張元生

摘 要：我國是一個多地震國家，近二十多年來，大批橋梁雨后春筍般涌現(xiàn)，確保橋梁在可能發(fā)生的地震中安全可靠運營，最大限度避免人員傷亡，減輕震災帶來的經(jīng)濟損失，且設計上又不過于保守，成為工程界日益關注的話題。在橋梁設計過程中采取適宜的抗震措施來減小乃至避免地震對橋梁破壞，降低經(jīng)濟損失。

關鍵詞：抗震；橋梁設計； 抗震措施

中圖分類號：TU973+.31 文獻標識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）09-0103-01

1 震害形式

“前車之鑒，后世之師”，通過對汶川、玉樹地震發(fā)生后，橋梁破壞的調(diào)查與研究，橋梁震害形式主要有以下幾種：

1.1 支撐連接部件（支座）震害

支座在地震中破壞形式有錨固螺栓拔出、剪斷、支座位移、活動支座脫落等且支座破壞又會引起連鎖反應如伸縮縫、擋塊破壞、甚至落梁危險等。

1.2 上部結構震害

受地震水平力作用橋梁上部結構在縱橫向及扭轉(zhuǎn)發(fā)生移位。主要表現(xiàn)形式有梁體間脫離、錯位、頂撞；大位移會使梁體超出墩臺支撐面造成落梁（如汶川百花大橋、廟子坪大橋落梁）。落梁的毀壞性是巨大的特別是順橋向的，梁體掉下來會直接砸到墩臺，造成不可修復性的破壞。

1.3 下部結構震害

分為橋墩和基礎的破壞，該震害是由于橋梁受到較大水平力，瞬時反復振動導致薄弱截面產(chǎn)生破壞而引起的。

1.3.1 橋墩破壞

經(jīng)大量震害實例調(diào)查研究，柔性橋墩的長細比較大多為彎曲破壞（延性破壞），表現(xiàn)形式為：混凝土開裂、壓潰、鋼筋裸露與壓彎并會產(chǎn)生很大的塑性變形，原因主要是由于橫向約束箍筋配置不足、間距過大，縱向鋼筋搭接或焊接不足、失效，鋼筋錨固長度不足，箍筋端部沒有彎鉤等；粗矮墩的長細比小多為剪切破壞（脆性破壞）。表現(xiàn)形式為：混凝土大裂縫、鋼筋切斷等，原因主要是由于墩柱抗剪強度和橫向箍筋配置不足等。

1.3.2 基礎破壞

基礎破壞主要是基礎移位、場地土液化、不均勻沉降或是上部結構的慣性力影響引起樁基剪斷、彎曲破壞等。

2 橋梁抗震設計與措施

汶川地震后調(diào)查顯示干線公路橋梁震后破壞程度遠小于地方道路橋梁，主要是因為干線橋梁采用了有效的抗震構造措施且結構安全富裕較多，事實表明合理的抗震構造措施可以有效減輕震害，而所耗費的工程代價比較低，因此抗震構造措施在常規(guī)橋梁抗震設計作用重大。橋梁抗震措施如下：

2.1 支撐連接部件（支座）震害措施

常規(guī)橋梁基本都選用普通橡膠支座，而普通橡膠支座在震后破壞會加劇橋梁上部結構的損傷，所以我們在設計中應根據(jù)當?shù)貥蛄嚎拐鹪O防要求，選用適宜支座，對基本地震動峰加速度峰值0.1g及以上地區(qū)應選擇隔震支座。隔震支座是在普通橡膠支座中心插入鉛芯，用來改善橡膠支座阻尼性能。鉛芯隔震支座除能承受結構物的重力和水平力外，鉛芯產(chǎn)生的滯后阻尼塑性變形還能吸收能量，并可通過橡膠提供水平恢復力。

2.2 防止梁體移位、落梁的措施

2.2.1 順橋向移位、落梁措施

增大梁板與墩臺擱置長度，按照《公路橋梁抗震設計細則》（JTGT B02-01-2008）的規(guī)定簡支梁梁端至墩、臺或蓋梁邊緣最小值a≥70+0.5L（L梁計算跨徑），該值取自日本抗震設計規(guī)范，而日本是全球發(fā)生地震最多的國家，多數(shù)學者認為把日本的抗震規(guī)范用在中國比較保守，該種認識屬于誤區(qū)，當“長橋高墩”時應在規(guī)范基礎上給予更多安全富余。例如都汶高速公路廟子坪岷江大橋第10跨（跨徑50m、墩高70m）。雖然蓋梁寬度高達3.0m（根據(jù)《抗震細則》，取2.0m即可），但該橋還是發(fā)生縱向落梁。所以設計中應注意“長橋高墩”，特別是設置伸縮縫的相鄰聯(lián)橋墩，不僅要將主粱支承長度取值放大，還要設置主粱限位裝置及其縱向防落梁構造。

2.2.2 橫橋向移位、落梁措施

根據(jù)汶川、玉樹地震后的調(diào)查表明橋橫向抗震擋塊破壞損傷嚴重，說明擋塊設計存在構造尺寸偏小，主筋配筋率偏小且擋塊與梁板之間缺少減震橡膠塊的問題。所以今后橋梁設計中應加大墩臺擋塊構造厚度，且在擋塊和梁體之間設置緩沖橡膠塊，按“小震中震不壞、大震不倒”的設計原則確定擋塊尺寸。

2.3 橋墩破壞的措施

柱式墩在橋梁設計中比較常見，而圓形獨柱墩在地震中會發(fā)生崩潰性破壞比如日本阪神地震，同時汶川地震也表明矩形墩抗震性能優(yōu)于圓形墩，今后抗震設計中應首先盡量避免選用抗震性能差的圓形獨柱結構，優(yōu)先選擇矩形截面獨柱結構；需要注意連續(xù)梁橋高度不同的橋墩，地震反應也不同。矮墩的地震響應比高墩大很多，因此要重視一聯(lián)中矮墩的設計；加強墩柱及樁基礎箍筋的設計，采用Ⅲ級鋼筋，分區(qū)段進行加密；重視橋梁剛度突變處的構造設計，如系梁（系梁在抗震中起到很大的作用）。

3 橋梁抗震設計注意點

在滿足橋梁通航要求的情況下應選用小跨徑的橋梁而不用大跨徑，因為大跨徑橋墩在地震作用下墩柱軸向力大，造成墩柱的延性能力降低；在地震過程中曲梁橋會使結構地震反應復雜化，所以橋梁軸線應盡量設計成直線。同時使橋臺和橋墩與軸線垂直，因為斜交會引起轉(zhuǎn)動響應而增大位移；盡量少用伸縮縫，不將橋面做成簡支，簡支梁抗震性能差在地震時容易落梁；基礎設計應避免擱置在軟土和砂土上，因為軟土和砂土容易放大結構的位移響應，且軟土有震陷、飽和砂土有液化等地震災害；橋墩剛度在縱、橫橋向應盡可能保持一致，剛度變化太大，地震時剛性橋墩容易產(chǎn)生破壞。

4 結語

伴隨著《公路橋梁抗震細則》（JTGT B02-01-2008）的頒布和推廣乃至以后新的抗震規(guī)范的出現(xiàn)，橋梁抗震措施作為橋梁設計的重點環(huán)節(jié)，在一定程度上緩解了地震對橋梁破壞，打開了一條綠色生命通道，在地震發(fā)生時，確保了道路的通行，保障了救援工作以及震后家園重建的迅速恢復。

參考文獻

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