摘要：桥梁抗震设计应坚持“最强设计原则” ， 满足大震后应急通行功能， 设计多道抗震防线， 确保足够的冗余度和良好的结构屈服机制。本文分析了桥梁结构地震破坏的主要形式，探讨了桥梁的抗震设计措施。
关键词：公路桥梁；抗震；设计；措施
近几年来， 世界各地强震不断， 汶川等地震给人民的生命财产带来巨大危害。据专家预测， 目前地震活动较为活跃， 地球正处于地震活跃期， 桥梁是生命线工程中的关键部分， 因此桥梁抗震设计应坚持“最强设计原则” ， 满足大震后应急通行功能， 设计多道抗震防线， 确保足够的冗余度和良好的结构屈服机制。如何做好新建桥梁的抗震设计是关乎经济、 安全、 抗震救灾的重要课题。
一、桥梁结构地震破坏的主要形式
桥梁震害是地震灾害中最为常见的一种桥梁震害，具体情况是桥台和路基同时向河心移动，桩柱式桥台的桩柱随之开裂倾斜、 折断；重力式桥台的胸墙开裂，桥台台体下沉 、移动 、转动；桥头的引道沉降，翼墙开裂 、损坏，施工缝开裂，桥台撞击主梁导致结构破坏。
桥台的移动 、倾斜可能导致主梁受压损坏，甚至有可能使主梁坍毁。
同样高发的桥梁震害还有桥墩震害以及支座震害 。桥墩的震害主要有桥墩倾斜、 沉降、 移位、 墩身剪断、 开裂，受压缘的混凝土崩坏，钢筋屈曲、 裸露，桥墩与基础连接处折断 、开裂等等。在震力作用下，部分支座在最初设计时并未充分考虑到抗震要求，缺乏连接 、支挡等结构的必要构造措施，有些情况下，支座材料与形式上的缺陷直接造成支座产生过大的移位或者形变，进而导致了支座锚固螺栓剪断、 活动 、拔出，支座脱落，支座主体结构破坏等。 这样的情况会导致结构力的传递形式发生变化，对整体结构中的其他部件产生非常不利的影响。
最为严重的桥梁震害现象则是主梁坠落。 主梁坠落又称落梁，主要成因是桥台 、桥墩的倾斜或者倒塌，梁体碰撞、 支座破坏相邻桥墩间相对位移过大等情况。
除此之外，地基与基础震害也是导致桥梁倒塌的严重桥梁震害。地基震害导致的桥梁破坏属于灾后难以修复的桥梁震害，主要成因包括不均匀沉降、 砂土液化稳定性低等因素造成的地层水平移动 、地层下沉 、地层断裂 、地基破坏与基础破坏具有紧密的相关性，地基破坏通常直接导致基础破坏。
桥梁震害的成因具有很强的多样性 。地震发生时，地层的移动会导致梁式桥梁上部的活动节点因为盖梁宽度不足而发生落梁或者梁体碰撞,而拱式结构的桥梁则会出现拱上建筑以及腹拱受损，拱圈在拱顶 、拱脚处产生裂缝，整个拱圈隆起变形地基土的液化影响,也加大了地层移动的影响，放大了桥梁结构的振动反应，大大增加了发生落梁的可能性 。采用排架桩的桥梁，会出现桩基承载力降低的情况，这样的情况会导致与地震无关的大幅度纵移、 横移，这种现象在简支梁桥上格外突出 。除此之外，地基强度低会导致部分地基土液化失效之后出现桥梁结构物整体倾斜 、下沉 、严重变形等情况，最终导致结构物破坏，震害加剧。
低强度的下部结构破坏指的是桥梁下部结构强度不足，难以抵抗自身的惯性以及支座传递下来的主梁地震力，在地震灾情发生是结构下部变形、 开裂 、失效，最终可能倾覆，引起整个桥梁的严重破坏。
二、桥梁的抗震设计措施
1、桥梁抗震概念设计
抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、 材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的 。合理抗震设计，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，使结构能够经济地实现抗震设防的目标。 应当指出，强调概念设计重要，并非不重视数值计算，而是为了给抗震计算创造出有利条件，使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况 。桥梁抗震概念设计阶段的主要任务是选择良好的抗震结构体系，主要根据桥梁结构抗震设计的一般要求进行。 对于采用延性抗震概念设计的桥梁，还包括延性类型选择和塑性耗能机制选择。
2、抗震设计方法
（1） 采用隔震支座。采用减、 隔震支座 （聚四氟乙烯支座， 叠层橡胶支
座和铅芯橡胶支座等）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。 大量的试验和理论分析都表明， 采用减 、隔震支座桥梁结构的梁体通过支座与墩、 台相联结的方式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。
（2） 采用隔震支座和阻尼器相结合的系统 。利用桥墩在地震作用下发生弹塑性变形耗散地震能量以达到减震的目的，利用桥墩的延性抗震。近年来，国外在桥梁减、 隔震和延性抗震方面进行了许多研究， 美国新西兰和日本等在桥梁设计规范中都列入了相应的条款。
（3） 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， 从而耗散地震能量。 在进行延性抗震设计时， 按弹性反应谱计算塑性反应的地震荷载需要修正， 桥梁抗震设计规范采用了综合影响系数来反映塑性变形的影响。
3、桥台抗震措施
桥台胸墙应适当加强，并增加配筋，在梁与梁之间和梁与桥台胸墙之间应设置弹性垫块，以缓和地震的冲击力 采用浅基的小桥和通道应加强下部的支撑梁板或做满河床铺砌，使结构尽量保持四铰框架的结构，以防止墩台在地震时滑移。
当桥位难以避免液化土或软土地基时，应使桥梁中线与河流正交，并适当增加桥长， 使桥台位于稳定的河岸上。 桥台高度宜控制在8m 以内； 当台位处的路堤高度大于8m 时， 桥台应选择在地形平坦、 横坡较缓 、离主沟槽较远且地质条件相对较好的地段通过，并尽量降低高度，将台身埋置在路堤填方内， 台周路堤边坡脚设置浆砌片石或混凝土挡墙进行防护， 桥台基础酌留富余量。
如果地基条件允许， 应尽量采用整体性强的T 形、U 形或箱形桥台，对于桩柱式桥台， 宜采用埋置式。 对柱式桥台和肋板式桥台， 宜先填土压实，再钻孔或开挖，以保证填土的密实度 。为防止砂土在地震时液化， 台背宜用非透水性填料，并逐层夯实， 要注意防水和排水措施。
4、桥墩抗震措施
利用桥墩的延性减震是当前桥梁抗震设计中常用的方法。 高墩宜采用钢筋混凝土结构， 宜采用空心截面 、可适当加大桩 、柱直径或采用双排
的柱式墩和排架桩墩， 桩 、柱间设置横系梁等， 提高其抗弯延性和抗剪强
度。
在桥墩塑性铰区域及紧接承台下桩基的适当范围内应加强箍筋配置， 墩柱的箍筋间距对延性影响很大， 间距越小延性越大桥墩的高度相差过大时矮墩将因刚度大而最先破坏。 可将矮墩放置在钢套筒里来调整墩柱的刚度和强度， 套筒下端的标高同其他桥墩的地面标高。
5支撑连接构件抗震措施
墩台顶帽上均应设置防止落梁措施， 加纵 、横向挡块以限制支座的位移和滑动 橡胶支座具有一定的消能作用， 对抗震有利 。在不利墩上还应采用减隔震支座 （聚四氟乙烯支座、 叠层橡胶支座和铅芯橡胶支座等）及塑性铰等消能防震装置等选用伸缩缝时， 应使其变形能力满足预计地震产生的位移，并使伸缩缝支承面有足够的宽度，同时设置限位器与剪力键。
桥梁工程的抗震设计需要每个研究者的认真对待 ，它的设计体现在各个阶段 ，是一项重要的系统工程。在可行性研究阶段 ，应该将抗震概念的设计进行强化 ，选择桥型和桥位的时候要合理一点 ；初步的设计阶段 ，将抗震体系的设计强化 ，把合理的抗震验算准则和设防标准确定下来 ，将结构的总体进行分析 ，在设计的过程中 ，我们要重视抗震结构的每一个细节。