国内外抗震设计规范均在不断地发展，典型的设计规范主要包括：中国的《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ 166—2011）、《铁路工程抗震设计规范》（GB 50111—2006）、《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02—01—2008）、日本的《道路桥示方书·同解说耐震设计编》以及美国《AASHTO规范》等。
各国根据桥梁在社会和经济发展中的地位和国防需求以及政治等因素，将桥梁进行重要性等级划分，结构的重要性等级划分是抗震设计的基础。根据《中国公路桥梁抗震设计细则》，我国将桥梁分类分为4类，其设防水准及目标见表5.1。
表5.1 各设防类别桥梁的抗震设防目标
表5.1中，E1地震作用：工程场地重现期较短的地震作用，对应于第一级设防水准。采用弹性抗震设计，不允许桥梁结构发生塑性变形，用构件的强度作为衡量结构性能的指标，只需校核构件的强度是否满足要求。
E2地震作用：工程场地重现期较长的地震作用，对应于第二级设防水准。采用延性抗震设计，允许桥梁结构发生塑性变形，不仅用构件的强度作为衡量结构性能的指标，同时校核构件的延性能力是否满足要求。
2.抗震设防标准所谓三水准设防主要是指传统意义上的“小震不坏、中震可修、大震不倒”，主要内容见表5.2。
表5.2 三水准设防标准
3.桥梁选址
应选择在对抗震有利的地段，尽可能避免选择在软弱黏性土层、可液化土层和地层严重不均匀的地段，特别是发震断层地段。
对抗震有利的地段，一般是指坚硬土或开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等地段；不利地段，一般是指孤突的山梁、高差较大台地边缘、软弱黏性土及可液化土层等地段；危险地段，是指发震断层及其邻近地段和地震时可能发生大规模滑坡、崩塌等不良地质地段。
4.桥梁结构合理造型
对于桥型选择，宜按下列几个原则进行：尽量减轻结构的自重和降低其重心，以减小结构物的地震作用和内力，提高稳定性；力求使结构物的质量中心与刚度中心重合，以减小在地震中因扭转引起的附加地震力；应协调结构物的长度和高度，以减少各部分不同性质的振动所造成的危害作用；适当降低结构刚度，使用延性材料提高其变形能力，从而减少地震作用；加强地基的调整和处理，以减小地基变形和防止地基失效。
5.桥梁抗震设计流程
在进行抗震概念设计时，特别要重视上、下部连接部位的设计，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者构造设计保证这些部位的抗震安全性。桥梁抗震设计地震响应分析与验算应采用的流程图如图5.21和图5.22所示。
6.桥梁抗震分析方法
对于地震过程中性能表现复杂的桥梁要采用合理的分析与验算方法，主要有拟静力法、线弹性反应谱法、时程分析法、Pushover法等。
（1）拟静力法。早期结构抗震计算采用的是静力理论，1900年日本大房森吉提出静力法的概念，它假设结构物各个部分与地震动具有相同的振动（刚体振动）。此时，结构物上只作用着地面运动加速度乘以结构物质量所产生的惯性力。即忽略地面运动特性与结构的动力特性因素，简单地把结构在地震时的动力反应看作是静止的地震惯性力作为地震荷载作用下结构的内力分析。1915年佐野提出震度法，即根据静力法的概念提出以结构的10%的重量作为水平地震荷载，于1923年关东大地震后的次年建立了最早的桥梁下部结构工程的抗震分析方法。虽然其在理论上存在局限性，也经常作为有效的验算方法。
图5.21 桥梁抗震设计流程
图5.22 桥梁地震响应分析与验算
（2）反应谱法。因为拟静力法理论的局限性，没有考虑结构自身的动力响应，所以在随后的抗震分析中越来越显示出它的局限性。20世纪40年代在抗震分析中提出了反应谱理论，反应谱理论在简单正确地反映了地震动的特性同时考虑了结构物的动力特性，因而迅速在世界范围内得到了广泛的承认，20世纪50年代后已被各国的抗震设计规范所应用，其设防标准采用烈度或加速度来表示。反应谱法根据规范按四类场地土给出的设计反应谱进行计算，对于量大面广的常规桥梁，只取少数几个低阶振型就可以求得较为满意的结果，计算量少；并且反应谱法将时变动力问题转化为拟静力问题，易于被工程师接受，这些都是反应谱法的优点所在。反应谱法以其概念清晰、计算简单而被广泛应用，至今仍是各国规范的基本计算方法。
（3）动力时程分析法。时程分析可以进行有线弹性材料行为、非线性材料滞回特征、几何非线性效应的模型分析。但是，除了二维或三维空间坐标分析，必须考对桥梁模型进行地震时程分析，有3种可用的分析方法：①时域内的逐步积分；②时域内的标准振型时程的叠加；③频域反应的计算变换到时域内叠加。因为对于一个特定的地震地面运动，线弹性时程反应分析得到的设计信息总量很少，因此方法②和方法③在总体形式上因依赖于叠加原理而受到限制。在进行时程分析时可以得到数值上较为精确的分析结果，但是存在着在一些参数难以确定的问题上，因而本质仍然比较模糊。其他问题输入地震动简化结构分析模型是否与实际相符；结构—基础—土相互作用问题；结构构件的非线性动力特性和屈服后的行为数值积分的精度及稳定性等都有待于解决时程分析不仅计算量大，建立模型复杂，而且对分析结果的整理要求也很高，结果的准确性很大程度取决于输入地面运动的情况。其主要缺点是计算结果过度依赖于所选取的加速度时程曲线。为得到较可靠的计算结果常要计算许多时程样本，并加以统计评论，为此需要进行大量的计算。
（4）Pushover分析方法。由于各种抗震分析方法都存在其各自的缺点，基于位移和能力相结合的设计方法成为新的发展趋势。位移设计方法可以充分考虑结构不同的破坏极限状态；能力设计就是通过主要抗侧力体系构件应用恰当的整体和细部构造设计作为强震下的延性耗能机构，保证在地震作用下结构的设计位置进行耗能，达到控制结构的目的。
其中Pushover分析方法作为一种结构非线性地震响应的近似计算方法，考虑了结构的弹塑性特性，以其概念简明、操作简便、能用图形方式直观地表达结构的抗震能力与需求等特点正逐渐受到重视和推广。
Pushover分析方法通过研究结构在地震激励下进入塑性状态时的非线性性能，可求得结构的变形，构件的屈服顺序、承载的薄弱部位和可能发生的破坏形式等重要的信息，还可以了解结构的破坏机制，找出结构薄弱部位，可以得到结构失效时能抵抗的最大的水平荷载。Pushover分析方法根据求得的构件的位移，以延性破坏准则为判断标准，充分考虑了结构的塑性耗能。Pushover分析方法由于比较简单，被设计单位采用得较多。(www.xing528.com)
7.桥梁抗震其他构造措施
（1）基础抗震措施。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，如图5.23所示。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入较稳定密实的土层内一定深度。
图5.23 桥梁基础加固
（2）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。对于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，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，桥台基础酌情留足余量。
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。
（3）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，套筒下端的标高等同其他桥墩的地面标高。
（4）加设耗能减震装置。安装耗能减震装置，可以有效减轻桥梁碰撞的不利影响，其具体类型包括：橡胶缓冲垫片、约束装置以及压碎装置等。为避免伸缩缝宽度变化过大，现阶段通常在相邻梁间的间隙处填充弹性耗能介质，一般做法为设置防撞橡胶垫片，在减小伸缩缝宽度值的同时，通过材料的阻尼来达到能量耗散的作用，进而减弱梁间碰撞反应。具体作用机理如图5.24所示，橡胶垫块与梁体之间一般均会设置一定的间隙值，以达到适应桥梁温度变形以及常遇地震作用产生的位移值；在强震作用下，当梁体与墩台或梁间相对位移超过设置的间隙初始值时，橡胶垫块开始发生作用，随着橡胶垫片的压缩量增大，可以有效降低梁间碰撞力，以达到防撞的效果。
图5.24 缓冲装置
另外，为避免由于发生碰撞反应造成梁端损伤现象的发生，实际工程中也可以采用抗压强度较小的构件在梁间伸缩处进行填充，当强震发生时，压碎装置开始发挥作用，梁体和压碎装置共同承受碰撞力，随着碰撞力增大到一定的数值，压碎装置发生破坏，引发碰撞能量的耗散，同时由于该装置破坏以后为梁体的运动提供了一定的自由运动空间，进而达到减轻减弱碰撞的作用，保护梁体端部免受损伤。另外，该装置一般造价低廉、构造简单及安装方便，在新建及改造工程中经常采用。
（5）防落梁装置。近年来，防落梁装置在美国、日本、中国台湾等多地震地区的桥梁中得到比较广泛的应用，其主要的构成形式包括：①连接上、下部结构的防落梁构造；②上、下部结构间设置的突起构造；③连接相邻上部结构的防落梁构造等。如图5.25～图5.27所示。
图5.25 连接上、下部结构的防止落梁装置
图5.26 设置突起构造的防止落梁装置
图5.27 连接相邻上部结构的防止落梁装置
日本经常采用直接连接梁体的连梁装置，而美国则采用墩梁连接的限位装置。地震作用下，对于连梁装置，允许主梁脱离支座但是不发生落梁。美国经常采用的墩梁连接的限位装置，是通过限制梁墩的相对位移而不使主梁落梁。我国现在常用的有锚栓式、挡块式，这些装置设计相对简单。图5.28是国外一些常用的防落梁装置，这些装置构造简单，安装方便，适合用于服役桥梁和新建桥梁。
图5.28 常见防落梁装置
图5.29所示的是日本桥梁中应用较广泛的一种防落梁装置体系，主要有连梁装置、高度限位差、预埋钢棒和扩大支撑几部分组成。
图5.29 日本防落梁体系
我国《公路桥梁抗震设计细则》（JTGT B02—01—2008）在3.1.4条中就各类公路桥梁抗震设防措施等级进行了分类，中国最新出台的桥梁抗震设计细则没有推荐专门的限位装置设计方法，提出了几种常用的限位装置，如图5.30所示。
图5.30 常用限位装置
使用横向和纵向限位装置可以实现桥梁结构的内力反应和位移反应之间的协调。一般来讲，限位装置的间隙小，内力反应增大，而位移反应减小；相反，若限位装置的间隙大，则内力反应减小，但位移反应增大。横向和纵向限位装置的使用应使内力反应和位移反应两者之间达到某种平衡，另外，桥轴方向的限位装置移动能力应与支承部分的相适应。限位装置的设置不得有碍于防落梁构造功能的发挥。设置限位装置的目的之一是保证在中小地震作用下不因位移过大而导致伸缩缝等连接部件发生损坏。
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