王勇

【摘 要】甘肅山區(qū)等級(jí)公路的建設(shè)采用各種結(jié)構(gòu)形式的橋梁來(lái)跨越深溝、河谷，甘肅地震帶主要有南北地震帶、河西走廊地震帶、阿爾金地震帶，隨著近年來(lái)甘肅周邊地震頻發(fā)，結(jié)合甘肅山區(qū)橋梁建設(shè)特點(diǎn)，闡述橋型選擇、抗震措施、橋梁抗震設(shè)計(jì)等方面內(nèi)容，為今后橋梁建設(shè)提供幫助。

【關(guān)鍵詞】山區(qū)橋梁；抗震設(shè)計(jì)；抗震措施

0 概述

隨著近年來(lái)國(guó)家對(duì)西部基礎(chǔ)建設(shè)投資傾向，甘肅山區(qū)地形復(fù)雜，山高坡陡，為跨越深溝、河谷，采用了各式各樣結(jié)構(gòu)的橋梁。汶川、玉樹(shù)地震后，橋梁受災(zāi)嚴(yán)重，搶救工作無(wú)法順利開(kāi)展，相關(guān)部門對(duì)于橋梁抗震設(shè)計(jì)得到更多關(guān)注，進(jìn)一步得到政府、建設(shè)單位的重視。筆者結(jié)合近年來(lái)地震后橋梁受災(zāi)情況，在橋梁結(jié)構(gòu)體系及抗震措施有了自己一些獨(dú)特體會(huì)，總結(jié)起來(lái)甘肅省山區(qū)橋梁的地震后問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面；

（1）重力式橋臺(tái)位置偏移，墻身出現(xiàn)裂縫，造成橋梁整體錯(cuò)位，橋墩墩身出現(xiàn)傾倒、折斷和裂縫，以及部分施工沉降縫錯(cuò)位造成主體結(jié)構(gòu)破壞；

（2）地震作用造墩身塑性鉸區(qū)域由于箍筋加密達(dá)不到要求，造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞；

（3）支座橡膠滑落，防震擋塊擠壓破損，大縱坡橋梁缺少縱向限位措施，出現(xiàn)落梁。

對(duì)于上述震害問(wèn)題，筆者從橋型選擇和橋梁抗震措施兩個(gè)方面分別闡述自己的理解。

1 橋型選擇及抗震措施

不同種橋型在地震作用中的抗震結(jié)果：

汶川、玉樹(shù)地震中，公路常規(guī)橋梁主要由4種類型：簡(jiǎn)支梁橋、拱橋、連續(xù)梁橋及小部分連續(xù)鋼構(gòu)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，簡(jiǎn)支梁橋主要是上部受損，下部結(jié)構(gòu)受損數(shù)量不多，受損程度也較輕，簡(jiǎn)單修復(fù)后可以直接使用。拱橋相對(duì)來(lái)說(shuō)表現(xiàn)良好，但部分也出現(xiàn)整體垮塌或主拱垮塌。連續(xù)梁橋與簡(jiǎn)支梁橋相似，也是上部結(jié)構(gòu)受損，下部結(jié)構(gòu)基本完好。連續(xù)鋼構(gòu)上部結(jié)構(gòu)基本完好，下部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)受損。以下就對(duì)各種橋型在地震中震害及抗震措施做一簡(jiǎn)要說(shuō)明。

1）簡(jiǎn)支梁橋與連續(xù)梁橋比較

主要震害：兩者都是梁式橋，在近幾年地震表現(xiàn)中，兩者上部結(jié)構(gòu)受損嚴(yán)重，主要有梁體縱橫向位移影響防震擋塊剪切破壞，支座受損失效及少部分出現(xiàn)整體或單跨落梁。

抗震措施：對(duì)于梁式橋設(shè)計(jì)及施工中需要考慮地震中梁體縱橫向位移，合理放置橫向擋塊距離及縱向柔性擋塊限位器，支座的合理選用（國(guó)外已經(jīng)全面推廣減隔震支座）對(duì)于梁式橋在今后地震中能簡(jiǎn)單修復(fù)即可使用起到很好的效果。

2）梁式橋與拱橋比較

主要震害：拱橋建筑在中國(guó)歷史中年代久遠(yuǎn)，在古代橋梁中，以石拱橋?yàn)槠渲饕獦蛐?。無(wú)論在山區(qū)、丘陵、平原和部分江南水鄉(xiāng)地區(qū)，至今仍保存著各種風(fēng)采的石拱橋。隨著新型材料出現(xiàn)，不同體系的拱橋也隨之出現(xiàn)。從地震統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，拱橋在地震中表現(xiàn)良好，相對(duì)于其他結(jié)構(gòu)橋梁在地震中受損概率更小，拱橋在地震中破壞形式主要有兩種：一是，拱腳相對(duì)位移也很容易導(dǎo)致全橋倒塌，出現(xiàn)不可修復(fù)的破壞；二是，場(chǎng)地運(yùn)動(dòng)影響橋梁結(jié)構(gòu)震動(dòng)。而梁式橋一般出現(xiàn)受損可以修復(fù)后使用。

抗震措施：對(duì)于拱橋，應(yīng)采取以下兩種方式來(lái)提高抗震性能。一是，通過(guò)橋梁自身結(jié)構(gòu)抗力和延性來(lái)抵御地震作用和吸收地震能量。二是，采用結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)，通過(guò)改變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性或阻尼耗散性能來(lái)提高和改善拱橋結(jié)構(gòu)的抗震能力。

3）梁式橋與剛構(gòu)橋比較

主要震害：連續(xù)剛構(gòu)橋是一種高次超靜定結(jié)構(gòu)，連續(xù)梁結(jié)構(gòu)也是超靜定結(jié)構(gòu)，但因超靜定次數(shù)比連續(xù)剛構(gòu)少而使得受力要簡(jiǎn)單一些。從地震統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，連續(xù)鋼構(gòu)震害主要是橋墩貫穿裂縫，上部結(jié)構(gòu)基本不受損，主要是梁體內(nèi)橫隔板開(kāi)裂，消耗地震能量，保護(hù)主體結(jié)構(gòu)。

抗震措施：對(duì)于連續(xù)剛構(gòu)橋梁，主要采取以下措施來(lái)提高自身抗震性能。提高橋梁自身結(jié)構(gòu)延性抗震設(shè)計(jì)，主要有上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的彈性，墩柱自身的延性設(shè)計(jì)，墩柱基礎(chǔ)以下結(jié)構(gòu)的彈性設(shè)計(jì)。

2 橋梁抗震設(shè)計(jì)建議

由于地震本來(lái)就是不確定的，我們的計(jì)算結(jié)果是按照一種或者幾種地震作用來(lái)模擬，很容易使計(jì)算結(jié)果與真實(shí)地震作用的失真，地震運(yùn)動(dòng)由很多種因素通過(guò)復(fù)雜的作用形成，是一種很模糊事件，橋梁結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算與仿真計(jì)算很相似，有時(shí)與實(shí)際結(jié)果會(huì)差生很大的差距。很據(jù)上述橋型選擇及抗震措施的研究，作者通過(guò)以下建議對(duì)甘肅山區(qū)橋梁抗震提供幫助：

（1）由于橋梁類型的不同，造成其抗震性能也不盡相同，抗震性能由橋型自身、場(chǎng)地條件、橋梁周圍環(huán)境等因素有關(guān)。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，要對(duì)具體橋梁具體來(lái)分析研究，綜合其各種相關(guān)的影響因素，選擇合適的橋型。

（2）橋梁位置的選擇尤為重要，應(yīng)首先考慮穩(wěn)定的河床以及其河床具有良好的地質(zhì)條件。有時(shí)由于客觀原因沒(méi)有更好的位置，應(yīng)保證橋梁位置與河流正交，避免斜交橋梁造成橋位處河流沖刷加劇，對(duì)橋梁產(chǎn)生不理影響。對(duì)于跨越斷層地帶的橋梁，盡可能采用簡(jiǎn)支梁橋體系，避免地震作用中出現(xiàn)落梁及全橋垮塌現(xiàn)象。

（3）在設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡量采用結(jié)構(gòu)連續(xù)，使其減少伸縮縫數(shù)量，這樣既可以減少由于地震作用發(fā)生落梁，又可以提高車輛行駛的舒適性。

（4）常規(guī)的簡(jiǎn)支橋梁為保證結(jié)構(gòu)的連續(xù)，應(yīng)增強(qiáng)橋面鋪裝及橋面連續(xù)對(duì)主梁結(jié)構(gòu)影響，使其在地震作用中減少落梁的可能性。另外還應(yīng)適當(dāng)?shù)丶訉挾张_(tái)頂蓋梁寬度，并增設(shè)防止縱向位移的柔性擋塊。

（5）對(duì)于橋梁細(xì)部構(gòu)件，應(yīng)做精細(xì)化設(shè)計(jì)，來(lái)滿足抗震需求，以達(dá)到多級(jí)設(shè)防。

（6）橋墩自身結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)，橋墩結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)在實(shí)際地震中會(huì)產(chǎn)生很好的表現(xiàn)，由于橋墩部分結(jié)構(gòu)自身具有足夠的延性，使其在地震作用中形成穩(wěn)定的塑性鉸，產(chǎn)生一系列變形用來(lái)消耗地震能量，以保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全。

（7）由于一些新型材料的出現(xiàn)，在橋梁設(shè)計(jì)中使用新型材料使其能消耗地震能量，達(dá)到抗震效果。因?yàn)闃蛄鹤陨斫Y(jié)構(gòu)只要滿足范圍之內(nèi)的彈性變形，結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)永久不可修復(fù)的破壞，在簡(jiǎn)單修復(fù)后仍能使用。

3 結(jié)語(yǔ)

因?yàn)榈卣鹱饔檬遣淮_定和隨機(jī)產(chǎn)生的，甘肅省南北地震帶、河西走廊地震帶、阿爾金地震帶對(duì)橋梁的抗震設(shè)計(jì)多樣性提出更高的要求，通過(guò)本文可以得到以下結(jié)論。

（1）首先要對(duì)橋梁抗震設(shè)計(jì)的理念和重要性要有足夠的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)山區(qū)橋梁抗震的設(shè)計(jì)，選擇適合當(dāng)?shù)貥蛄航Y(jié)構(gòu)，增強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)意識(shí)；

（2）針對(duì)甘肅山區(qū)地形復(fù)雜的情況，設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇適合當(dāng)?shù)氐牡卣鹨蛩?，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和相關(guān)計(jì)算合理選擇結(jié)構(gòu)尺寸及配筋；

（3）全面考慮甘肅山區(qū)橋梁抗震的措施，應(yīng)針對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式制定不同的抗震方案。

希望作者多年的抗震設(shè)計(jì)建議在解決一些實(shí)際工程的中提供幫助。

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[責(zé)任編輯：湯靜]