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大跨度橋梁結構的非線性可分為材料非線性(又可稱為物理非線性或彈塑性)和幾何非線性兩種，一般情況下結構的幾何非線性可通過考慮所謂的P-效應來進行在結構非線性地震反應分析的計算理論研究方面，備受關注的是結構的彈塑性分析，這不僅是因為相對于幾何非線性而言，結構的彈塑性性能對于結構的抗震性能影響較大，而且更由于問題的復雜性。所以國內外眾多學者針對后者開展了大量的研究工作。在大跨度公路橋梁彈塑性地震反應分析的力學模型中，根據各種構件的工作狀態，將結構簡化為桿系結構是合理的，同時對計算而言也是非常經濟的。若按構件所處的空間位置可把力學模型分為平面模型和空間模型兩種。若按模型中所采用的單元應力水平的種類來分，又可分為微觀模型(采用應力空間)和宏觀模型(采用內力空間)兩種。由于微觀模型要求將結構劃分為足夠小的單元，盡管很有效但所需的計算量較大，只適用較小規模的結構或構件的非線性分析，因此在實際工作中應用的范圍比較有限，所以這里僅按前一種分類方法來加以討論。
在結構彈塑性地震反應分析中，構件恢復力模型的確定是基本的步驟而構件的恢復力關系又集中反映在滯回特性曲線上，基本指標有曲線形狀、骨架曲線及其特征參數、強度、剛度及其退化規律、滯回耗能機制、延性和等效滯回阻尼系數等。國內外在這方面已進行了大量的試驗研究并取得了相應的研究成果。在平面模型中，根據所采用的塑性鉸類型可把它分為集中塑性鉸模型和分布塑性鉸模型兩大類。在集中塑性鉸模型中，有代表性的一種是Clough等于1965年提出的雙分量單元模型，該單元模型采用兩根平行桿來模擬構件，其中一根用來表示具有屈服特性的彈塑性桿，另一根用來表示完全彈性桿，非彈性變形集中于桿件兩端的集中塑性鉸處，該模型的最大不足是不能考慮構件剛度退化。另一種有代表性的是1969年Giber-son提出的單分量模型，它克服了Clough雙分量模型的不足，同時只用兩個桿端塑性轉角來刻劃桿件的彈塑性性能，而桿件兩端的彈塑性參數又是相互獨立的，因此應用起來較為簡便。其缺點是基本假設中有地震過程中反彎點不能移動的限制，所以對一些與基本假設不甚相符的特殊情況其使用的合理性就受到了限制。
二、多點激振效應
通常橋梁結構的地震反應分析是假定所有橋墩墩底的地震運動是一致的。而實際上，由于地震機制、地震渡的傳播特征、地形地質構造的不同，使得入射地震在空間和時間上均是變化的。即使其他條件完全相同，由于地面上的各點到震源的距離不同，它們接收到的地震波必然存在著時間差(相位差)，由此導致地表的非同步振動。這一點已被地震觀測結果所證實。因此，多點地震輸入是更合理的地震輸入模式。特別是大跨度橋梁結構，當地震波的波長小于相鄰橋墩的跨度時，入射到各墩的地震波的相位是不同的，由于在橋長范圍內各墩下的基礎類型和周圍的場地條件可能有很大的差別，因此入射到各墩的地震波的波形也可能是不同的。有關實際震害表明，入射地震波的相位差可增大橋跨落梁的危險性。所以就地震波傳播過程中的多點激振效應進行研究是有很大的實際意義的。
從概念上看，僅考慮入射地震波的相位變化情況屬于行波效應分析問題。若再考慮地震波的波形變化就屬于地震波的多點輸入問題。從計算方法上看，由于多點地震輸入算法與同步激振的計算方法不同，因此必須重新推導結構體系的動力平衡方程。美國學者Penzien和Clough于1975年推導了多自由度體系考慮地震波多點輸入時的動力平衡微分方程及求解方法，通過所謂的影響矩陣，實現了地震波的多點輸入算法。這種方法后來被廣泛應用，目前所有考慮地震波多點輸入的結構地震反應時程分析算法均以此為基本出發點。
綜上所述，大跨度公路橋梁的多點激振效應分析是一個比較復雜的計算問題，其復雜性一方面在于計算方法上面，更重要的是對于不同類型的橋梁結構體系可能有著截然不同的計算結果。因此實際計算時只能針對具體的橋梁結構進行具體的分析，不能一概而論。從計算方法上看，目前有關研究基本上仍局限于線彈性體系的多點激振效應分析，而非線性多點激振效應與結構體系非線性地震反應分析的力學模型是密切相關的．
三、結構設計
上部構造形式的選擇，應結合橋梁具體情況，綜合考慮其受力特點、施工技術難度和經濟性。簡支空心板結構的橋型，施工方便，施工技術成熟；但跨徑小，梁高大；由于橋梁跨徑受限制，往往造成跨深溝橋梁高跨比不協調，美觀性差；上部構造難以與路線小半徑、大超高線形符合，且高墩數量增加；橋面伸縮縫多，行駛條件差。因而，在山區大跨度中，該類橋型一般用于地形相對平緩、填土不高的中、小橋上。預制拼裝多梁式T梁在中等跨徑橋中具有造價省、施工方便的特點，其造價低于整體式箱梁，是中等跨徑直梁橋的常用橋型。但對于曲線梁來說，T梁為開口斷面，抗扭及梁體平衡受力能力均較箱梁差，曲梁的彎矩作用對下部產生的不平衡力大。但當曲線橋的彎曲程度較小時，曲線T梁橋采用直梁設計，以翼緣板寬度調整平面線形，可減少曲梁的彎扭作用，在一定程度上可彌補曲線T梁橋受力和施工上的不足。雖然直線設置的曲線橋仍有部分恒載及活載不平衡影響及曲線變位存在，但較曲線梁小。此外，可以采取加強橫向聯系的措施，提高結構的整體性。對于大跨徑橋梁，最好采用懸臂澆筑箱梁。但是對于中等跨徑的橋梁，箱梁橋不論采取何種施工方式，費用都較高，與預制拼裝多梁式T梁相比，處于弱勢。
下部結構應能滿足上部結構對支撐力的要求，同時在外形上要做到與上部結構相互協調、布置均勻。橋墩視上部構造形式及橋墩高度采用柱式墩、空心薄壁墩或雙薄壁墩等多種形式。柱式墩是目前公路橋梁中廣泛采用的橋墩形式，其自重輕，結構穩定性好，施工方便、快捷，外觀輕穎美觀。對于連續剛構橋，要注意把握上下部結構的剛度比，減小下部結構的剛度比，減小下部結構的剛度，可減小剛結點處的負彎矩，同時減小橋墩的彎矩，也可減小溫度變化所產生的內力。但是橋墩也不可以太柔，否則會使結構產生過大變形，影響正常使用，并不利于結構的整體穩定性。對于高墩，除了要進行承載能力與正常使用極限狀態驗算外，還要著重進行穩定分析。對于連續梁結構或連續剛構橋，各墩的穩定性受相鄰橋墩的制約影響，應取全橋或至少一梁作為分析對象。穩定分析的中心問題就是確定構件在各種可能的荷載作用和邊界條件約束下的臨界荷載，下面以連續梁為例進行說明。介于梁、墩之間的板式橡膠支座，梁體上的水平力H(車輛制動力和溫度影響力等)是通過支座與梁、墩接觸面上摩阻力而傳遞給橋墩的，它不但使墩頂產生水平位移，而且板式橡膠支座也要產生剪切變形。當梁體完成水平力的傳遞以后，梁體暫時處于一種固定狀態，但由于軸力及墩身自重的影響，墩頂還會繼續產生附加變形，這就使得板式支座由原來傳遞水平力的功能轉變為抵抗墩頂繼續變形的功能，支座原來的剪切變形先恢復到零，逐漸達到反向的狀態。
四、結語
山區大跨度作為公路工程的一部分，很多方面需要探討。山區大跨度方案的確定應遵循“安全、舒適、經濟、美觀”的原則，只有把握好規律，抓住側重點，山區高速橋梁的布置和設計才能準確無誤。
參考文獻
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在其他許多國家的抗震規范中，也或多或少地采用了這一設計原則，即便如此，各國規范在具體的設計程序上絕大多數仍堅持以安全設計地震為準的單一水平設計手法，并認為第一設計水準的要求自動滿足［3］。近年來，專家已建議對兩個設防水準的地震力都要進行設計，這在一定程度上更加保證了橋梁結構的抗震安全性，也是未來橋梁抗震設計的一個發展方向。理念的提出基于性能的抗震設計思想是一個比較抽象的概念，它沒有明確的力的大小的物理意義，也沒有單純的材料強度或結構位移的具體量化結果。因此，基于性能的抗震設計思想不能比較明確的用一個參數來衡量結構的抗震性能，它是對以往的結構的響應的一個綜合考量，結構的性能往往與結構的受力大小、強度或位移，耗能能力以及結構的功能有關，更為直接地反映的是為滿足人們的正常使用要求或結構功能性或安全性的性能綜合考量。因此，對于不同的需求和功能要求，同樣一座橋梁的抗震評估結果將有所不同［1］?；谛阅艿目拐鹪O計可以簡要的概括為，用總少的投入，建總可靠的橋梁。正如著名的地震工程學家胡聿賢先生所講，工程抗震不僅與工程技術有關，而且與社會經濟密切相關。基于性能的抗震設計思想是橋梁抗震設計思想發展的一種必然趨勢，對于人類進步和社會發展都將起到積極的作用。基于性能的抗震設計思想是一個全新的思想體系，目前已經取得了一些研究成果，但到廣泛的應用還有一定的距離，甚至目前都沒有形成完全統一的概念。但這并不妨礙基于性能的設計思想的進一步完善。
設計方法的體現
傳統的橋梁抗震設計思想即對某一性能目標進行比較，如對結構的地震響應力、地震位移、結構耗能等單一性能參數進行考慮。從嚴格意義來講，這并不能反映結構的真實安全性能。而基于性能的抗震設計，其目標即為業主的期望目標或結構性能，包括地震動性能目標和結構抗震性能目標。基于性能的抗震性能目標，是一個對傳統的結構的性能的一個綜合考慮，因此，各單一結構性能之間的相互關系顯得十分重要而又相互制約，如連續梁橋梁結構的梁端位移與墩底彎矩即為相互制約的關系，基于性能的設計思想即要從這兩者之間找到一個平衡點，以達到各單一性能的充分而平衡的發揮。同時，基于性能的抗震設計思想也要對結構的經濟指標提出要求。人們總是希望結構設計以社會效益和經濟指標為目的，基于性能的抗震設計思想即在對結構進行抗震設計時，對橋梁結構遭受地震破壞所造成的損失、維修成本、社會影響等進行綜合評估，這也是基于性能的抗震設計思想所必須考慮的一個關鍵所在?；谛阅艿臉蛄嚎拐鹪O計是一個涉及多門學科的綜合型研究領域，需要對多個領域，如地震學、橋梁工程、經濟等都要有一定程度的認知才能進行基于性能的抗震設計，這也對橋梁抗震設計工程師提出了更高的要求。
要想做好蓋梁計算工作，促使蓋梁適用性得到提升，就需要從這些方面來努力：一是簡化單元：因為蓋梁的受力主要集中在彎矩、剪力和軸力，同時考慮了蓋梁的幾何長度，我們用平面桿單元來進行模擬，就可以順利開展計算工作。二是簡化荷載：通過梁體和支座，就會將物體的荷載傳過來，那么就需要對最不利內力狀況下，汽車引起的各個支座反力給準確計算出來。通過支座和梁體，將汽車荷載傳遞下來，如果需要十分準確的計算蓋梁在不利情況下汽車產生的每個制作的內力，需要按照這些步驟來進行；求出T型梁支座的反力影響線，在布置車隊的過程中，需要充分考慮T型的支座反力，來決定線縱的橋向布置；為了讓橋梁擁有某種最不利的內力，布置于順蓋梁的方向汽車的車輪，蓋梁中不同位置其最不利內力對應的是不同的車輪布置。結合車輪的位置，求出橫向上T梁荷載的分布系數。在計算各片T梁荷載的橫向分布系數時，也有一些問題需要注意；T梁上的不同剪力及其橫向分布系數對應著不同的車輪的橫向分布，T梁是相同的，剪力的橫向分布系數是不同的，并且支點和跨中處也需要采取不同的計算方法。三是簡化邊界條件：對蓋梁和墩柱的聯結進行模擬，結合具體受力情況，科學分析。總之，在對蓋梁計算的過程中，需要結合具體的橋梁情況，將科學的計算方法給應用過來，這樣蓋梁適用性方可以得到提升。我們舉了簡化邊界條件這個例子。眾所周知，相較于雙懸臂簡支梁模型來講，連續梁模型計算的支點處控制彎矩比較的小，那么如果將雙懸臂的簡支梁模型給應用過來，就可以適當的削峰處理支點負彎矩。因為模擬的支點間距離會直接影響到連續梁模型的彎矩圖量值，但是我們還沒有足夠的依據來確定這個距離。對于鋼構模型來講，支點處外側截面有著較大的計算彎矩，其余處和連續梁模型有著基本相同的計算結果。如果在計算過程中，將鋼構模型給應用過來，在設計過程中，對支點處外側截面的控制標準稍微放松，就可以保證蓋梁的計算結果，同時，橋墩橫橋向的控制內力也可以同時獲得，在橋墩設計中，需要對這些方面的內容進行驗算，我們通常將這種方法應用到實際設計中。實踐研究表明，不僅可以將蓋梁的受力承載情況給反映出來，對于施工者的施工操作也可以發揮指導性作用。因為外側面的內力被懸臂部分的荷載所完全控制，那么相較于實際情況，模型中計算的懸臂長度就比較小，模型的實際彎矩比實際彎矩的規格遠遠要小，那么將控制標準適當的放松，就可以減少資源浪費。
2結合蓋梁預應力，對施工材料優化組合
在蓋梁設計過程中，通過設計預應力蓋梁，需要促使施工過程中結構安全不受影響，在營運狀態下，蓋梁的安全性也需要得到保證。因此，在設計的過程中，就需要將較大噸位鋼束給應用過來，促使有效預應力得到提升；要分成兩批來張拉鋼束，如果有著較多的張拉次數，就會影響到正常的施工；如果有著較少的張拉次數，施工和營運要求無法得到滿足。對鋼筋合理布置，如果我們用骨和肉來分別比喻預應力筋和混凝土，那么筋就是普通鋼筋，預應力結構只有具備了普通鋼筋，方可以正常的運行。因為蓋梁有著較大的尺寸，那么就需要對普通鋼筋的直徑嚴格控制，箍筋保證在11以上，縱筋要控制在15以上。同時，要科學加密箍筋間距，這樣承受力方可以得到提升。在橋梁施工過程中，還需要充分重視空心預制板的使用；筆者認為，結合蓋梁預應力，在設計過程中，選擇的空心預制板需要具備較高的強度，并且整片梁頂板厚度在8厘米以上；如果空心板頂板度在7厘米以內，就需要將開倉處理措施應用過來，鑿除掉那些厚度不夠的部分，對芯模重新裝上，并且將補強筋增加過來，澆筑的混凝土相較于原來的混凝土，有更高一級的標號，這樣頂板厚度方可以與設計要求所符合。采取一系列的防水處理措施，如果是空心板底板密實程度不夠，或者是沒有足夠的鋼筋混凝土保護層，有滲水漏水問題出現，混凝土有著符合要求的強度，能夠順利通過靜載試驗，就可以將防水措施應用過來，在不密實的混凝土底板頂面上噴涂賽柏斯防水材料，經過滲透化學作用，混凝土密實度和強度就可以得到顯著提升。如果預制空心板建筑高度比設計要求要高，那么就會對橋面鋪裝層的厚度產生直接影響，如果橋面鋪裝厚度與設計要求無法符合，那么就可以對墩臺帽或者墊石高度進行調整，或者是將較厚的頂板部分給鑿除掉，如果已經安裝了上構，無法調整墩臺帽和墊石，可以對縱坡科學調整；將這樣的設計方法給應用過來，工程施工質量可以得到保證，橋梁的承載力也可以得到提升。
3結語
橋梁造型的關鍵在于橋行，也就是橋梁的外形。橋形的作用在于橋梁與周圍環境是協調統一的紐帶。為了保持橋形與周圍環境的統一，在設計上過程中要注意以下幾點:
1．1協調與統一
所謂的“協調統一”，是指橋梁與周圍環境的協調統一、橋梁本體構件之間的多樣統一。具體的要做到兩個方面:
(1)從多樣中尋求統一。其為差異的統一和對立的統一兩個方面。前者是不同量的因素之間存在統一，比如在橋梁結構中，支承傳力結構、承載跨越的主體結構以及附屬結構三者功能不同，但是將它們組合到橋梁建筑中就要達到協調統一，才能保證橋梁建筑的實用;而后者則是指不同因素之間存在的統一，比如懸索橋的塔和索，一剛一柔，形成對比，在形態上形成強烈的感官效果，相互對立卻又能達到統一。所以在橋梁造型設計中要擅于以規律的變化組合尋求整體效果的和諧統一。橋梁建筑的統一有著其基本的原則，即“結構統一，橋墩簡單”，具體地說就是體現在兩個方面:第一，引橋和主橋的結構體系要統一或相近;第二，橋墩造型要簡單，結構形式要單一，這一點在立交橋的設計中尤為重要。對于拱式體系橋梁來說，要關注主孔和兩端橋的協調;對于梁式橋來說，要關注墩臺造型與上部結構的協調;對于懸索體系橋梁來說，其引橋就應用輕型結構。
(2)從統一中尋求多樣。其是一種較為簡單的統一形式，但是在實際橋梁設計中，過多的雷同會時的橋梁變得單調，沒有特色。因此，要在統一中求多樣，尋求更多富有創意的設計，以此為橋梁造型增添新穎。
1．2對稱與非對稱
不管是大自然，還是人類生活中，到處充滿了對稱的美，當然橋梁也不例外。橋梁的對稱既能夠表現出力學上的平衡，又能夠融入藝術的原理。從古代開始，我國的橋梁就具有極好的對稱均衡性，特別是多孔橋，橋孔的設計不僅可以省略橋墩的設計，還可以主從關系上也展現的很明確。橋梁造型不能一味地運用對稱，也要考慮設計的環境和其他因素，不然的話會使橋梁顯得呆板平庸。由于水文和地質等原因，橋梁一般會采用非對稱形式，以不等距離來平衡橋梁的體重，使其在空間效果上達到均衡，橋梁也會顯得生動活潑。對稱的美在于穩重莊嚴，非對稱的美在于自由靈活，只有結合地理環境、技術材料等相關因素，靈活運用這兩種結構，才能設計出具有魅力的橋梁建筑。
1．3比例與尺度
橋梁建筑的結構突出，比例的協調尤為重要。一般來說，橋梁建筑的比例包括三個方面:第一，橋梁整體結構與局部本身的三維尺寸的關系;第二，橋梁整體結構與局部，亦或是局部與局部之間的三維尺寸的關系;第三，通常意義上的比例。橋梁的比例關系與地形、建筑材料以及施工技術息息相關，當這些因素按照自然規律被確定下來時，其中的尺寸比例就會成為典范。確定橋梁的比例的常用方法有幾何分析法和數學分析法。
(1)幾何分析法。幾何分析法就是以簡單的幾何圖形作為基準，利用幾何圖形相互之間的制約關系，來控制建筑整體，尤其是建筑外形和局部控制點，以獲得協調統一。
(2)數學分析法。在數學分析法中最有名的是黃金分割比例和動態勻稱比例。在我國古代，三孔橋和五孔橋的跨徑布置的比例關系符合黃金分割比例。雖然在進行橋梁整體或是局部規模尺寸時可以用以上比例關系，但是還是要注意以下兩個問題:①橋梁的比例要同時符合結構和力學的前提下進行藝術構思;②比例不是一成不變的，可以根據技術條件、功能要求以及思想主題等進行調整。而尺度，是建筑的整體或局部在視覺上的感受與真實大小之間的關系，主要有三種，分別是與真實尺寸一致的自然尺度、建筑空間看起來比實際尺寸小的親切尺度和建筑的視覺尺寸大于實際尺寸的雄偉尺度。
1．4穩定與動勢
穩定是橋梁建筑安全的基本要求，其中包括結構穩定和視覺穩定兩個方面。而動勢是傳統上的穩定隨著技術和結構不斷發展之后衍生出來的一種視覺穩定，不僅可以給人視覺上的穩定，還可以讓人們感覺橋體的力量感。
2對橋梁造型景觀設計的分析
橋梁景觀設計是為了使橋梁的建筑造型和結構形式更加美觀。
2．1與區域環境相互協調
首先要收集基礎資料，比如橋位平面圖、城市規劃等，其次是了解城市內涵，其中包含城市文化、居民的生活習性等，橋梁設計要與城市定位相符合，以確定設計主題和橋梁景觀。比如:
(1)回應當地的社會條件和自然條件;
(2)充分利用當地特色的材料和能源;
(3)借鑒當地其他優秀建筑文化理念;
(4)突出地域經濟性。
2．2細部構件與結構的相互協調
細節部分包括路燈、標志標線、夜景燈飾等，細節部分可以表現出設計師的意圖，并且還可以使橋梁更具細節藝術美感。
(1)欄桿。對于欄桿的要求不僅是富有細節美感，還要與橋梁整體協調統一，所以其造型要與橋形相配，這樣才能發揮欄桿的幫襯和加強作用，不會喧賓奪主。比如斜拉橋，斜向拉索為傘狀，欄桿就可以用相同斜度和方向的造型。
(2)照明設計。夜景照明設備只需滿足人們步行和行車的燈光需求，如果過亮，會使橋梁的光環境變得平淡，所以照明要素要能夠展現出主要對象。懸索橋的照明要素有主纜、鋼箱梁等，斜拉橋的照明要素有索塔、斜拉索等，照明要素之間要主次分明。
(3)鋪裝景觀。鋪裝景觀要符合環境藝術，滿足城市建設需要和人們休閑生活需要。既要滿足通車和行人的要求，又要具有色彩、圖案和質感，另外還要考慮到后期維修工作的難易程度。
(4)橋頭建筑。橋頭建筑一般是具有藝術性或是紀念性的雕塑小品，形景點，還用于襯托橋梁主體。這些雕塑小品要能夠體現當地的風土人情、歷史文化，給人啟迪。
(5)視覺效果。要重視橋側的視覺效果和橋梁的附屬結構設計，同時也要對過橋管線進行美化等。美化這些細節部分可提高橋梁景觀的整體藝術價值。
3結語
就目前的發展來看，我國的橋梁結構設計的傾向如下：比較注重強度而忽視耐久性；重視強度極限而忽視使用極限；重視結構的建設而忽視結構的維護，這樣的設計傾向直接導致了橋梁工程事故的不斷發生，不利于和諧社會的發展。我國的橋梁設計理論和結構構造體系還有諸多需要完善的地方，在橋梁設計過程中，尤其在橋梁施工和使用期安全性上改進的空間還是比較大的。在結構設計中首先要選擇科學合理、經濟的方案，其次是結構分析與構件和連接的設計，還要運用規范的安全系數或可靠性指標給結構的安全性以最大的保障。
2我國現代橋梁結構設計的注意事項
2.1對于結構的耐久性問題要重視
在我國的橋梁建設過程中，很多時候都缺少建設前期所需要準備、視察及考證等工作，這是一大問題。周圍的環境會在很大程度上影響到橋梁的建設和使用，不僅包括由于車輛超載而出現的疲勞情況，還包括橋梁結構本身的老化和損傷。我國從上世紀九十年代有些研究者就針對橋梁結構的耐久性進行了研究，但多集中在橋梁的材料及統計等方面，而對橋梁結構及設計的研究卻是忽視的，還缺少以設計及施工人員為出發點改善橋梁的耐久性。設計人員所關注結構的計算方法比較多，而容易忽視總體構造的設計和一些細節處的把握。結構耐久性的設計應該有別于其他普通的結構設計，就現階段而言，我國橋梁結構的耐久性研究應轉變為定量分析而不是傳統的定性分析。諸多研究實踐表明一座橋梁是否能夠安全使用，結構的耐久性發揮了很大的作用，經濟性也包含在其中。
2.2充分重視橋梁的超載問題
超載會造成橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇，嚴重的情況下還可能引發結構破壞事故。橋梁的超載不僅會引發疲勞問題，還可能造成橋梁內部損傷難以及時恢復，進而使得橋梁在正常荷載下的工作狀態產生一定的變化，將威脅到橋梁的安全性和耐久性。所以設計人員應加強分析超載所帶來的嚴重后果，最大限度的加強橋梁的穩定性。
2.3重視對疲勞損傷的研究
動荷載是橋梁結構所承受的車輛荷載和風荷載的主要方面，其會在結構內產生循環變化的應力，除了會引起結構的振動外，結構的累積疲勞損傷也是不可忽視的方面。在橋梁建設中所使用的材料實際上均勻性和連續性都不是很理想，諸多微小的缺陷夾雜其中，在循環荷載作用下，它們會不斷發展、合并進而形成損傷，最終形成宏觀裂紋。一旦宏觀裂紋沒有得到很好地控制，就會產生材料、結構的脆性斷裂。疲勞損傷在初始階段被察覺的可能性比較小，所產生的嚴重后果卻是毀滅性的。所以應該加強疲勞損傷的研究工作。
2.4積極借鑒國外的經驗和成果
我國橋梁設計中存在結構使用性能差、耐久性和安全性差等諸多問題，這和現階段我國的施工質量和管理水平不高是分不開的，但問題已然存在，并且在短時間無法得到有效解決，設計人員對此問題要有一個清醒的認識，在設計時對上述問題充分考慮到，運用恰當的設計方法、恰當的安全系數使橋梁的使用性能達到要求的標準，這才是設計的關鍵。尤其是橋梁的耐久性和安全性問題與結構體系、使用材料選擇不合理、結構細節處理不當有著千絲萬縷的聯系。針對我國設計中存在的問題應積極借鑒國外的有益經驗，PBD就是其中之一。PBD即為性能設計，涵蓋了結構設計的眾多方面，如變形、裂縫、振動、耐久性等。PBD研究不僅保證了橋梁結構在使用中的安全性，還具有很多優良的使用性能，這其中包括壽命和耐久性、耐疲勞性、美觀等。對此，我國應該積極借鑒其優良方面的性能，并結合我國橋梁設計的實際和使用過程中的具體情況來最終尋找適合我國的設計。
3對我國現代橋梁結構設計的建議
總而言之，我們在對橋梁結構的耐久性、疲勞損傷以及橋梁超載問題進行必要研究的同時，還可以把研究面放得更寬一些，諸如結構系統的可靠度、模糊隨機可靠度等，這樣做的目的都是為了加強橋梁結構設計的使用性、安全性及耐久性。下面就選擇幾個方面就行分析，希望為研究人士提供參考。
3.1結構系統的可靠度分析
結構系統可靠度分析其實不是一項容易的研究課題，具有一定的復雜性，近年來不少研究者對其從不同方面進行了研究，并且取得了一定的研究成果。例如利用系統系數，主要針對結構各種破壞水平所對應的極限狀態不同，計算系統可靠度并進行結構設計的方法；利用蒙特卡洛法應用重要抽樣技術最終將結構系統的可靠度計算出來。另外還有研究者對系統可靠度界限進行深入的研究?？偠灾谶M行系統可靠度的研究上難度系數比較大，內容也包羅萬象。在研究上還是有一定的上升空間的。
3.2在役結構的可靠性評估與維修決策問題
對在役建筑結構的可靠性評估與維修決策正成為建筑結構學的邊緣學科，它既包括結構力學、斷裂力學、建筑材料科學、工程地質學等比較基礎的理論，還離不開施工技術、檢驗手段、建筑物的維修使用狀況等方面的內容。值得注意的一個方面是對于在役結構的可靠性評估的研究，經典的結構可靠性理論也可在此過程中得到更為廣泛、更有深度的進步和發展。
3.3模糊隨機可靠度的研究
模糊隨機可靠度理論研究作為工程結構廣義可靠度理論研究的重要內容，在不斷健全的模糊數學理論與方法的推動下，會得到不斷的完善和發展。
4結束語
關鍵詞：橋梁基礎抗震設計日本規范
一、引言
近十年來，世界相繼發生了多次重大地震，1989年美國LomaPrieta地震（M7.0）、1994年美國Northridge地震（M6.7)、1995年日本阪神地震（M7.2）、1999年土耳其伊比米特地震（M7.4）、1999年臺灣集集地震（M7.6）等等。因此，專家們預測全球已進入一個新的地震活躍期。隨著現代化城市人口的大量聚集和經濟的高速發展，地震造成的損失越來越大。地震災害不僅是大量地面構筑物和各種設施的破壞和倒塌，而且次生災害中因交通及其他設施的毀壞造成的間接經濟損失也十分巨大。以1995年日本版神地震為例，地震造成大量高速公路及高速鐵路橋隧的毀壞，經濟總損失高達1000億美元。
近幾次大地震造成的大量橋梁的破壞給了全世界橋梁抗震工作者慘痛的經驗教訓。各國研究機構紛紛重新對本國橋梁抗震規范進行反思，并進行了一系列的修訂工作。日本1995年阪神地震后，對結構抗震的基本問題重新進行了大量的研究，并十分重視減振、耗能技術在結構抗震設計中的應用。橋梁、道路方面的抗震設計規范已經重新編寫，并于1996年頒布實施。美國也相繼在聯邦公路局（FHWA）和加州交通部（CALTRANS）等的資助下開展了一系列的與橋梁抗震設計規范修訂有關的研究工作，已經完成了ATC－18，ATC－32T和ATC-40等研究報告和技術指南。與舊規范相比，新規范或指南無論在設計思想，設計手法、設計程序和構造細節上都有很大的變化和深入。
中國現行《公路工程抗震設計規范》（JTJ004－89）在80年代中期開始修訂，于1989年正式發行。隨著中國如年代經濟起飛，交通事業迅猛發展，特別是高速公路興建、跨越大江，大河的大跨橋梁、大型立交工程以及城市中大量高架橋的興建，規范已大大不能適應。但是目前所有國內的橋梁設計，對抗震設計均在設計書上標明的參照規范即是《公路工程抗震設計規范》和《鐵道工程抗震設計規范》。與國外如日本、美國的同類規范相比，中國現行《公路工程抗震設計規范》水準遠落后于國外同類規范。若不進行改進，則必將給中國不少橋梁工程留下地震隱患。
本文主要介紹了各國橋梁抗震設計規范中基礎部分的抗震設計?；A部分對全橋的地震響應以及墩柱力的分布均有非常重要的影響。基礎設計不當會導致橋梁墩柱在地震中發生剪斷、變形過大不能使用等等，有時甚至是樁在根部直接剪斷破壞?；A設計需要考慮的方面除了基礎形式的選擇以外還包括抗彎強度、抗剪強度樁基礎連接部分的細部構造、錨固構造等方面。本文首先對中、美、日、歐洲、新西蘭五國或地區抗震設計規范中有關基礎的部分進行了一般性的比較。筆者認為，相對而言中國的規范在基礎抗震設計方面較為粗糙、可操作性不強。而日本規范在這方面作的最為細致，技術也較為先進。因此，在隨后的部分中詳細介紹了日本抗震規范的基礎設計方法。
二、主要國家橋梁抗震規范基礎抗震設計的概況
本文將中國橋梁抗震規范與世界上的幾種主要抗震規范（美國的AASHTO規范、Cal－tans規范、ATC32美國應用技術協會建議規范，新西蘭規范NZ，歐洲規范EC8，日本規范JAPAN）進行基礎抗震設計方面的比較。
中國橋梁抗震設計規范有關基礎設計的部分十分籠統，只以若干定性的條款，從工程選址方面加以考慮，而對基礎本身的抗震設計，特別是對于樁基礎等輕型基礎抗震設計重視不夠。這方面，日本的橋梁抗震設計規范和準則規定得比較詳細，是我們應當學亂之處。基于阪神地震的經驗，地震后橋梁上部結構的修復和重建都比下部基礎經濟和省時、省力，因此橋梁基礎的抗震能力的要求應比橋墩高。
三、日本橋粱基礎抗震設計方法細節
1.按流程，先用震度法設計。震度法基本概念是把設計水平震度
Kh乘以結構Kh的計算方法如下：
其中Cz--地區調節系數；
Kh0--設計水平震度的標準值。
其中，δ是把抗震設計所確定的地基面以上的下部結構質量的80％或100％和該下部結構所支承的上部結構質量的100％之和作為外力施加到結構上在上部結構慣性力作用點位置發生的位移。
2．用震度法設計以后，如果基礎結構是橋臺基礎或者橋墩的擴大基礎，不需要用地震時保有水平耐力法設計。這是因為設計橋臺基礎時，地震時動力壓力的影響非常大，此外結構背面存在的主體也使結構不容易發生振劾。而對于擴大基礎來說一般地基條件非常好，因此，地震時基礎某些部位轉動而產生非線變形可以消耗許多地震能量。
3．用地震時保有水平耐力法設計時，首先要判斷基礎水平耐力有沒有超過橋墩的極限水平耐力。這是因為地震時保有水平耐力法的基本概念是盡量使地震時在橋墩而不是在基礎出現的塑性鉸。如果在基礎出現塑性鉸，發生損傷后，修復很困難。所以，我們要把基礎的行為控制在屈服范圍內。
如果基礎水平耐力小于橋墩的極限水平耐力，則要判斷橋墩在垂直于橋軸方向的抗震能力是不是足夠大（按式（3))。因為如果橋墩在垂直于橋軸方向具有足夠大的抗震能力（例如壁式橋墩），而且基礎的塑性反應在容許范圍以內，則基礎的非線能吸收大量的振動能量并且基礎仍然是安全的。
橋墩的極限水平耐力Pu≥1.5KheW（3）
Khco--設計水平震度的標準值；
Cz--地區調節系數；
μa--容許塑性率；
W－一等價質量（W=Wu十CpWp）；
Wu--振動單位的上部結構質量；
Wp--振動單位的橋墩質量；
Cp--等價質量系數（剪斷破壞時1.0，剪斷破壞以外是0.5）。
4．橋墩的極限水平耐力滿足Pu≥1.5KheW時，對基礎塑性率進行對照檢查。雖然基礎的非線行為能吸收大量振動能量，但是對于有的基礎部件來說，可能會遭受過大的損傷。所以要控制基礎的反應塑性率，按如下要求：
μFR≤μFL（4）
式中μFR--基礎反應塑性率；
μFL--基礎反應塑性率的限度。
5．發生液化時，要降低土質系數。隨后的計算（對照和檢查）同上述方法基本一致。
6．在地震時保有水平耐力法的流程中，最后是對基礎水平位移、轉角的對照和檢查。要求是基礎最大水平位移為40cm左右，基礎最大容許轉角為0.025rad左右。
方案構思原則
從現場實際條件出發，提出滿足工程功能性、耐久性、經濟性的解決方案，并根據“環保和可持續發展”的新的設計理念，在造價允許的范圍內，對設計方案進行評估，最終確定一個可行的，且功能、造價、景觀、環保等各方面相對比較均衡的設計方案。方案優化設計吉林大道設計線路為沿著黑水河東側的山體通過。對于依河傍山的道路設計，路線中線的具置定于何處，無論是偏向山還是偏向河，中線一點點的變化都會引起很大的工程量的變化。在這種條件下，目前國內最為常見的設計方案為沿山修建道路，切割坡腳，開挖路塹，并對開挖面進行邊坡人工處理，這是依河傍山線路的慣常做法。一方面，路塹開挖這種工程活動會改變山體斜坡內的初始應力狀態，使坡腳剪應力更趨于集中，開挖的人工邊坡切斷斜坡巖體的各種結構面，破壞了邊坡的穩定性，一部分山體會向河流滑動，會留下滑坡的隱患；此處崖壁由中分化的板巖或砂巖構成，由于巖體的差異風化，斜坡本來已是凹凸不平，如果加之裂隙水的作用，開挖后斜坡表層巖石會發生經常性的巖屑、巖石順坡滾落現象，特別嚴重時會誘發大規模的崩塌現象。另一方面，此處山勢陡峭聳立，如果要開挖路塹，那么刷坡面積非常大。該地段山體綠化覆蓋率非常高，這些高原生長的自然植被生長期較長，成活困難，高原脆弱的生態系統一旦破壞則不可再恢復，不僅視覺非常丑陋，而且會對生態環境留下永久的遺憾。另一種可行的方案是將線路外移，順山勢、順河流建橋。橋梁緊貼山崖，環繞而建。這種方案能夠避免對原有山體的破壞，不僅在視覺上和諧美觀，同時也可達到保護生態的目的，但是橋梁方案每平方米的工程造價要比路塹開挖的方案高出2倍多。在同樣滿足功能性的情況下，對比兩種設計，如果僅僅以建設時的經濟性為出發點，橋梁方案的資金投入確實是高于路塹方案，路塹方案無疑是最應當選擇的，但是建成后的弊端也是顯而易見的。通過以上的分析，路塹開挖后，一旦誘發次生災害，危害行車安全，帶來的損失是無法估量的。如果對次生災害進行二次處理，那么投入也是巨大的，反而得不償失。本著體現“環保和可持續發展”的設計新理念，設計時選擇了順山建橋、以橋代路的設計方案。這樣一來不僅可以最大限度地把工程環境的影響減到最低，而且可以得到較好的景觀效果。
橋梁方案的技術設計
因為線路要繞山而行，所以在此段線路形成兩處平曲線，分別為R=500m的圓曲線和R=180m、緩和曲線Ls=25m的平面曲線。為了縮短設計周期，簡化施工程序，最大程度地降低工程造價，橋梁布孔采用“彎橋直做”的方式，上部采用20m簡支橋面連續的預應力空心板，該跨徑的空心板在吉林大道其他橋梁也同時應用，可以方便地進行模塊化預制（圖略）。全橋共11孔，分3聯布置，全長226.54m，橫橋向布置9片空心板梁，橋面總寬12m。下部采用樁柱式墩臺，墩柱直徑1.4m，墩高6~12m不等，基礎為鉆孔灌注樁，樁基直徑1.5m。以上的布孔方式，使得該橋的第1~3跨處于R=500m的圓曲線內，第5~7跨位于半徑R=180m、緩和曲線Ls=25m的平曲線內。共需“彎橋直做”6跨?！皬潣蛑弊觥笔侵冈谇€橋梁的設計中，用中小跨徑的預制直梁代替彎梁，平面以曲線的弦線形成折線形布置，墩臺徑向于曲線布置，然后通過調整邊板的懸臂板長度、護欄和人行道的平面位置，來形成平面曲線線形。因為墩臺是徑向布置，所以每片預制板梁的長度是不相等的，則有：（式略）其中，L為每片板梁外側邊緣的長度(不含懸臂部分,懸臂用來形成圓曲線)；R為圓曲線半徑；d為圓曲線至每片板梁外緣的垂直距離。計算最外側板梁時，d的值即為梁體懸臂板的寬度，計算第二片板梁時，d的值即為外側板梁（含懸臂）的寬度，以此類推可計算出任一板梁的長度。緩和曲線段的計算思路與此類似，茲不贅述。
車輛荷載計算含有多個參數，例如車重的測算、軸重、車間距等因素。因為這些數據的準確性會影響橋梁結構的使用期限。但是，將這些數據直接引入橋梁設計的可靠度分析會加大設計人員的工作量。所以，本文通過對各種橋梁結構不同跨徑的計算得出詳細、準確的數據，并分析這些數據，以獲得具有一定控制作用的各種荷載效應。計算這些數據時，采用的是正常運行狀態和密集運行狀態兩種方式，并且采用了規定中的標準荷載效應值的比值K和橋型結構中不同跨徑的統計數據類比、分析的方式，正常運行時對應的是汽車20級狀態下的荷載，密集運行時對應的是大于汽車20級狀態下的荷載。
1.1車輛荷載的效應計算和統計分析在對比、分析各種數據和方案后發現，實際測量正常運行的車隊更符合車輛荷載的實測計算。在選擇橋型結構時，以效應比值進行分析、統計，相對來說要求就沒有那么嚴格，所以說，主要是計算橋型結構中的簡支梁和多跨連續梁。計算簡支梁和多跨連續梁的目的是為了控制截面的彎矩和剪力效應，具體的分析步驟如下：①按照國家制定的標準，在不同的橋型結構、跨徑、效應等計算的效應容本中，抽取一定比例的樣本。②以一年的運行狀況為周期，一百年的周期為設計基準，由公式求得：FM（x）=［F（x）］T=［F（x）］100.取FM（x）的某一分位值除以現行標準車輛荷載效應的計算值，就可以得到設計基準期內荷載效應比值的無量綱參數Ks，這里取FM（x）的0.05和0.95分位值，即?。跢（x）］100=0.5和［F（x）］100=0.95計算。2004年，國家在頒布的新規范中廢除了四級汽車車隊荷載，新規范中規定了公路Ⅱ級和公路Ⅰ級（即分別相當于1989規范中的汽-20級和汽-超20級）。為了使車輛的荷載效應計算更為簡便，在精簡車輛荷載等級的原則上，刪除了車隊荷載布載，并對車輛荷載和車道荷載采用了局部效應計算和整體效應的計算方式。
1.2新規范對重載交通車輛荷載的改進分析
1.2.11989規范和2004規范的荷載計算對比在我國2004年頒布的新規范中，確定了橋梁沖擊系數是采用結構基頻的方式決定的，從根本上改變和制約了1989規范中“橋梁沖擊系數中是通過計算跨徑來決定的”的要求。針對1989規范中只考慮原材料和跨度的因素，在2004規范中加入了橋型、連接方式和截面等結構基頻等因素作為參數，從質量、阻尼、剛度等方面來決定橋梁本質。也就是說，為了更加科學地設計橋梁，只要抓住結構基頻的本質，保持基頻是固定的，無論橋梁的跨度、原材料和橋型等因素有多大的區別，橋梁本身的動力本質都沒有大變化。
1.2.2修訂了對橋寬的要求為了使計算更加科學化、明確化，我國在2004年的新規范中加入了針對不同等級的道路、橋梁設計的車速測算，并且在設計橋梁寬度時，依據車速對其進行設計。這樣就對我國在1989年的規范中“橋寬主要是依照山嶺、平原、丘陵等不同地形的確定和地形本身具有的可改造性來確定橋寬”的規定有了更進一步的說明，使其更加明確。
1.2.3修訂車輛荷載的劃分隨著時代的發展，為了使道路、橋梁更能適應社會和經濟的變化，在我國頒布的新規范中，在精簡了四級汽車車隊荷載的基礎上，用公路Ⅱ級和公路Ⅰ級（即分別相當于1989規范中的汽-20級和汽-超20級）來取代和明確車輛荷載的計算方式。為了能夠更加簡單和科學地計算車輛的荷載效應，改進了車隊的荷載布載。其中，車輛荷載是指局部效應計算，車道荷載是指整體效應計算。
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