橋梁震害及其加固措施的研究

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摘 要：地震是破壞力非常強(qiáng)的自然災(zāi)害之一，橋梁作為震后救援工作和震后重建工作的重要通道，其抗震性能的強(qiáng)弱決定著救援人員和救災(zāi)物資能否在第一時(shí)間趕到救災(zāi)現(xiàn)場。因此研究橋梁在地震中的破壞形式就顯得尤為重要。本文針地震過程中受災(zāi)橋梁的破壞進(jìn)行研究，提出了抗震的基本加固措施。

關(guān)鍵詞：橋梁破壞；橋梁加固；發(fā)展趨勢

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.101

1 引言

2008年5月12日四川汶川發(fā)生大地震，地震破壞力特別大，災(zāi)后受災(zāi)區(qū)一片混亂，地震給當(dāng)?shù)貛砹藝?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，許多人也在這次地震中受傷或者喪命。汶川地震發(fā)生后，交通系統(tǒng)全面癱瘓，特別是橋梁的毀壞，給抗震救災(zāi)帶來了前所未有的困難，救援人員和救災(zāi)物資無法在第一時(shí)間到達(dá)救援現(xiàn)場，大大加大了人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

2 地震中橋梁的破壞

地震造成這樣嚴(yán)重破壞的原因主要有：（1）此次地震的地震強(qiáng)度大于設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)；（2）橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或者橋梁的施工不合理；（3）地震引起橋梁所處的地基失效或者地基的變形；（4）橋梁結(jié)構(gòu)本身抗震能力的不足。

（1）梁部結(jié)構(gòu)破壞。橋梁上部結(jié)構(gòu)震害按照其原因可以分為上部結(jié)構(gòu)本身的破壞、上部結(jié)構(gòu)的移位震害和上部結(jié)構(gòu)的碰撞震害。其中，上部結(jié)構(gòu)本身的破壞比較少見，大多發(fā)生在豎向地震動(dòng)很明顯的地區(qū)。常見的有鋼結(jié)構(gòu)橋梁的局部屈曲破壞。

（2）支座的限位裝置等連接構(gòu)件失效破壞。橋梁的支承連接件如橋梁支座、伸縮縫、以及剪力鍵等是橋梁抗震中的相對比較弱的地方，震害現(xiàn)象比較普遍，如果支承連接構(gòu)件不能夠承受上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的相對位移，那么此支承連接構(gòu)件很可能已經(jīng)失效了。

（3）橋梁下部結(jié)構(gòu)破壞。橋梁下部結(jié)構(gòu)的破壞主要指的是橋墩的破壞和橋臺(tái)的破壞，而橋墩的破壞又分為彎曲型破壞和剪切型破壞，遭受剪切型破壞的多為低矮的橋墩，高柔的橋墩多為彎曲型破壞，兩者之間的則是混合型破壞。由墩柱延性不足、橫向箍筋的約束不當(dāng)、縱筋過早的被切斷、錨固長度不夠、箍筋端部沒有彎鉤等等可以引起墩柱彎曲破壞。而墩柱的剪切破壞則是由于截面的抗剪強(qiáng)度的不足引起的。

（4）基礎(chǔ)破壞。樁基礎(chǔ)的破壞主要分為：液化破壞、剪切破壞、樁帽脫落這三種形式。地基液化破壞會(huì)使樁基整體位移過大以至于發(fā)生整體破壞，地基的土層交界處剛度的突變能夠使樁基發(fā)生水平的剪切破壞，樁帽和樁頂?shù)倪B接處一直是樁基礎(chǔ)的薄弱的環(huán)節(jié)，樁基的震害中樁帽的脫落也是非常常見的。

3 簡支梁橋的抗震加固措施

（1）上部結(jié)構(gòu)的加固措施。對上部結(jié)構(gòu)而言，落梁是在地震中經(jīng)常發(fā)生的事故，多跨簡支梁橋相對于單跨簡支梁和連續(xù)梁來說，其結(jié)構(gòu)整體性差，發(fā)生落梁的幾率比單跨簡支梁和連續(xù)梁大得多，因此在抗震設(shè)計(jì)中，要著重注意多跨簡支梁的落梁現(xiàn)象的發(fā)生。對于落梁現(xiàn)象，要著重加強(qiáng)其上部結(jié)構(gòu)的整體性，限制其橫向位移，還要加強(qiáng)各聯(lián)之間的橫向聯(lián)系，將橋面直接做成連續(xù)或者采用先簡支后連續(xù)的構(gòu)造措施。

（2）橋墩的加固措施。“強(qiáng)墩弱梁”一直是橋梁抗震中所提倡的，因?yàn)闃蛄旱南虏拷Y(jié)構(gòu)的維修遠(yuǎn)比上部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多。總體來說，空心截面橋墩的延性比實(shí)心截面橋墩的延性要好，鋼筋混凝土橋墩的延性要比素混凝土橋墩的延性好一些。但是對于已經(jīng)建成的橋梁，更換橋墩的類型顯然已經(jīng)是不可能的了，但是可以提高柱式橋墩的縱向和橫向剛度，加大樁的直徑，設(shè)置一些橫系梁等多種方法，來防止橋墩先于梁體損傷前破壞。

（3）橋臺(tái)的加固措施。在本次地震中，重力式橋臺(tái)的抗震能力凸現(xiàn)出來了，他們的震害較輕，其中四川地區(qū)多巖石，發(fā)生沙土液化的現(xiàn)象很少也是很大一部分原因，并且重力式橋臺(tái)施工方便，造價(jià)低廉，在四川地區(qū)乃至全國的應(yīng)用都比較廣泛，歷次地震研究表明，重力式橋臺(tái)的抗震性能比柱式橋臺(tái)和帶耳墻的埋置式橋臺(tái)的抗振性能要好得多，因此，在條件允許的范圍內(nèi)，我們應(yīng)當(dāng)首先選用重力式橋臺(tái)。

（4）擋塊的加固措施。在我國防止落梁的采取最多的構(gòu)造措施是擋塊，在現(xiàn)行的規(guī)范中也規(guī)定了，在地震烈度大于七度的地區(qū)，橋梁應(yīng)該設(shè)置擋塊。

（5）支座和伸縮縫的加固措施。可以通過簡支變連續(xù)來減少伸縮縫的使用，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的相對縱向位移較大，這些連接件不能滿足位移的要求時(shí)，往往會(huì)造成螺栓拔出或者剪斷，支座附近的混凝土開裂，以及活動(dòng)支座的脫落等現(xiàn)象，所以，我們選擇伸縮縫時(shí)，要使其變形能力滿足抗震設(shè)計(jì)規(guī)定的位移，同時(shí)也可以設(shè)置一些限位裝置和剪力鍵等。

4 結(jié)論

地震直接引起了橋梁落梁、墩柱的破壞。梁體的位移以及支座的脫落等震害。通過對本次汶川地震的分析，我們應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)橋梁兩側(cè)山體的邊坡防護(hù)，連接簡支梁的各梁體，擴(kuò)大臺(tái)座、加大橋墩的截面、將普通支座更換為鉛芯-橡膠支座、重新設(shè)計(jì)和使用伸縮縫以及加大擋塊的尺寸等措施來抵抗震害。

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