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桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法

摘要：本文主要从国内外有关桥梁抗风、抗震的现状、设计理念进行研究。重视桥梁工程的管理，加强桥梁建设，尤其抗震、抗风等多个方面的研究。以科学、赋予实践的角度重点分析桥梁抗震与抗风设计理念及方法。

关键词：桥梁；设计理念；设计方法；安全与防范；抗风与抗震

随着我国经济实力、科学技术迅速发展，人们对桥梁的抗震性、抗风灾的要求越来越高。然而，风灾与地震近几年时有发生，对当地居民的生命构成严重的威胁。需要相关设计研究人员加以重视，认真反思各种灾害，积极归纳与思考，科学的、合理的对待，探索出科学、符合实际的设计方法。以下主要从国内外有关桥梁抗风、抗震的现状作为出发点，展开一系列讨论。

一、 国内外有关桥梁抗风与抗震的现状与研究

（一） 分析国内外有关桥梁抗风的现状

目前，全球发生风灾与地震的概率比往年增加了好几倍，需要引起研究人员加以重视。从桥梁抗风现状来看，众所周知，风灾在自然环境中频繁发生，导致风对桥梁的损坏，原因有很多种，不仅仅是风灾本身，也有桥梁自身设计的质量因素等。一旦桥梁遭受损坏，必然对交通构成严重的影响，甚至威胁人们的生命安全，乃至桥毁人亡的悲剧发生。自1940年，美国华盛顿州的某一座桥经风速不到20m/s的强烈风致震动以致桥毁，才引起人们深入研究桥梁抗风工程。例如，日本学者Sakata发表基于实测气动导数分析桥梁断面稳定性的研究”、Sear发表有关薄翼颤振及其竖向正弦脉动风中行为”、“机翼与桥面颤振导数〃等相关论文，从风致振动展开一系列的研究。直到1970末，有关桥梁颤振理论的节段模型风洞试验才得到验证；

（二） 分析国内外有关桥梁抗震的现状

从桥梁抗震现状来看，国内外已经发生多起大地震，例如我国的唐山、汶川大地震，美国的北岭、圣费南多与洛马地震等均对当地地区的房屋、桥梁、路面等造成极大的破坏，严重破坏了当地的交通，继而研究人员应该重视桥梁抗震设计。经多方研究，有关抗震理论一般是针对中、小跨径桥梁的试验研究，中、小跨径桥梁普遍较为刚性，经外部地震冲击下，容易对其结构内力具有较大的反应。一般有两种方法进行抗震，其一，利用选定部位的塑性变形进而逐渐消耗外部地震能量，最大程度降低其反应力。其二，利用装设减隔震装置以消耗地震能量，降低其反应力。国内外对抗震延性设计，一般采用强度折减系数进行相关研究。同时，越来越多的学者提出了不同的设计思想，并渐渐认同未来的抗震设计应该基于性能，例如基于位移设计法”，将重点致于结构位移方面。以早期强度研究〃渐渐转变为性能研究”。而针对大跨径桥梁而言，需要考虑其地震反应特性与分析方法，然而有关多点激振、地震易损性、行波效应等多个问题依然还有待解决。随着桥梁的跨度渐渐增大，其结构也逐渐变得更柔，位移也呈现逐年增大的趋势，近几年，针对大跨度位移，有关研究人员已考虑到利用减小位移装置，可增设挡块、减震支座等。如今，一般采用高阻尼的弹性限位装置对纵飘位移加以限制。

二、 国内外桥梁抗风与抗震的设计理念与方法

（一）桥梁抗风、抗震的设计理念

为了确保桥梁能够增强抗风与抗震的能力，确保其结构的可靠性与安全性，并应有相应的刚度、强度以及良好的稳定性，需要遵守以下抗风与抗震的设计原

则。

1、 桥梁抗风设计理念的研究

而言，需①在设计风荷载和其他作用相互组合下，必须符合相关规定的强度以及刚度，不应发生静力失稳现象；②使用期限内，桥位所在的区域出现最大风速的情况下，桥梁结构不应该出现毁坏性，自激发散振动。

2、 桥梁抗震设计理念的研究

为了保证桥梁工程的设计与整体施工的质量的合理性，应该依据附近环境因素以及桥梁工程的具体实际情况，综合、全面的分析并加以优化。①场地因素：场地的安全性是主要因素，在其基础之上，最大程度避免发生地震时损坏地基，设计人员应该考虑坚硬的场地，例如碎石类、基岩以及不稳定斜坡等地段，均为危险率极高的场所，地基十分不稳定，应该重点研究科学的处理与加固方法。②规律与整体性：在设计桥梁的过程中，应该重视桥梁的整体性，确保上部结构是连续性的。因为，如果桥梁过于整体，则能够很好的防治（非）结构构件，以便处于地震的过程中，避免掉落，导致桥梁倒塌。此外，无论是在平立面，设计人员也应重视桥梁结构的布置必须几何尺寸、刚度与质量十分对称以及均匀，以防变化。

（二）桥梁地震、风致震动的破坏性形式与设计方法

1、 桥梁地震的破坏性形式与设计方法

近几十年以来，依据过往地震的破坏情况来分析，排除断层、液化等造成的巨大破坏以为，目前，混凝土桥梁比较常见的破坏形式有：其一，在水平地震荷载作用下，桥梁结构的变形容易造成混凝土保护层的脱落；其二，由于钢筋压力与内部混凝土压强不足，以致桥梁结构失去承载力，发生崩裂。