受力特性已经非常接近于连续梁桥。自此之后，日本在上世纪70年代相继修建了浦户大桥、彦岛大桥和滨名大桥，这三座桥梁的主跨径分别是230m、236m和240m，均为带铰的连续刚构桥梁。因为T形刚构桥的铰接构造相对比较复杂，在温度以及徐变作用的影响下，会使铰内产生出一定的剪应力和整体结构次内力，若是预拱度设计的不合理，很有可能造成桥面纵坡呈折线形，这对于行车安全非常不利，所以在当时便产生出了取消铰接构造的连续刚构体系桥梁的想法，其中较具代表性的有澳大利亚的门道桥，该桥主跨径为260m，还有挪威的拉夫特通道桥，主跨径为298m。

就我国而言，由于受诸多方面因素的制约，在早期的公路工程建设中，里程数较少、载重量低，公路项目主要以小规模为主，与之相应的桥梁结构也多以简支梁和拱桥为主。近些年来，随着我国经济的飞速发展，推动了交通运输业的发展速度，为了满足不断增长的交通运输量，高等级公路工程项目建设日益增多，与普通公路不同，高等级公路对于路线线形指标的要求比较高，这是这一原因推动了我国桥梁建设的发展，各类桥梁结构不断被引入国内，其中也包括了连续刚构桥。1990年我国正式建成了首座连续刚构桥，即广州洛溪大桥，该桥的主跨径为180m，在当时来讲，是桥梁跨径上的一次突破，自此之后，随着公路工程建设的不断加快，连续刚构桥的数量也随之大幅度增多，较具代表性的有重庆石板坡长江大桥复线桥，该桥主跨径为330m，苏州长江大桥辅航道桥，其主跨径为268m等等。

二、连续刚构桥梁的设计要点

桥梁设计属于一项较为复杂且系统的工作，想要使一座桥梁顺利建成并具有良好的使用效果，就必须认真做好设计工作，并在设计过程中充分考虑各个方面的因素，只有这样才能设建造出真正完美的桥梁。下面本文从连续刚构桥设计的几个主要方面对设计要点进行论述。

（一）结构设计要点

在连续刚构桥梁结构设计中，承载力设计是比较重要的环节，尤其是大跨径的连续刚构桥，其承载力设计更为重要。

1.主梁设计要点。在连续刚构桥的主梁设计中，由于结构本身的腹板高度相对较低，所以不需要设置竖向预应力，只需要采用普通的钢筋便可以达到良好的抗剪效果。需要注意的是，若是桥梁结构悬臂长度相对较短时，不应设计横桥向预应力。

2.主墩设计要点。在连续刚构桥的主墩结构设计中，通常的做法都是采用薄壁空心桥墩，并使横桥向桥墩的两侧呈圆弧面，具体设计时，顺桥向的宽度应控制在3m以内，承台厚度应控制在2.8m，建议采用桩柱式设计。

3.护栏设计要点。在对桥梁护栏结构进行设计时，可采用现浇混凝土的方法，同时为了进一步降低因混凝土热胀冷缩对桥梁结构变形的影响，可在桥面上每间隔一定的距离设置一条伸缩缝，并加设温度缝。

（二）预应力控制设计要点

在连续刚构桥梁中，应力设计的合理与否直接关系到桥梁结构的整体质量。大量工程实践表明，引起连续刚构桥桥身变形的主要原因是桥梁自重，而预应力的张拉效果则能够有效减少桥身对底板的压应力。为此，在计算预应力作用引起的桥梁结构变形时，不可以只采用直接刚度法对桥身的变形度进行计算，还要考虑桥梁本身自重的影响。在桥身应力控制的设计过程中，影响主梁应力效果的主要因素是弯矩和剪力，所以应当将桥身主梁截面的正应力以及支点附近的主拉应力作为控制重点。在具体工程中，还应充分结合现场测试情况和所用材料的特性，这样才能使应力控制设计更加合理。

（三）线性控制设计要点

由于连续刚构桥梁的跨径一般都比较大，所以，线性控制较为重要。在该环节的设计中，主梁结构的立模标高对悬臂的影响较大，其直接关系到主梁线形的平顺性。在对立模标高进行确定时，应尽可能贴合实际去考虑各方面因素的影响，这样才能确保线性设计效果达到最佳。通常情况下，各个参数会随着悬臂的伸长而加大对扰度的影响，这样一来，在施工阶段会由于节段重量的增大引起挂蓝变形，所以，应当充分考虑到挂蓝附近变形和扰度变形，并对其参数值进行相应的调整，然后以此为据对立模标高的计算公式进行修正。

（四）施工设计要点

桥梁设计与施工有着非常密切的关系，设计的合理与否直接影响施工质量，所以在连续刚构桥施工设计中，应当充分考虑到原材料的选用和施工操作规范的设计，这是确保桥梁能够顺利建成的重要部分。首先，在混凝土材料的选择上，桥梁上部结构应当尽量选用标号较高的混凝土，在无特殊要求的前提下，建议采用50#混凝土，承台则采用30#混凝土即可，桩基最好采用30#的混凝土。由于混凝土的热胀冷缩性会在一定上影响桥梁结构的整体使用寿命。我国不同的地方日常温差较大，在计算分析时，必须考虑这一因素，可按照预埋传感器的实测温度推导出测试结果，并根据实际需要适当对梁段的立模标高进行调整；其次，钢筋的选择。当钢筋直径大于10mm时，应选用Ⅱ级钢筋，当直径小于10mm时，宜采用Ⅰ级钢筋。工程施工中使用的全部钢筋均必须符合国家现行的GB1499-2008中的有关规定要求。

桥梁设计分析例4

中图分类号：S611 文献标识码： A

0引言

山区由于地形地貌落差相对较大，沟谷、陡崖等剧烈起伏地形较多，因此增加了公路工程项目建设工程中的桥梁施工项目，具有桥梁比例较高的特点。然而山区区域地质、水文、气候条件复杂、而且山区公路路线布设时平曲线较多、平曲线半径小，纵坡大、横坡陡，半边桥、弯坡桥形式较多，因此对于山区公路桥梁设计带来了较多的困难与限制因素。结合山区地质水文以及自然环境条件，通过全面的现场踏勘，综合分析桥梁设计因素以及参数，优化桥梁细部结构设计，已经成为山区公路桥梁工程设计师的重要工作，同时也是确保桥梁结构施工顺利、成桥通车稳定安全的基本条件。

1山区公路桥梁设计应该遵循的基本原则

（1）结构体系安全可靠。确保桥梁结构体系的安全可靠，是山区公路桥梁设计的基本原则。山区由于地质条件复杂特殊，同时风荷载、雪荷载、冻胀力以及水力等因素都会对桥梁结构产生影响，因此在设计过程中必须根据多项因素进行桥梁桥台、桥墩、基础等下部结构以及桥跨结构、支座系统等上部结构进行针对性设计，并通过相应力学分析验算，确保设计方案满足技术规范以及安全要求。

（2）设计方案技术经济性好，易于施工以及后期养护管理。山区公路由于地形起伏崎岖，路线蜿蜒，线形布设以及纵坡设计困难，造价也相对较高，因此在山区公路桥梁的设计上应该分析各项技术经济指标，降低桥梁工程项目建设资金投入。同时，还应该考设计方案是否便于施工作业，中小跨径可以采取预制结构，大跨径桥梁尽量采用现浇结构，尽可能采用标准化、装配化的空心板、T梁、小箱梁等结构。施工材料也应该就地取材。此外，还应该增加便于后期桥梁裂缝处理、支座维修以及桥面铺装维修等养护工作的设计内容。

（3）造型美观协调。由于山区植被茂盛，景观优美，因此在桥梁设计中针对墩柱形式、上部结构应该与自然环境协调一致，增加桥梁结构设计作品的景观效果。同时，对于设计方案应该注意采取施工作业期间对山体、河流的环境保护措施，降低由于桥梁结构施工对原生态环境的影响。

2山区公路桥梁设计外业勘测

山区公路桥梁设计外业勘测是桥梁设计工作的第一步，也是基础数据资料的收集阶段。对于山区公路的桥梁外业测量而言，主要内容就是对桥址纵断面、河床比降、历史洪水概况、洪水水位以及形态断面等一系列现场数据的收集测量。由于影响桥梁跨径以及标高的主要因素就是地形条件，因此在外业勘测上主要是对桥址纵断面、墩台横断面以及山区公路局部地形图等内容。为了避免公路设计中桥梁出现基础落空的现象，在勘测中应适当的加密横断面，将纵横断面测线适当的外延。在外业勘测过程中应该分别测设出路线中心、两侧桥边缘，对于测量方法应该尽可能的使用GPS技术、全站仪测量以及摄影等技术，以提高坐标以及点位设计的准确性。

3合理的选择桥下部结构形式

对于山区公路桥梁设计，应该按照路线走向、地形地质条件，合理的选择墩台形式，确保桥梁下部结构的安全稳定，同时降低工程施工造价。在设计过程中应该对墩台高度进行控制，将桥梁跨径与墩高控制在0.618-1.0范围之内，对于河谷山沟较多、地形陡峭的桥梁设计，应该尽可能的减小桥台高度，这样虽然可能增加跨径，但是在方便施工以及减少工程质量隐患方面十分有利。

（1）桥墩形式。如果桥梁桥墩高度在35.0m以内，可以根据实际情况选择柱式桥墩、Y形桥墩以及薄壁空心墩等形式。对于柱式墩的形式选择上，方柱墩同等截面的抗弯刚度大、受力性能好，便于调整墩柱受力，但是墩柱与桩基之间连接必须通过桩帽，增加工程施工量，也容易造成边坡不稳定，在选择上应该根据地形条件，上部结构形式以及墩高综合选择。Y形桥墩施工稍显复杂，但是造价较低，而且相对于双柱墩能够减小两个墩柱之间的受力差异，有利于桥梁结构的稳定。对于沿山腰展布的中小跨径桥梁，为了减少墩台、基础产生的边坡开挖，避免由此造成的山体不稳定情况，可以采取独柱墩的设计方案，但是需要对墩高进行控制，一般不超过20m。对于山区整体式路基双幅桥，可以参考采用双幅双柱或者是门市框架结构。

（2）桥台。山区公路桥梁桥台最常见的形式主要是U形台、肋板台以及桩柱式台，其中最常用的主要是U形台，设计时应该根据地形条件合理的划分台阶。桩柱式桥台由于抗推刚度较小，因此一般适用于台后填土高度不足5m的情况。肋板台的适用范围更广一些，但是由于山区路线崎岖，地形陡峭难以设置锥坡的情况，采用桩柱式桥台或者是肋板台就会存在困难。对于地质条件不良的桥梁工程施工路段，一般需要在U形台下设置桩基。

（3）基础。对于基础的选择一般选择使用扩大基础或者是桩基础，由于山区地质条件一般相对较好，因此分离式扩大基础的应用较多。如果地质条件不良，采用扩大基础难以满足承载力的要求是，可以适当选择桩基础，桩基础一般为嵌岩桩、柱状或者是摩擦桩，在进行桥梁设计时应该根据施工邹业区域地质情况合理的选择。

4桥梁上部构造的设计

对于山区公路上部结构的设计尽可能的采用标准化以及装配化的设计方式，对于跨径小于30m的山区公路桥梁，可以选择使用空心板、小箱梁以及T梁等几种形式。其中空心板桥梁跨度一般是在10-20m的区间范围，主要适用于地形条件相对较好、墩高小以及桥长短的中小桥梁。对于跨度区间在30-50m范围，则一般采用先简支后连续的T梁形式。对于山谷较宽、深度较大的桥梁，则一般选择使用预应力混凝土钢构连续梁或者是大跨拱桥等形式。

其次，由于山区公路大多蜿蜒崎岖，对于线形曲线段的桥梁，在桥梁结构自重、偏心布置的交通荷载、汽车离心力以及与预应力的作用下，会对桥梁上部结构产生较大的扭矩力，对于这种形式应该尽可能的选择具有较强抗扭能力的整体闭合式箱梁。对于跨径比较大的路线曲线段的桥梁设计，则应该选择使用有利于悬臂浇筑施工作业的应力混凝土钢构连续箱梁，这也有助于提高桥梁的整体性、抗弯扭以及受力性能。对于跨越宽深山谷一般选择使用拱桥，以免设置高桥墩增加施工难度。拱桥拱圈结构可以选择使用劲性骨架混凝土或者是钢管混凝土结构。对于位于曲线段的桥梁，宜采用直拱肋以顺应平面线形，同时为了提高结构的整体性能，直拱肋的拱上建筑宜采用连续钢构体系。

结语

山区公路由于地形地质条件复杂，线形平、纵变化起伏较大，因此对于桥梁设计提出了较高的标准要求。山区公路桥梁设计人员应该深入实地现场勘测，收集完整数据资料，明确设计中需要综合分效率的因素，并注意施工作业的可操作性，优化山区公路桥梁设计方案，提高设计作品的适用性与技术经济性，确保山区公路桥梁建设通车的顺利安全、舒适、经济性。

参考文献：

桥梁设计分析例5

中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：

交通事业迅猛发展，公路建设进入黄金时代，随着公路总里程的增加，公路建设逐步由干线网高交通量路段向省际连接段和加密线方向发展，地形条件也逐渐由平原微丘向山岭重丘发展，设计施工的难度越来越大，对公路设计的技术、环保、安全等方面的要求也越来越高。本文笔者探讨了山区公路桥梁设计。

一、上部结构设计要点

山区公路，桥梁所占的比重较大，但一般情况下，特殊的大跨径桥梁相比较是少数。因此，对于数量众多的常见跨径桥梁，其设计原则就是尽量采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构。常用的大、中桥标准跨径有16m、20m、 25m、30m、35m、40m、50m，常用的中、小桥标准跨径有6m、8m、10m、13m、16m。横断面型式主要有空心板、预制T梁、预制小箱梁等.一般情况，对于跨径小于30m的桥梁空心板、预制T梁、预制小箱梁等结构形式均可以采用，对于跨径35m、40m、50m的桥梁，根据梁的受力特点，更宜采用T梁或者小箱梁。从造价上讲，20m跨径以下，用空心板截面的桥梁造价相对经济些，且空心板的建筑高度最低，对于较小跨径且桥梁净空不高时，空心板截面最适宜.从受力上讲，对于较大跨径40m、50m的桥梁，用T梁截面则更好。小箱梁无论从造价、施工简便性还是受力等各方面看，可以说是介于空心板和T梁之间的一种截面。因此，对于跨径25m-35m的截面，常采用的是小箱梁的结构形式。当然，也不排除因一些地区由于T梁施工技术的成熟性也常采用T梁截面。

二、下部结构设计要点

下部构造设计主要指桥梁墩台的设计.对于常见高度的桥墩，即墩高小于40m的桥墩多采用柱式墩或Y型薄壁墩，其中又以柱式墩最常用。柱式墩分圆柱和方柱。圆柱施工时外观质量易控制，且与桩基衔接方便，平原地区使用较多。但从美观角度来说，方柱棱角分明，与上构梁体协调，有一定的视线诱导性，较美观。从受力上看，截面积相等的圆柱和方柱，方柱的抗弯刚度要大于圆柱，受力优于圆柱，当体系为连续刚构时，方柱可以方便的调节两个方向的尺度来调整墩柱的刚度，从而达到调整墩柱受力的目的。从施工角度说，圆柱施工更简单，方柱与桩基衔接一般需增设桩帽，增加了工程量，而且对于山区地形横坡较陡，增设桩帽会增加挖方工程量，易引起边坡失稳。Y型墩施工较复杂，在墩高较矮时，从工程造价上考虑不经济。但Y型墩相当于独柱双肢，在墩高较高时，Y型墩只需一套模板，在山区地面横坡差异较大时，或地面情况受限无法采用双柱桥墩时，Y型墩则显示其优点。若地面横坡差异大，修建双柱墩则会形成“高低腿”，同一桥墩，两个墩柱受力差异较大，Y型墩则不出现此问题，同时，横坡差异大时，双柱墩的两套模板搭设费工费料，且对边坡稳定影响较大，Y型墩为独柱，不存在此问题。在墩高较高时，从造价上讲，Y型墩占有优势。因此，对于常见墩高，设计中采用哪种墩柱形式应根据具体地形、上部结构形式、墩高等综合考虑。

山区高速公路桥台一般采用重力式U型台、肋式台、柱式台。根据《墩台与基础》规定，U台控制的填土范围一般为4-10m，所以U台高度最好控制在10米之内。山区桥梁U台一个显著特征就是横向、纵向横坡陡，为了适应地形，减少开挖，节约圬工方量，U台设计时必须合理分台阶。桩柱式桥台由于抗推刚度小，当联长较长，台后填土较高时不宜使用，一般台后填土高度宜控制在5m以下，联长宜控制在150m以内。埋置式肋式台适用范围广一些，但也不宜太高，不宜超过12m。山区高速公路纵向地形陡峭，往往不能设置锥坡，这时采用柱式台或肋式台就会受到较大限制。当地质条件较差时，往往会出现U台下设置桩基的情况。

三、基础设计要点

在桥梁结构设计过程中，做好了上部结构设计、下部墩台设计之后，再下来的设计重点就是基础设计。任何结构物的基础都是与相应的地基相接触，因而设计人员在做基础设计时必须掌握各种桥梁基础结构方面的知识以及相关的工程地质方面的知识。山区桥梁，正是由于其工程地质方面的复杂多样性，导致了桥梁基础设计具有了相当的难度，再加上山区工程地质当中往往会遇到岩溶、滑坡、冻土、黄土等各种不良地质条件，就更加增添了基础设计的复杂性。工程设计人员在做工程设计时，应尽可能的做到环保优先，最大限度的减少对自然环境的扰动，在做基础设计时就更应精心设计，因地制宜的选择最适宜的基础结构型式。

1.基础工程的分类

基础根据埋置深度分为浅基础和深基础。将埋置深度较前(一般小于5米)，且施工简单的基础称为浅基础；由于淡层土质不良，需将基础置于较深的良好土层上，且施工较复杂的基础称为深基础。基础埋置在土层内深度虽较浅，但在水下部分较深，如深水中桥墩基础，称为深水基础，在设计和施工中需要作为深基础考虑。公路桥梁及其人工构造物首先考虑用天然地基上的浅基础。当需要设置深基础时常采用桩基础或沉井基础，我国公路桥梁现今最常用的深基础是桩基础。

2.山区桥梁基础工程的常见形式

对于山区公路桥梁，墩台基础形式主要有两类：钻(挖)孔桩基础(嵌岩桩或摩擦桩)和明挖扩大基础。在做设计时，应根据具体地基条件来选择基础形式。一般来说，对于地质条件较好的桥位处，指岩层或地基持力层埋藏位置较浅，一般不大于5米，且基岩稳定，山体平缓，基础边缘距坡面有一定安全距离的情况下，我们首先选择明挖扩大基础。小型构造物，如涵洞、通道，一般也考虑设计为浅基础，若地基持力层达不到承载力要求可考虑采用换填或夯实等方法对地基先进行处理。对于荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的地基持力层位置较深时，可考虑采用桩基础。桩基础的设计核心是在满足单桩承载力的前提下，以摩擦桩桩长作为控制指标；嵌岩桩一般取用双控指标：嵌岩深度和基岩强度。目前规范对嵌岩深度无明确要求，设计中一般取用2.5倍桩径。同时，对山区常见的陡坡位置，需按岩面陡坡的安全距离计算有效嵌岩深度，不小于3倍桩径。山区桥梁地质、地形条件复杂，在基础型式选用设计中应慎重考虑。

结束语

总之，我们作为设计者，应不断的丰畜桥梁建设理论和实践知识，对桥粱方案进行探入细致的研究分析，确定合理的桥梁设计方案以满足不断加速的山区公路建设和发展的需要。

【参考文献】

桥梁设计分析例6

中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：

1 概述

随着社会主义经济的繁荣，我国交通事业得到了前所未有的发展，大量的桥梁工程投入建设。在桥梁设计中桥梁位置的选择占有十分重要的地位，对于整个桥梁工程的安全和稳定都有较大的影响。因此，桥位选择必须认真贯彻党的方针政策，从政治、经济、国防的需要出发，结合当地的实际情况，全面考虑各种影响因素，经过深入的现场调查与勘测，选择几个可能的桥位方案，征求有关部门的意见；既要考虑当前的需要，又要照顾将来的发展，经过全面分析研究和经济比较后，再确定推荐方案。

2 桥位的测量

要确定桥梁的位置，首要任务是对现场进行详细的勘察，掌握科学的数据，在数据的基础之上绘制相应的图纸，主要包括以下几个方面：

2.1 桥位总平面图

是以较小的比例尺测绘桥位附近较大范围的总图，供布设水文基线、选定桥位与桥接线、布置调治构造物与施工场地等总体布置使用。根据测量范围大小的实际情况来确定平面图比例尺的大小。

2.2 桥址地形图

根据桥梁相关的设计参数来对桥址附近的地形进行测量，范围应该根据桥梁的实际设计需要来确定，从而绘制地形图。一般在桥轴线的上游约为桥长的 2 倍，下游约为 1 倍，在顺桥轴线的方向为历史最高洪水位以上 2m或洪水泛滥边界以外 50m。在绘制地形图的过程当中应该充分的考虑有可能对桥梁的设计产生影响的地形，进行详细的标注。如果有需要，可以对河底的等高线进行测绘。

2.3 桥址纵断面图

根据河流历史洪水位的实际情况，确定测量的范围，绘制桥址的纵断面图，为河滩路基以及桥孔设计提供参考。一般应测至两岸历史洪水位以上 2～5m 或引道路肩设计高程以上。当桥梁墩台位于陡峻斜坡时，应在桥位上、下游增测辅助断面。

3 水文调查、勘测及工程地质勘察

在此之前，为了对当地的气象资料有一个很好的了解，应该向当地的气象部门进行沟通，获取当地的历史气象情况。同时对桥位附近的现有桥梁和水工建筑物也应进行必要的调查。水文调查与勘测的目的在于了解河流的水文情况，为桥位设计提供必要的水文资料。一般情况下，应进行下列各项工作：a.水文站观测资料的收集；b.形态调查；c.水文观测及其它。其中，桥梁设计对于所在位置的水文情况具有较高的要求，需要对附近的水文情况进行详细的调查和测量，只有对附近的水文环境有一个详细的了解才能够进行桥梁建设。水文调查勘测主要包括以下几个方面的工作:第一，调查和收集现有的相关的水文资料，通过掌握现有水文资料能够有效的了解当地历史水文情况，可以提供有力的参考。第二，形态调查。第三，进行相应的水文观测，如果还有其它的要求，可以根据实际需要进行相应的测量。

工程地质勘察主要进行桥位区域的地质调查和测绘，地质勘探和测试，天然建筑材料的调查和料场的测绘，以及必要的试验工作。对于地质情况复杂的地基，配合设计和施工，进行施工检验，鉴定岩土地基特性，并提出处理措施的建议。最后，应编写工程地质报告，阐明桥位区域的工程地质条件，作出评价，提出建议。

4 桥位选择

桥梁位置的选择对于后期的施工以及施工完毕桥梁投入使用之后的安全性和稳定性都有直接的影响，因此在进行桥位选择时，应考虑下列各项基本原则：

4.1 基本原则

4.1.1 桥位服从路线的总方向并满足桥头接线的要求。4.1.2 应从政治、国防和国民经济发展的要求出发，结合公路、铁路、水利、航运、市政等各方面的近远期规划，尽可能互相协调配合。4.1.3 要照顾群众利益，尽量少占良田，避免拆迁有价值的建筑物，避免桥前壅水威胁河堤安全和淹没农田、村镇。4.1.4 应考虑到施工场地、材料运输、设置便桥等方面的要求，以及建桥后养护的方便。4.1.5 桥轴线一般应为直线，否则宜采用较大的平曲线半径和较小的纵坡。

4.2 水文和地形方面的原则

4.2.1 应尽可能选在河道顺直、水流稳定、滩地较窄较高、河槽较深且能通过大部分设计流量的河段上。4.2.2 应避免选在河岔、岛屿、沙洲、旧河道、急弯、石梁、汇河口以及容易形成流冰、流木阻塞的河段。更不能选在支流河口的下游，以免造成桥下大量淤积。4.2.3 桥轴线应尽量与洪水主流流向正交，宜设在河滩与河槽流向一致的河段上。否则，在不通航的河流上，当河槽流量占 70%以上时，则以河槽流向为准，当河槽流量占 30%以下时，则以河滩流向为准，介于两者之间时则以平均流向为准。4.2.4 与河岸斜交的桥位，应避免在引道上游形成水袋与回流区，以免引道路基遭受水害；不可避免时，应设置截水坝将其封闭。4.2.5 应考虑到河床在桥梁使用期限内可能发生的变形。

4.3 地质方面原则

4.3.1 应尽可能选在河床有岩层或土质坚实、覆盖层较浅的地段，避免选在岩层有断层，溶洞，石膏，侵蚀性盐类的地段，以及其它不宜于建造墩台基础的地段。4.3.2 应选在地质条件较好，河岸土质稳定的地段，避免桥头引道通过滑坍、泥沼及其它地质不良地段。4.3.3 地震区的桥位选择应按交通部颁发的有关规定执行。

4.4 航运方面的原则

4.4.1 应选在远离浅滩急弯的顺直河段上，其顺直长度，在桥轴线的上游不宜小于最长拖队或木排长度的三倍，顶推船队长度的四倍，在桥轴线的下游则不宜小于最长拖船队或木排长度的一倍半，顶推船队长度的两倍。4.4.2 一般应选在航道稳定、具有足够水深的河段上，如不稳定，通航孔布置应留有余地。4.4.3 桥轴线应与航迹线垂直（设计通航水位时），如斜交时，桥轴线的法线与航迹线的交角不宜大于 50，否则应增大通航跨径。4.4.4 在流放木排的河段上，宜选在码头、贮木场或木材编排场的上游。

4.5 其它方面的原则

4.5.1 在城镇附近的桥位，既要考虑城镇规划的要求，又要尽量避免通过市区；并应与治河、防洪、环境保护等规划相配合。4.5.2 在旧桥附近的桥位，一般宜选在旧桥的下游，如旧桥下抛有片石或有落梁等情况时，则宜选在上游，两桥的间距应根据通航、施工等的要求而定。选择桥位时，应注意保持桥梁和桥头引道线型的平顺性；一般情况下，桥梁和引道的平面线型最好都为直线，如两端引道必须设置曲线时，在两端桥头以外必须保持不小于规定长度的直线。在山岭和重丘区，若桥头地形复杂难以设置足够长的直线时，可允许从桥台起在引道上设置平曲线，也可以采用曲线桥型。位于平曲线上的桥梁，桥面的加宽和超高应按路线的同样要求设置，还需计入路线中心的圆弧和桥面中心的折线形之间的差值，且全桥应按最大加宽值予以加宽。

结束语

综上所述，桥梁的建设施工是为了适应不断发展的经济需求和人民日益提高的出行需要而组织建设的。为了保证桥梁建设施工的社会效益、经济效益以及环境效益等多方面的利益，在进行选址的过程中需要综合相关的经济因素、政治因素、社会因素和环境因素等，桥位选择是桥位勘测中的一项重要工作。桥位选择不但对桥梁的稳定、工程造价、施工与养护等有直接影响，而且与桥头的线路工程、当地的农田水利、建设规划、航运和群众利益等都有密切的关系。因此，桥位选择必须认真贯彻党的方针政策，从政治、经济、国防的需要出发，结合当地的实际情况，全面考虑各种影响因素，经过深入的现场调查与勘测，选择几个可能的桥位方案，征求有关部门的意见；既要考虑当前的需要，又要照顾将来的发展，经过全面分析研究和经济比较后，再确定推荐方案，为国家建设更多更好的桥梁，不断繁荣我国的交通建设事业。

参考文献：

[1]薛晓红，周凯.谈桥梁位置的选择[J].路遂木森林工程，2009-04-15.

[2]庄东一,崔克飞,刘洪昌.桥梁设计方案优选模型的研究与应用[J].珠江现代建设,2009(6).

[3]徐旭东.关于公路桥梁设计中标准图的合理使用[J].科技信息,2010(22).

[4]张清民.桥梁设计中若干问题研究[J].科技创新导报,2010(8).

[5]徐胜义，徐华伟.桥梁设计方案优选模型的研究与应用[J].山西建筑,2011(7).

[6]张炎培.关于公路桥梁设计中标准图的合理使用[J].现代建设,2010(22).

桥梁设计分析例7

在桥梁建设过程中，应重点关注其抗震能力。为了设计出抗震性能较强的桥梁，相关工程师应不断深化对隔震设计的研究，以降低地震产生的经济亏损与人员伤亡。在进行桥梁设计与隔震设计时，应在理论联系实际的基础上，综合考虑多方面要素，展开分析与研究，找到合理的抗震理论。

1桥梁工程隔震技术的原理与特征

1.1桥梁的隔震设计

在进行道路建设时，桥梁是重要的连接装置，需要对其制定科学且合理的设计方案，从而不断提升桥梁工程的安全与抗震能力，可以从如下几个方面展开详细处理。首先，应做好充足的前期准备工作。众所周知，桥梁的抗震能力受到各个方面要素的影响，比如地质、气候等，在桥梁隔震设计过程中，应充分考察各个相关要素的实际情况，并获取精确的考察数据，之后精准计算出桥梁的隔震设计周期。其次，加强桥梁隔震装置的应用稳固性。隔震装置对于隔震设计而言十分重要，应给予充分的重视。在设计桥梁隔震装置时，只要发现桥梁上部结构存在移动情况，就应立即进行处理，保证桥梁的安全，合理规避安全事故的发生；要想全面提升抗震装置的有效性，应对相关设计规范进行优化，从而制作出高质量的隔震装置。最后，改善桥梁的抗震能力。在设计桥梁工程的抗震能力时，应严格根据相关法律文件展开设计工作，并保障符合具体需要，同时在设计具有抗震能力的桥梁过程中，其强度应高于普通桥梁。

1.2隔震设计基本原理

建设桥梁工程时，应大量采用隔震技术，其设计原理是为了减弱地震对桥梁工程产生的重大危害，进而降低主体结构的损坏程度，提升桥梁抗震能力。同时，应完善隔震设计方式，确保提升桥梁抗变形能力与强度。还可应用防震设计方式与柔性设备来降低地面移动与结构部件间的联系所引发的桥梁变形现象。如果出现地震或其他自然灾害时，桥梁工程显著低于地面的反应速度，如此有利于降低桥梁工程受损程度。在桥梁工程设计过程中，运用隔震设计手段，能有效消除地震灾害引起的负面影响，地震出现时，造成的破坏性能量会不断向桥梁结构进行传递，能够有效减弱其带来的负面影响。此外，工程师在进行桥梁工程抗震设计时，应按照如下原则进行设计：首先根据场地的实际情况，合理设立隔震等级；其次，桥梁设计人员还应建立相应模型开展对隔震装置以及桥梁主体架构的模拟研究，利用合适的相关理论模型，得到最接近施工实际的受力数据，以确保桥梁的安全性。

1.3隔震设计的技术特征

在桥梁工程隔震设计过程中，其主要目的是提供良好的桥梁结构设计理论。在桥梁工程结构的相关隔震设计过程中，应将桥梁的各个部分单独设立隔震设施，要特别关注在此过程中采用柔性支柱，进而保证结构的完好无损，保证有效降低桥梁构部件的损坏。设置隔震装置是隔震设计中最简单且基础的部分，应强化隔震设备等效阻尼与刚度的计算，并保证选取合适的隔震装置。在隔震设计过程中，还可以通过辅助附属结构展开相关工作，同时，在开展设计工作时，务必精细化处理相关细部设计，确保提升桥梁建筑的抗震能力。附属结构主要包括伸缩缝装置与防水落梁装置等[1]。

2桥梁工程中隔震设计的要点探讨

2.1隔震装置的设计策略

在设计桥梁过程中，设立隔震装置是完成隔震设计的基础，优化隔震装置并改善主体结构构件的设计是其重要组成部分，进行隔震设计其主要部分是设立良好的隔震装置。为提升桥梁抗震能力，应最大程度地运用隔震装置提升结构周期来减弱地震能量，进而减弱结构响应。如今，我国重点使用弹性反应谱法进行隔震装置设计，此方法被广泛使用，并且能达到较好的应用成效。这是由于该方法所应用的相关理论等通俗易懂，而且能够根据行业规范进行有效约束，进而确保设计精度的准确性。将隔震装置主体进行优化设置，可以大大减小隔震装置被地震袭击后遭受的震荡变形。隔震装置自设计到运行的每一个步骤均需要参与其中。为了有效提升桥梁工程抗震性能，应不断学习先进的隔震技术。桥梁设计工程师应掌握隔震装置设计的隔震原理及相应周期等重点内容，提升桥梁建筑的抗震能力，进而提高其安全性能。在实际计算过程中，已有的计算方式存在较大偏差，相关设计人员应合理规避这一问题，寻找能够精确计算桥梁结构反应程度的方法，进而制定有效方案，提升桥梁设计的科学性。在设计桥梁隔震装置过程中，也应重点关注桥梁的附属结构，比如限位装置、防落梁装置等，应开展对地震灾害与动力过程的相关分析，从而得出细部构件对桥梁结构动力响应程度与隔震成效的影响程度。然而实际情况下，由于附属结构计算公式难以快速计算，大部分工作人员忽视了细部构件的作用。

2.2隔震设计的相关原则

在进行桥梁工程设计时，应设计完善的桥梁隔震装置，以提高桥梁的抗震能力。要想有效提高桥梁的抗震能力，应按照如下原则进行隔震设计：第一，采取实地调研的方式检查其隔震设计是否合理，桥梁工程已有的隔震设计是否适当，以及运用这一体系提升震后能量吸收能力的判断依据等。在设计相关的隔震策略时，应尽量选择结构简便并且能有效加强隔震能力的设备。第二，应选择对称结构以预防由于地震引发的桥梁倒塌现象。在加入相关隔震策略后，应转变其结构周期，预防地震引起的共振作用，进而减弱桥梁遭受的地震冲击力，增强稳定性与防震功效。第三，应重视桥梁的整体性能，如果桥梁整体能力较弱，则不能充分体现结构的空间作用，极易导致结构与非结构的相关构件被震掉。应尽可能选用持续不断的上部结构，并使用能提高结构整体性能的连接方式，于所有连接点制定减震措施，进而高效地提高桥梁稳固性。第四，在进行具体抗震设计时，应制定构造措施，采取冗余的方式，加强桥梁结构的抗震能力。如此能有效地提升桥梁的安全与稳定，最大化规避桥梁坍塌的情况[2]。

2.3隔震设计的相关方法

首先，可以采用桥梁延性控制方法加强桥梁结构抗震能力，这种方式主要利用结构确定相关部位的塑性变形，从而有效抵御地震作用。通过相应部位的塑性变形，能够减弱地震能量并增加结构周期，进而降低结构反应。由于地震作用致使弹性结构设计并不符合具体情况，且具有较低的性价比。存在严重的地震灾害时，容许结构进入塑性，进而产生局部塑性变形，此时可以通过结构延展性展开有效抗震。在地震出现概率较低的地区，设置延性结构能够有效节约成本。然而这种方法在具体应用时仍存在一定的限制，原因是地震强弱引发的灾害等级不一定，并且在不同地震作用下，桥梁的抗震能力不确定，在产生地震时，所造成的严重破坏力会影响桥梁结构构件的功能，严重会引发桥梁结构构件失效，进而造成桥梁坍塌。其次，在进行抗震设计时，还可采用减隔震技术有效提升桥梁的抗震能力。当出现地震时，隔震支座与阻尼器能快速降低震力，减小桥梁上部结构响应，从而提升桥梁结构的抗震能力。通过选择摩擦力小的滑动摩擦型减震支座（此类支座是由不锈钢与聚四氟乙烯材料制成），水平地震作用会引起上部结构的横向移动，致使支座间存在滑动摩擦力，上部结构到下部结构会出现很大的地震力，致使支座出现最大摩擦力，支座移动使力量减弱的同时，材料间的相互摩擦力又使得部分地震能量被削弱。然而这种支座不能主动恢复原位，并且上下结构造成的位移大，不易掌握支座响应时的相关性质，因此应与阻尼器或其他支座共同使用[3]。最后，在减隔震设计过程中，要想充分展现减隔震装置的减耗能作用，应在减隔震装置中加入非弹性变形与耗能环节，如此能有效避开下部结构的屈服作用，并确保下部结构刚度高于减隔震装置的水平刚度。在设计过程中，应考虑上部与下部结构的相关特性。总之，在开展结构延性抗震设计过程中，提升延性的方法之一是加大相应结构断面尺寸与配筋比率，能有效降低纵桥向地震作用。在严重地震灾害作用下，使用减隔震装置能够减弱固定墩和主梁间的刚性约束力，极大减弱桥墩的地震响应，然而利用桥墩梁会使相对位移变大，应建立合适的阻尼装置与构造策略，来掌控桥墩的相对位移。

3结语

总之，桥梁专业设计人员应提升自身隔震设计意识，掌握隔震设计相关理论知识并运用到实际建设中，进而有效改善地震对桥梁的冲击作用。在我国社会主义市场经济体制不断完善的背景下，桥梁工程快速转型，要最大程度地提升桥梁结构质量，工程师应按照桥梁场所、结构特征等开展隔震设计工作，来提升其抗震能力与稳固能力。工程施工单位与设计单位，也应主动选取有效的设计理论与隔震技术，以提升有关桥梁工程的抗震能力与安全性能，进而确保桥梁工程的快速进步与发展。

参考文献：

[1]纪丹琳，乐玥.桥梁设计中的隔震设计要点分析[J].交通世界，2020（33）：66-67.

桥梁设计分析例8

Abstract: with the increasing range of long-span Bridges, long-span steel box girder bridge deck pavement of the conditions of use, the construction technology and quality control, is a special requirements, and there is no bridge deck pavement widely recognized by the design method. This paper lists commonly used long-span steel bridge deck pavement design process, in order to ensure that the shop installs the design and construction of success.

Keywords: long-span bridge; Bridge deck pavement; Asphalt money pack layer; Design method

中图分类号：U443.31文献标识码： A 文章编号：

1桥面铺装设计的内容

1.1综合分析桥梁建设当地的气候环境，把温度变化考虑到设计中去，同时还要分析当地的交通条件，车流量和重载情况，并给出有针对性的设计方案。

1.2对大跨径钢桥面铺装层常见的早期破坏类型进行调查分析，根据最容易出现的破坏形式选择相应的铺装材料和结构参数，并提出钢桥面铺装设计指标。

1.3通过对选择的材料进行试验，分析材料的强度等参数是否能满足设计要求，通过对桥面铺装体系的拉拔试验、层间剪切试验等确定防水粘结层材料参数。

1.4通过对设计桥梁的有限分析，得出理论上的力学参数，并与设计指标比对，用以验证铺装结构现场试验的数据是否达到材料性能参数。

1.5通过铺装混合材料的车辙试验和疲劳试验，作出力学分析，并对铺装层材料的选取和铺装结构的设计做出完善。

1.6根据上述材料与结构参数，分析出钢桥上的力学分析结果，划分行车道分布并进行施工组织设计。

2大跨径钢桥面铺装体系受力特性

大跨径钢桥面铺装体系受力特性有：较高的铺装层强度及合理的厚度；优良的层间钻结性能；优良的高温稳定性、低温抗裂性；优良的适应钢桥面板非周期性变形，即变形稳定性；较好的耐久性，即较好的抗老化性、水稳定性和杭疲劳特性；优良的平整性、抗滑性及耐磨性；良好的防水防渗透性能；可靠的施工工艺与质量控制。

3钢桥面铺装的主要结构形式

钢桥面铺装的主要结构形式有：热拌沥青混凝土或改性密级配沥青混凝土；以德国和日本为代表的高温拌和浇注式沥青混凝，以及以英国为代表的沥青玛蹄脂混凝土；德国和日本等国采用的改性沥青；以中国和美国为代表的环氧树脂沥青混凝土。

按照沥青混合料铺装结构可分为三类，即同质单层、同质双层与异质双层结构，具体的结构组合形式:单层浇注式沥青混凝土；上层密级配沥青混凝土+下层浇注式沥青混凝土，以日本使用的最多；上层密级配沥青混凝土+下层改性沥青SMA，德国和日本均有使用；上层改性沥青SMA+下层浇注式沥青混凝土，以德国使用的较多；上下层分别采用不同粒径规格的改性沥青SMA；上层环氧沥青混凝土+下层浇注式沥青混凝土，是中国新创铺装形式；双层环氧沥青混凝土。

4大跨径钢桥面铺装设计步骤及流程

根据大跨径钢桥面铺装的受力特点和使用要求结合桥面铺装的研究成果，其设计流程如下图所示。大跨径钢桥面铺装设计内容主要包括结构设计和材料设计两个方面。

大跨径钢桥面铺装步骤流程图

5钢桥面铺装层材料设计分析

5.1铺装混合料的设计

沥青混合料组成设计的主要任务是选择合适的材料、矿料级配、沥青等级和沥青用量。设计的总目标是确定混合料的最佳沥青用量，以满足路用性能的要求。目前国内沥青混合料组成设计主要以马歇尔试验为主，并通过车辙试验对坑车辙能力进行辅检验。但是鉴于马歇尔设计方法存在的不足和缺陷，国内外道路研究都在致力于探索、研究新的沥青混合料。设计方法有:沥青混合料综合设计方法、沥青混合料设计方法和美国旋转压实剪切试验机设计法等。根据桥面铺装的特牲以及混合料体系的差异，形成了与铺装沥青混合料类型相对应的设计方法，浇注式沥青混合料设计、环氧沥青混合料设计，其中改性密级配沥青混凝土采用常规的马歇尔方法。

5.2性能试验

原材料、混合料设计以及铺装层路用性能的检验主要通过一系列的性能试验完成。在混合料设计过程中铺装材料的性能包括原材料性能、混合料性能以及复合结构性能共大类，性能试验则与之相对应。常用的铺装材料有热拌沥青混凝土或改性密级配沥青混凝土；浇注式沥青混凝土；改性沥青环氧树脂沥青混凝土，每一种铺装类型的原材料和混合料的性能指标都各成体系，其作用是为该铺装体系的合理设计提供保证。

5.3新型钢桥面铺装材料研发

由于钢桥面铺装苛刻的使用条件，对其组成材料的要求很高，因此目前大跨径桥面铺装混合料均采用进口沥青作为结合料组分，这样就大大增加了桥面铺装的建设和养护费用。由于我国在建桥梁包括很多跨径大、铺装面积大的桥梁，因此加大了现场铺装的困难，而美国较多地采用工厂施工现场装配的方案完成大跨径桥梁的铺装工程，如金门大桥在更换钢桥面板时，就采用工厂施工铺装的方法。不仅提高了工作效率，而且保证了铺装工程的施工连续性，从而实现更严格的工程质量控制。

6桥面铺装的设计指标

6.1环境参数的影响

环境参数中最能影响到我们铺装层性能的当属温度参数，在公路设计中通常可以根据设计规范找到沥青路线的气候分区来确定当地工作温度的范围和材料的选取及用量等信息，但是钢桥面铺装设计受到温度的影响要远远大于同地区的公路。这是因为在钢桥面铺装休系中，钢箱梁的特殊结构导致内部不通风，温度要比路面高10℃左右，导致桥面铺装层的工作温度要高于普通沥青路面，同样在低温的情况下，钢箱梁的温度也会更低，这对铺装层的工作温度范围要求就更广了，这也对铺装层材料的选取提出了更高的要求。

6.2交通参数的影响

铺装设计中的交通参数是需要根据当地的交通情况来确定车辆的大小比例，超载车辆的比例等，通过这些实际情况来决定设计荷载用的车辆轴重，轴载累计作用次数等，根据《公路工程技术标准》，荷载作用面积为单矩形200mm× 600mm,轮胎压力0. 7MPa，并且考虑冲击作用。由于桥面铺装体系的力学特殊性，在荷载作用下局部效应比较明显，而单矩形荷载不够准确，因此利用双矩形荷载在桥面铺装设计中更为适应，而且当轴载较大时，轮胎与地面的接触面积更接近矩形。

6.3铺装结构破坏控制指标

根据前面对钢桥面铺装破坏类型的分析以及各种材料特性可知，在车辆荷载和自然环境因素的共同作用下，钢桥面铺装会有不同的破坏方式；对于使用双层浇筑式沥青混凝土以及双层改性沥青SMA等热塑性沥青混凝土铺装材料而言，行车荷载作用会比较容易产生疲劳开裂、超载作用会产生一次性断裂破坏。而且高温车辙、拥包、推移和低温开裂等破坏也经常发生；对于环氧沥青混凝土等热固性材料铺装而言，主要破坏形式是疲劳开裂和一次性断裂破坏。

在设计中要综合考虑南方高温多雨和北方低温干燥的气候特点，合理针对不同地区常见的不同破坏形式，对于铺装层的疲劳开裂、一次性断裂和铺装层钢板之间的剪切破坏为主的破坏形式时，要把铺装层上下表面的最大拉应力(应变)，铺装层与钢板之间的最大剪应力和铺装层表面挠度等作为设计控制指标；而针对疲劳开裂、挠曲破坏、局部冲压破坏和高温稳定性不足引起的破坏为主要破坏形式时，应该把最不利荷载位置下铺装层表面的横向拉应力(应变)，纵向拉应力(应变)，最不利荷载位置下加劲肋上铺装层的相对变形、最不利荷载位置时铺装层内的剪应力作为力学控制指标。

6.4铺装材料设计指标

通常桥面铺装材料采用改性沥青混凝土,浇筑式沥青混凝土和环氧沥青混凝土三种，相比较而言，环氧沥青混凝土铺装材料的指标要求最高，不仅具有更高的温度使用范围，而且温度敏感性小，强度也很好，在高低温性能比较均衡，因此，环氧沥青混凝土是最适合用作桥面铺装材料的。

7结语

通过钢桥面铺装的损坏现象进行分析，提出桥面铺装的设计指标，综合考虑环境环境因素、交通因素、材料因素以及针对经常出现的破坏形式作出钢桥面铺装体系的结构设计，并列出常用的大跨径钢桥面铺装的设计流程。

参考文献：

[1]张晓春.大跨径钢桥面铺装理论与设计的研究进展[J].东南大学学报，2002(3).

[2]黄卫.大跨径桥梁钢桥面铺装设计[J].土木工程学报2007(9).

桥梁设计分析例9

Abstract: in view of the bridge design process of load transverse distribution coefficient error of the prevailing situation, this paper briefly introduces the bridge load transverse distribution coefficient calculation, the bridges are analyzed, discussed the spatial numerical method for load transverse distribution coefficient calculation method and application, simple application spatial numerical methods by means of ANSYS and other large open finite element software for calculating transverse load distribution method.

Key words: Design of the bridge; transverse distribution coefficient; calculation method; parameter study

中图分类号：K928文献标识码： A 文章编号：

引言

作为公路桥梁设计重要组成内容的横向分布系数，其计算一直采用近似的方法，得到的计算结果同实际值之间有着一定误差存在。但是随着计算机技术和有限单元法理论分析广泛应用于桥梁设计的发展，针对桥梁荷载的横向分布系数计算原理已经能有效较准确地建立桥梁结构模型，从理论和方法上寻求突破的研究日新月异。鉴于此，本文通过在简要介绍相关理论和方法的基础上，对应用较为广泛的空间数值方法进行比较，并应用空间数值方法通过相关的程序软件应用于横向分布系数计算的方法介绍来描述这些理论。

桥梁荷载的横向分布系数计算原理

进行桥梁内力计算的时候，需要使用表征荷载的横向分布程度情况这样一个系数m同人群、车辆等轴重或者试验中的加载荷重相乘得到表征人群荷载、车辆等轴重或者外加荷重在计算主梁上分布最大的荷载值，从而便于单片梁内力的求解，其中称m为荷载横向分布系数。横向分布系数在考虑车辆载荷的时候就要求出单一梁上的k点截面内力，根据这一根梁的横向分布影响曲线，求出桥梁横向车轮荷载传递分布形成的梁上总荷载。根据k点截面内力的影响线算得车辆分布载荷作用下产生梁内截面最大内力值，通常该荷载值同轮重和位置有关，横向分布系数m同轴重乘积即为该内力最大值。基于荷载横向的分布影响线依据荷载最不利组合进行布载定位，接着对荷载各位置上对应的影响线纵向坐标值进行求和即可得到横向分布系数。然而桥梁上的荷载是空间问题，必须将其计算转变成为平面计算问题才能便于运算，这个过程便采用了近似处理的方法，避免实际空间中沿横向的荷载在桥面板同多道横隔梁复杂传递情形的考虑。大量的理论实践经验表明，在沿横向挠度关系分布均匀时，确定的横向分布规律具有很好的精确度，较少存在误差，但是实际桥梁设计中所考虑的情形更为复杂，横向分布系数m的误差就不可避免。

板桥梁的理论分析

在进行桥梁结构设计的计算过程中，主要是通过求解桥梁跨中央处截面最大弯矩M和桥梁端部截面最大剪力Q，但实际上由于实际桥梁具有多根主梁而且连接以刚接为多，因此要精确进行活荷载弯矩和剪力计算其实是相当困难，为了解决这个问题，通常采用荷载的横向分布方法予以简化近似计算。在考虑不计横向结构联系作用的假设，也就是认为桥面板都是分开布于主梁之上，独立考虑成简支梁，继而使用杠杆原理方法对横向分布的荷载进行计算。现有的计算都是采用此类方法计算荷载，进而求出靠近主梁支点位置处横向分布系数，从实际情况分析，但是这一偏安全的实践方法经济型较差，造成了一定的浪费。第二类计算理论称为刚性横梁方法，其也是梁格方法的一种，就是通过视梁桥为主梁同横梁构成的梁格系统，荷载由一根主梁通过横梁传至其他主梁，这时候主梁弹性支承横梁抗弯惯性矩。该方法又称为偏心压力法，因为其将横梁抗弯惯性矩设置成为一个大数，在桥梁较窄的情况下中间横梁弹性挠曲变形跟主梁比起来可以忽略不计，所以这种连续刚体的荷载计算方法求得横向分布系数具有很好的可行性，其具有计算简捷，感念明确等特点，桥梁设计中使用较多。第三种为使用现浇混凝土进行纵向的企口缝连结而完成的装配式板式桥梁，因其联结的刚度较为薄弱，将其结构受力状态近似成为横向铰接形式狭长板，被称为铰接板方法。还有一种计算理论就是基于铰接梁方法，假设接缝在竖向荷载作用之下一方面传递竖向的剪力，另一方面也传递横向的弯矩，横向为采用刚性连接赘余力操作，形成的整体板桥跨结构，相应的即称为刚接梁方法。

实用的空间数值方法

目前对于桥梁设计计算各个项目中都逐步引入了计算机软件程序操作，较为复杂的横向分布系数计算更是如此，工程分析领域现在获得最广泛使用数值计算方法的有限单元法，其在桥梁横向分布系数的计算中可以发挥巨大的优势。有限单元法是先将桥梁进行单元离散，然后对各个单元建立平衡方程、协调方程、物理方程以及边界条件等，进而计算所需值，现在最常用的离散形式包括空间梁单元法、三维实体单元法、梁格法和板桥单元法。

空间梁单元法是进行结构的一维离散，这种方法可以直接有效地得出所要计算的截面变形及内力，但是限于离散形式和基本假设，这种方法较难以分析宽箱梁，而且对内力横向分布的考虑不全面。而三维实体单元法是离散结构成为较小三维的实体单元，其模拟各类型复杂截面构件和构件之间连接情况非常真实，因其充分考虑了翘曲、剪力滞后和畸变等情况影响，分析受力复杂部位的局部应力状况非常方便。对于精度要求不严格时，可以通过采用梁格法直接分析平面同实体相结合的设计方法较为简洁，其模拟桥梁的上部结构是根据等效的梁格系统进行，但是难以真实模拟较为复杂的横向连接结构。目前桥梁上部结构分析最为通用的是板壳单元法，其对空间复杂的结构使用板和壳单元进行离散，当板和壳单元达到一定的细密程度时，分析桥梁结构任意受力行为皆可。

图1 桥梁构造示意图型

图2 采用梁格法设置结构进行横向分布系数计算示意图

桥梁工程设计的空间数值方法大量牵涉各种大型软件的应用，其中融合了结构、电磁场、声场和流体分析于一身的大型通用有限元分析软件ANSYS使用最为广泛。ANSYS程序凭借其丰富的材料和单元库，可以进行全桥梁的仿真分析，不受桥梁结构形式的限制，通过各种荷载工况组合分析，对各种因素影响之下桥梁综合的特征反映更加精确、更加全面且更加具体。运用ANSYS的参数化程序设计语言APDL，可以给予ANSYS软件平台进行计算机程序模型模拟，实现横向分布荷载的模拟分析计算。空间数值方法计算横向分布系数主要分为建立模型，调整系数、模型计算和分析结果几个步骤，以梁格法为例，上图1为某桥梁结构的示意图。建立好模型之后按照梁格法的原则划分网格，接着在桥梁跨中截面位置施加单位荷载，即P=1，如上图2所示，继而计算出梁跨中的挠度值。进而通过结构力学的位移互等定理求得跨中挠度横向影响值ω，根据为单位影响值ω除以总的影响值ω的关系即可计算出各梁处竖向值。通过可以做出主梁的横向影响线，即可布置横向的最不利位置荷载，进而求出与之相对应的主梁跨中荷载横向分布系数m。

结语

随着计算机技术和有限单元法理论分析广泛应用于桥梁设计的发展，针对桥梁荷载的横向分布系数计算原理已经能有效较准确地建立桥梁结构模型，从理论和方法上寻求突破的研究日新月异。文章通过分析桥梁荷载的横向分布系数计算的原理出发，对应用较为广泛的空间数值方法进行比较，并应用空间数值方法通过相关的程序软件应用于横向分布系数计算的方法介绍来描述这些理论，提出运用空间数值方法借助ANSYS等大型开放有限元软件进行横向分布系数计算的方法，为同类桥梁设计所提供理论参考。

参考文献：

桥梁设计分析例10

Abstract: urban bridge under earthquake effect, destroy form is complicated, this is largely because of the seismic design method of the mechanism behind and seismic caused by a lack of understanding; This paper based on the standard aseismatic design bridge, the level 2 seismic fortification principle, through the bridge finite element calculation, in a certain city Bridges in seismic behavior under stress is analyzed, and the structure of the piping components and ability to protect components for the corresponding design, given the corresponding conclusions and recommendations.

Key words: the city viaduct; Space grillage finite element model; Seismic design; Ability to protect structures; and Ductility protection components

中图分类号：TU973+.31文献标识码：A文章编号：

0引言

地震多发生于板块交界处，实际上是板块相互作用的结果。地震多发地域，地震等级高；同时，处于沿海地区还会引起海啸、火山喷发，这会造成了较大人员财产损失。

公路工程设施中，桥梁的破坏影响最大，修复困难，导致交通中断。公路桥梁与城市高架桥破坏特点来看，破坏形式复杂多样，主要破坏与成因有以下几种：上部结构落梁；桥梁横向倾覆；桥梁基础破坏；混凝土墩柱破坏。从以上破坏原因可以看出，桥梁震害的原因在很大程度上由于抗震设计方法的落后及对抗震机理认识不足造成的 [2]。因此，本文立足于二级抗震设防目标，通过对某城市高架桥方案进行有限元分析，计算该桥在地震作用下受力特性，检验该桥设计的可行性和合理性。

该桥为城市高架桥，采用4x30连续梁结构。该桥经地质勘察，基岩的地震动峰值加速度为0.10g，受覆盖层放大作用的影响，拟建场地地震动峰值加速度为0.20g（相当于我国地震基本烈度8度）。

1有限元分析计算模型

采用Midas/Civil 2010软件进行计算分析，对结构模型进行加速度反应谱分析计算，同时考虑水平向（Ex、Ey）和竖向（Ez）三个方向的地震作用，模态组合采用SRSS法。

全桥考虑土-下部结构-上部结构的共同协同工作抵抗纵、横桥向地震作用。真实模拟桩基础，

利用土弹簧模拟桩－土相互作用；根据《公路桥梁抗震设计细则》的6.3.7条，计算支座等效刚度；模型考虑 效应。

1.1设防目标及反应谱

设防目标：E1地震作用下，一般不受损坏或不需修复可继续使用；E2地震作用下，应保证不致倒塌或产生严重结构损伤，经临时加固后可维持应急交通使用。

根据《抗震细则》[1]的9.3.6条规定，混凝土梁桥、拱桥的阻尼比不宜大于0.05，因此在这里取阻尼比为0.05。

本桥E1、E2作用均可采用SM/MM分析计算方法。

抗震分析采用多振型反应谱法，水平设计加速度反应谱S由下式（规范5.2.1）确定：

式中：Tg―特征周期(s)；

T―结构自振周期(s)；

―水平设计加速度反应谱最大值；

Ci―抗震重要性系数；

Cs―场地系数；

Cd―阻尼调整系数；

A―水平向设计基本地震加速度峰值。

反应谱拟合的相关参数见下表：

表1 反应谱拟合相关参数表

类别 Tg Ci Cs Cd A

E1地震 0.35 0.5 1.2 1.0 0.20g

E2地震 0.35 1.7 1.3 1.0 0.20g

1.2支座的选取

由《公路桥梁抗震设计细则》第6.3.7条，抗震分析时考虑支座的影响。根据基本组合情况下，选取铅芯橡胶支座。

支座采用铅芯橡胶支座，根据基本组合情况得到支座的承载能力采用6.5MN及过渡墩3.0MN橡胶支座。以等效刚度及等效阻尼模拟。

铅芯橡胶制作是在桥梁上部结构和下部结构之间设置的减震系统，以增大原结构体系阻尼和周期，降低结构的地震反应和减小输入到上部结构的能量，以达到预期的防震要求。

1.3基础模拟

抗震模型中考虑桩土的共同作用。根据等代结构顶面的各种变形与实际结构的相应变形相等的原则，在墩底设置2个水平向弹簧支承刚度，1个竖直向弹簧支承刚度，2个水平转动弹簧支承刚度及1个扭转弹簧支撑刚度。

经计算得墩底约束刚度向量为：（SDxSDYSDZSRxSRySRz）=(153000 153000 725000 28200002820000673000 )KN/m或KNm/rad

全桥模型如1所示

图1全桥整体模

1.4梁桥延性抗震设计和能力设计

延性构件和能力构件设计原则的基本思想在于：通过设计，使结构体系的延性构件和能力保护构件形成强度等级差异，确保结构构件不发生脆性的破坏模式。

钢筋混凝土墩柱桥梁，抗震设计时，墩柱宜作为延性构件设计。桥梁基础、盖梁、梁体和节点宜作为能力保护构件。墩柱的抗剪强度宜按能力保护原则设计。

2计算结果分析评价

2.1E1地震作用分析结果

设防目标E1地震作用下，通过结构分析，得出结构在地震荷载作用下结构内力图。

恒载+E1作用下桥梁内力图如图2和图3所示

图2 恒载+E1偶然作用下整体模型顺桥向弯矩图

图3 恒载+E1偶然作用下整体模型轴力图

根据E1地震作用下最大弯矩对应的轴力进行配筋设计，桥墩拟采用36根25mm的钢筋。

表2 E1纵、横桥向激震桥墩强度验算

位置 轴向 弯矩 弯矩- Nu Mu 主钢筋

柱底

顺桥向 -3919 2846 ―― 4311 3132 36Φ25

柱底

横桥向 -5342 ―― 2467 5877 2715 36Φ25

（单位：弯矩(kN*m)、轴力(kN)）

根据上面的表格可以看出，所配钢筋满足E1地震作用的强度要求，且在弹性阶段范围内，满足规范所要求的E1地震作用下一般不受损坏或不需修复可继续使用。

2.2E2地震作用分析结果

以E2地震作用下B类桥梁设防的目标可以看出，结构在此阶段内应保证不致倒塌或产生严重结构损伤，经临时加固后可供维持应急交通使用。因此，以桥墩作为延性构件设计。选择地震中预期出现的弯曲塑性铰的合理位置，保证结构能形成以个适当的塑性耗能机制；通过强度和延性设计，确保潜在塑性铰区域截面的延性能力。在该阶段内，选择墩底作为塑性铰，释放能量，延长结构周期，以达到抗震设防目标。由MIDAS材料及截面特性的弯矩-曲率曲线计算功能计算截面屈服弯矩My。整体模型在E2地震作用下柱底截面设计轴力为2211.75KN，截面为140cm圆柱，配36根HRB335，直径25mm主筋（配筋率为1.15%），由程序的材料弹塑性特性计算工具得到如下结果：

由上图可得柱底塑形铰屈服弯矩My = 4183kN.m，柱横桥向有效刚度：

柱有限刚度系数为0.049/0.188574=0.259。

当该桥墩出现预期的弯曲塑性铰的构件后，必须确保其不发生脆性的破坏模式（如剪切破坏等）。对于该桥墩柱顶、底塑性加密区2m范围内，箍筋拟采用直径14mm,HRB335钢筋，间距10cm；其它截面箍筋间距不得大于20cm，经过验算，可知其满足抗剪设计承载能力，不会发生脆性破坏。

2.3E2地震作用下能力保护构件设计

该桥墩出现预期的弯曲塑性铰的构件后，对于桥梁的下部结构桩基础而言，则必须保证在运营过程中始终不发生破坏，桩基按能力保护构件设计。

表3 E2地震作用下桩基强度验算

位置 轴力

(kN） 弯矩

(kN*m) Nu

(kN*m) Mu

(kN*m) 主钢筋 是否

满足

桩身 2211.8 4978.2 2439 5476 36Φ32 满足

在进行结构抗震设计时，不但要保证结构抗震的强度，更要保证墩柱的延性和变形耗能的能力，构造上除要有保证强度与延性充分发挥的措施，还必须满足结构的变形能力。

3结论

对于地震作用下其它危害，结构可通过构造措施防止结构落梁；另一方面，可设立铅芯橡胶支座，增大原结构体系阻尼和周期，降低结构的地震反应和减小输入到上部结构的能量，以达到预期的防震要求。地震荷载作用下，结构弹、塑性分析表明，现设计分离式30m连续箱梁下部墩柱的结构构造及配筋满足规范要求，达到设防目标： E1地震作用下，一般不受损坏或不需修复可继续使用；E2地震作用下，应保证不致倒塌或产生严重结构损伤，经临时加固后可维持应急交通使用。

参考文献：

［1］ 公路桥梁抗震设计细则（JTG/TB02-01-2008）.中华人民共和国交通运输部, 2008，北京.

［2］ 范立础，李建中，王君杰.高架桥梁抗震设计［M］.北京：人民交通出版社, 2001. ［3］ 范立础，卓卫东.桥梁延性抗震设计［M］.北京：人民交通出版社, 2001.