淺談橋梁的抗震

李 靜

(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)

1 容許破壞限度

1.1 修建于一般地段的橋梁

所謂一般地段系相對(duì)于危險(xiǎn)地段而言。在地震時(shí)，這些地段的橋梁震害較輕，有可能以不多的抗震投資達(dá)到避免或減輕震害。因此，對(duì)修建在一般地段的橋梁，提出較高的設(shè)防要求，即“基本不壞，不需整修;或略有損壞，經(jīng)過一般整修，即可按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)使用”。

1.2 修建于危險(xiǎn)地段、軟弱粘土層或可液化土層上的橋梁

所謂危險(xiǎn)地段系發(fā)震斷層及其鄰近地段和地震時(shí)可能發(fā)生滑坡、崩塌等不良地段。在地震時(shí)，這些地段將會(huì)發(fā)生大規(guī)模的地表錯(cuò)動(dòng)、滑坡、崩塌現(xiàn)象;軟弱粘性土層和可液化土層的承載能力將大幅度降低，對(duì)橋梁的危害嚴(yán)重。在上述地段修建的橋梁，目前還缺乏行之有效的抗震措施，或者雖然有了技術(shù)措施，但由于投資、設(shè)備等條件的限制也難于普遍采用。因此，對(duì)修建在危險(xiǎn)地段、軟弱粘土層或可液化土層上的橋梁，提出的設(shè)防要求應(yīng)有所降低，即要求其震害程度不超過“略有損壞，經(jīng)過一般整修，或經(jīng)過短期搶修，即可維持通車”的限度。

2 設(shè)計(jì)烈度

2.1 地震烈度的劃分

為了區(qū)別地震時(shí)地面受到的影響和破壞程度的大小，我國(guó)把地震烈度分為12度。它是根據(jù)地震時(shí)地面建筑物受破壞的程度、人的感覺等來劃分的。內(nèi)容大致如下。

(1)1～2度——人們一般沒有感覺，只有地震儀才能記錄到。

(2)3度——室內(nèi)少數(shù)人能感到輕微的震動(dòng)。

(3)4～5度——人們有不同程度的感覺，室內(nèi)物件有些擺動(dòng)和有塵土掉落現(xiàn)象。

(4)6度——人行走不穩(wěn)，器皿傾斜;房屋出現(xiàn)裂縫，少數(shù)受到破壞。

(5)7～8度——人站立不住，大部分房屋遭到破壞，高大的煙囪可能斷裂;有時(shí)還有噴沙、冒水現(xiàn)象。

(6)9～10度——房屋嚴(yán)重破壞，地表裂縫很多;湖泊、水庫(kù)中將有大浪出現(xiàn)，部分鐵軌彎曲變形。

(7)11～12度——房屋普遍倒塌，地面變形嚴(yán)重，造成巨大的自然災(zāi)害。

因此，當(dāng)一次地震后，提到某地方的地震烈度為幾度時(shí)，也就可以大概知道這個(gè)地方所受到的影響程度了。

2.2 地震的基本烈度

基本烈度是某地區(qū)在今后一定時(shí)期內(nèi)可能發(fā)生的最高地震烈度。

2.3 地震的設(shè)計(jì)烈度

(1)對(duì)于干線上的特別重要橋梁，經(jīng)過批準(zhǔn)，其設(shè)計(jì)烈度可按基本烈度提高一度。

(2)對(duì)于四級(jí)公路的一般橋梁，可不設(shè)防。

(3)對(duì)于立體交叉的跨線橋，其設(shè)計(jì)烈度尚應(yīng)不低于下線工程的設(shè)計(jì)烈度。

上述所謂抗震重點(diǎn)橋梁系指大橋和破壞后修復(fù)困難的中、小橋;一般橋梁系指非重點(diǎn)的中、小橋。

2.4 抗震設(shè)計(jì)起點(diǎn)

調(diào)查了經(jīng)受7度地震的較多橋梁，發(fā)現(xiàn)其中大多數(shù)基本完好或僅有輕微損壞。所以，在一般情況下，橋梁能夠經(jīng)受7度地震的影響。因而可以把以設(shè)計(jì)烈度表示的抗震設(shè)防起點(diǎn)定為8度，也就是說，對(duì)一般工程，當(dāng)其所在地區(qū)的基本烈度為8度時(shí)，均應(yīng)考慮抗震設(shè)防。對(duì)于修建在地震時(shí)可能發(fā)生大規(guī)?；?、崩塌地段的橋梁;修建在軟弱粘性土層、可液化土層上的橋梁;連續(xù)梁、T型剛構(gòu)等橋型的橋梁，抗震設(shè)防起點(diǎn)定為7度。

3 地震波對(duì)橋梁的作用

地震波傳到地基，使橋基受到一個(gè)慣性力的作用，影響橋墩和上部結(jié)構(gòu)。由于各部構(gòu)件的振型、頻率、阻尼各不相同。有的可能和地震波的振動(dòng)周期一致，產(chǎn)生諧振，加劇該部的振動(dòng)。由于慣性力的作用，其他各部互相牽扯，造成橋梁落梁;橋臺(tái)前墻開裂;支座破壞。另外，由于砂土液化和岸坡滑移也會(huì)使橋梁倒塌。

4 橋梁震害

4.1 重力式墩臺(tái)的震害

重力式墩臺(tái)的震害主要是沉陷、傾斜和斷裂。

橋臺(tái)沉陷是地基承受力不足，同時(shí)伸到臺(tái)背的路堤重力對(duì)沉陷也有影響;傾斜是由土壓力引起，也有因基礎(chǔ)埋置太淺引起:斷裂通常發(fā)生在接頭薄弱的工作縫處。

橋墩沉陷是地基承載力不足的結(jié)果。當(dāng)強(qiáng)烈地震時(shí)，甚至埋設(shè)很深的基礎(chǔ)有時(shí)也會(huì)發(fā)生沉陷。說明即使是很深的地層受到外部震動(dòng)時(shí)也會(huì)喪失一定的承載能力，傾斜主要是一部分墩底座落地較好的地基上，另一部分墩底則落在較差的地基上而引起;斷裂常發(fā)生在橋墩的底部和接頭薄弱的工作縫處。

4.2 樁式橋墩的震害

用鋼筋混凝土樁做墩身時(shí)，樁頭和蓋梁連接。地震時(shí)樁頭和蓋梁連接處的混凝土破裂，露出垂直鋼筋，而垂直鋼筋受了上部結(jié)構(gòu)的重力而被壓彎。這是由于框架在這些地方產(chǎn)生角隅彎矩的結(jié)果。

在軟地基中的樁身，雖然埋得很深，但由于軟土層不同程度內(nèi)的振幅不均勻，樁周所受的壓力也不同，樁也可能斷裂破壞。

4.3 支座的震害

當(dāng)發(fā)生強(qiáng)烈地震時(shí)，支座也受到破壞。被破壞的支座絕大部分是固定支座，破壞時(shí)除了錨栓剪斷外，錨栓周圍的混凝土還會(huì)發(fā)生開裂。

4.4 上部結(jié)構(gòu)的震害

地震對(duì)梁橋上部結(jié)構(gòu)的破壞，以梁的塌落最為常見。如梁和支座連接牢固，墩臺(tái)及地基均能經(jīng)受住地震的考驗(yàn)，則梁本身的損壞實(shí)際上很難發(fā)生。

地震時(shí)拱橋上部結(jié)構(gòu)的損壞，以拱圈和橋墩(臺(tái))、拱上建筑和拱圈的連接處裂縫和拱上側(cè)墻裂縫最為常見。對(duì)雙曲拱來說，拱肋和拱波的連接，往往成為抗震的薄弱環(huán)節(jié)。