山區(qū)公路橋梁抗震設(shè)計(jì)與抗震加固措施研究

李昌虎 武林

摘 要 隨著交通的發(fā)展，我國(guó)山區(qū)公路建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。橋梁作為公路建設(shè)的主體和連接樞紐，發(fā)揮著越來越重要的作用。橋梁結(jié)構(gòu)一旦被破壞，將造成不可彌補(bǔ)的損失。本文闡述了山區(qū)公路橋梁的震害類型及成因，分析了山區(qū)橋梁的抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并相應(yīng)地提出了抗震設(shè)計(jì)和抗震加固措施，以提高橋梁抗震性能，促進(jìn)山區(qū)公路建設(shè)的發(fā)展，確保人民生命和財(cái)產(chǎn)的安全。

關(guān)鍵詞 山區(qū)公路橋梁;抗震設(shè)計(jì);抗震加固;研究

引言

近年來，隨著山區(qū)地震的頻繁發(fā)生，山區(qū)公路橋的抗震設(shè)計(jì)引起了相關(guān)工作人員的關(guān)注。2019年，四川省宜賓市發(fā)生6.0級(jí)地震，給人們帶來了無法估量的損失，同時(shí)造成了多人死亡的慘狀。地震災(zāi)害不僅危害建筑物的安全，而且對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)造成極大的破壞，特別是山區(qū)橋梁的破壞，甚至橋梁的倒塌，對(duì)震后的救援工作有很大的影響。因此，對(duì)于山區(qū)的橋梁施工，在橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)按當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防水平加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)，提高山區(qū)公路橋的抗震性能，保障道路交通安全。

1山區(qū)公路橋梁的震害類型及成因

（1）上部結(jié)構(gòu)震害。山區(qū)公路橋上部結(jié)構(gòu)的地震破壞應(yīng)按其發(fā)生機(jī)理分為結(jié)構(gòu)破壞和位移破壞兩類，其中位移破壞更為常見。位移地震破壞一般是指橋梁上部結(jié)構(gòu)（梁結(jié)構(gòu)、橋面、伸縮縫等）的橫向或縱向位移。此外，如果上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的位移大于橋墩和柱的位移，整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)可能會(huì)受到嚴(yán)重破壞，出現(xiàn)主梁破壞、“落梁”等病害[1]。

（2）墩柱震害。山區(qū)公路橋梁的墩柱震害可以劃分為剪力破壞和塑性鉸破壞兩類。主要原因在于：一方面，在反復(fù)的地震能量作用下，橋梁墩柱頂部和底部容易出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，從而失去其支撐力;另一方面，墩柱的承載力強(qiáng)度往往會(huì)隨著地震持續(xù)作用而大幅降低。

（3）基礎(chǔ)震害。山區(qū)公路橋地基如果受到地震能量的影響，砂土可能會(huì)出現(xiàn)液化現(xiàn)象，造成地基土部分或全部承載能力的喪失和破壞。同時(shí)，橋梁的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)也會(huì)受到一定程度的不利影響，主要表現(xiàn)為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的沉降、水平滑移、斷裂等病害。

2山區(qū)橋梁抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）橋位和橋型的選擇和設(shè)計(jì)。對(duì)于山區(qū)公路橋梁來講，山路崎嶇，地勢(shì)高低不同，各個(gè)路段的地質(zhì)條件也會(huì)有很大的差距，因此在進(jìn)行橋位的選擇時(shí)，在不影響線路的總體設(shè)計(jì)的情況下，盡可能選擇地質(zhì)條件相對(duì)較好的位置來進(jìn)行橋梁的設(shè)計(jì)和建造，應(yīng)該避開在地震發(fā)生時(shí)可能會(huì)使地基發(fā)生破壞的松軟的地基，要盡可能選擇堅(jiān)硬的地質(zhì)，比如基巖及一些堅(jiān)硬的碎石地基。在山區(qū)，大部分的地質(zhì)屬于硬地質(zhì)，但在選擇橋址時(shí)，要注意一些滑坡和地震易發(fā)地區(qū)，橋梁施工要盡量避開這些地區(qū)，以保證公路橋梁施工的安全。

橋型的設(shè)計(jì)對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震來講也是至關(guān)重要的，在山區(qū)公路橋梁的橋型設(shè)計(jì)上，要根據(jù)地質(zhì)條件和施工要求，盡可能選擇抗震性能較高的橋型，可以選擇結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的大跨度連續(xù)梁橋，減少伸縮縫的設(shè)置數(shù)量，也可以選擇隔震減震效果比較好的新型鋼桁架結(jié)構(gòu)，在保證橋梁滿足當(dāng)?shù)毓方ㄔO(shè)的條件下，盡可能地選擇一些新型、技術(shù)先進(jìn)的抗震橋型，并選擇在震后容易修復(fù)的結(jié)構(gòu)，減少地震帶來的經(jīng)濟(jì)損失[2]。

（2）橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在山區(qū)高速公路橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要盡可能選擇對(duì)稱或者規(guī)則的橋梁結(jié)構(gòu)形式，盡可能地降低結(jié)構(gòu)的自重重心和剛度重心，盡可能使其在一個(gè)中心線上，以減少地震帶來的沖擊力，從而保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。此外，橋梁結(jié)構(gòu)的剛度應(yīng)盡可能小，并使用更多延性材料，以減少地震引起的脆性破壞，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能和變形能力。

3山區(qū)橋梁抗震加固措施

（1）墩柱結(jié)構(gòu)防震加固措施。山區(qū)公路橋梁的橋墩一般都設(shè)置得比較高，因此其危險(xiǎn)性就較大。在橋墩抗震設(shè)計(jì)中，提高結(jié)構(gòu)的延性是一種常見的加固措施。在山區(qū)高橋墩的設(shè)計(jì)中，可以采用鋼混結(jié)構(gòu)，并使用空心截面;也可以在橫向墩柱之間設(shè)置系梁來增加結(jié)構(gòu)之間的連接性;還可以根據(jù)受力情況增大柱的直徑或者采用多排柱等;另外，也可以在樁柱的連接位置和墩柱的端部位置，增設(shè)加密箍筋以此來提高結(jié)構(gòu)的延性和抗剪性能，提高其抗震能力。而橋臺(tái)除了采用與橋墩相同的措施外，還可以在梁與擋塊連接處及梁與橋臺(tái)連接處增設(shè)彈性墊塊來緩沖地震作用下引起的結(jié)構(gòu)變形，還可以增設(shè)樁柱的數(shù)量來提高其抗剪能力，從而減小抗震帶來的危險(xiǎn)，提高結(jié)構(gòu)的安全性能[3]。

（2）支座結(jié)構(gòu)防震加固措施。對(duì)于主梁結(jié)構(gòu)的加固主要有兩種方式，一種是增大截面加固法，一種是粘貼鋼板加固法。為了提高主梁結(jié)構(gòu)的抗震性能，可以在梁板下增設(shè)鋼筋，這對(duì)于提高結(jié)構(gòu)的延性具有很大的作用，但是如果增加鋼筋過多，則會(huì)形成超筋現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土的優(yōu)先破壞，這就需要采取增大橋梁下部結(jié)構(gòu)截面的方式來提高結(jié)構(gòu)的整體性能。例如梁板橋可以采用增大馬蹄的高度和寬度，進(jìn)而增大梁板的截面面積。而當(dāng)主梁的梁底產(chǎn)生一定的橫向裂縫和縱向裂縫時(shí)，可以采用粘貼鋼板的方式進(jìn)行加固，該方式不僅簡(jiǎn)單，還能在一定程度上增大主梁的抗震性能。但是鋼板的錨固位置和黏結(jié)劑一定要符合相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

對(duì)于支座結(jié)構(gòu)的加固來講，可以在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就選擇減隔震性能較好減震支座，也可以選擇設(shè)置擋塊等結(jié)構(gòu)來限制結(jié)構(gòu)的縱向位移，進(jìn)而減小地震作用對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)帶來的巨大沖擊，減小橋梁被地震震壞而落梁現(xiàn)象的發(fā)生[4]。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，在地震災(zāi)害多發(fā)地區(qū)建設(shè)橋梁，需要我們考慮橋梁的防震設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中結(jié)合施工環(huán)境和施工條件，合理選擇橋梁地址以及橋梁形式，通過科學(xué)有效的抗震技術(shù)和方法，提高公路橋梁的抗震能力，確保橋梁的穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭凱斌，溫泉.提高公路橋梁抗震能力的措施[J].交通世界，2018（32）：126-127.

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[3] 楊碧濤.公路橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分析[J].建材與裝飾，2017（49）：267.

[4] 劉鵬，楊光.橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].工程技術(shù)研究，2017（1）：248.