提高公路橋梁抗震能力的措施

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摘要：首先闡述了設(shè)計(jì)公路橋梁抗震能力的目的，而后分析了橋梁的主要震害形式，并從橋梁上部結(jié)構(gòu)、墩柱、橋梁基礎(chǔ)等方面加以說明。隨后簡(jiǎn)要概述了公路橋梁發(fā)生震害的原

因，最后提出了相應(yīng)的抗震加固措施，主要包括：合理選擇橋位、科學(xué)選擇橋型、加固主梁、加固伸縮縫等，以期提高橋梁抗震能力。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；橋梁抗震；橋梁設(shè)計(jì)

0引言

我國(guó)很多地區(qū)都屬于地震帶，不定期會(huì)遭受地震的影響，并且這些地震的強(qiáng)度較高且發(fā)生頻率較為頻繁，一旦發(fā)生地震，則會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞橋梁結(jié)構(gòu)，并且還會(huì)造成人們無法正常生活

，甚至威脅人們的生命安全[1]。公路橋梁在設(shè)計(jì)過程中，需要采取抗震設(shè)計(jì)方案，從而有效避免地震中發(fā)生嚴(yán)重的橋梁坍塌。下面將對(duì)橋梁的抗震設(shè)計(jì)展開深入研究，以促進(jìn)我

國(guó)橋梁建設(shè)技術(shù)的提升。

1公路橋梁抗震設(shè)計(jì)目的

提高公路橋梁抗震能力，能有效防止橋梁發(fā)生落梁現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)階段，通常需要充分考慮施工所在地區(qū)的地震設(shè)防烈度參數(shù)。在接縫位置處，加設(shè)梁板擱置長(zhǎng)度，從而安裝抗震限

位結(jié)構(gòu)。由于地震載荷是非常不確定的，此時(shí)應(yīng)該選擇使用橋梁梁板連接的方式，避免發(fā)生落梁事故[2]。在遭遇強(qiáng)烈地震時(shí)，橋梁連接及限位裝置能有效避免橋梁出現(xiàn)嚴(yán)重的移

位、變形現(xiàn)象。

2橋梁的主要震害形式

2.1上部結(jié)構(gòu)震害

根據(jù)橋梁上部結(jié)構(gòu)發(fā)生震害的原因，通常可以將其分成兩種方式，即結(jié)構(gòu)震害與位移震害。位移震害是常見的震害現(xiàn)象，其主要表現(xiàn)在橋梁上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)橫向、縱向危害。通常來

說，位移震害發(fā)生在伸縮縫的位置居多，若上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的位移比臺(tái)面、墩柱支撐的力度大，則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重?fù)p害，從而引發(fā)落梁等事故。

2.2墩柱震害

剪力破壞和塑性鉸破壞是墩柱震害常見的形式。在地震作用下，橋梁墩柱的頂部與底部很容易與系梁連接發(fā)生收縮，且在反復(fù)地震時(shí)會(huì)失去支撐力。另外剪力破壞發(fā)生在地震反復(fù)

作用時(shí)，則會(huì)降低承載力強(qiáng)度。

2.3基礎(chǔ)震害

當(dāng)?shù)鼗艿揭欢ǔ潭绕茐臅r(shí)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)則會(huì)受到嚴(yán)重影響，主要體現(xiàn)為下沉、水平滑移、斷裂等。

3公路橋梁發(fā)生震害的原因

公路橋梁在遭遇地震作用之后，會(huì)直接損壞橋臺(tái)、橋墩、支座、梁體結(jié)構(gòu)以及地基部分。橋臺(tái)與路基在使用的過程中，會(huì)逐漸向河心地帶移動(dòng)，從而造成重力結(jié)構(gòu)部分出現(xiàn)不同程

度的沉降現(xiàn)象，甚至還會(huì)造成開裂和折斷。橋梁一旦出現(xiàn)沉降問題，則會(huì)導(dǎo)致翼墻開裂，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)臺(tái)體出現(xiàn)嚴(yán)重的變形和下沉。在地震影響下，整個(gè)橋墩部分會(huì)遭到損壞。除

了客觀原因，導(dǎo)致震害的主觀原因則是橋梁在設(shè)計(jì)過程中，沒有充分評(píng)估地震所造成的嚴(yán)重影響，從而導(dǎo)致橋梁存在嚴(yán)重的變形和偏移。地震發(fā)生之后，橋梁的主梁會(huì)出現(xiàn)斷裂、

變形，甚至出現(xiàn)墜落。在地震的持續(xù)作用之下，地基中的砂土?xí)掷m(xù)發(fā)生液化，從而導(dǎo)致地基出現(xiàn)下沉，整個(gè)橋梁會(huì)由于變形而出現(xiàn)塌陷，這情況后期往往無法修復(fù)[3]。

4公路橋梁抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)極為關(guān)鍵，需保障協(xié)調(diào)統(tǒng)一，不管是立體還平面設(shè)計(jì)，都要保證其具備較強(qiáng)的整體結(jié)構(gòu)形式，以防止地震發(fā)生之后結(jié)構(gòu)部件發(fā)生掉落。在地震的作用之下，

橋梁結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件會(huì)出現(xiàn)反復(fù)變形的現(xiàn)象，抗震設(shè)計(jì)需綜合考慮到結(jié)構(gòu)抗震性能；同時(shí)，還應(yīng)該考慮延性設(shè)計(jì)方面。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該盡量降低從地基部分傳遞到橋梁結(jié)構(gòu)的

振動(dòng)力，從而可以防止地震給橋梁造成嚴(yán)重?fù)p壞。公路橋梁的強(qiáng)度應(yīng)該保持相對(duì)穩(wěn)定，需要確保在出現(xiàn)強(qiáng)烈地震反應(yīng)之后，橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)延性反應(yīng)。在橋梁的接觸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，

應(yīng)該布置多重防線，第一道防線被地震嚴(yán)重?fù)p壞后，應(yīng)該有第二道防線能夠起到抗震作用。在公路橋梁的抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)該以地震的基本原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為考慮依據(jù)，從而采取更

加完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，提高橋梁的安全性。

5公路橋梁抗震加固措施

5.1合理選擇橋位

橋梁施工位置的選擇尤為重要，施工應(yīng)盡量選擇具有堅(jiān)硬的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的區(qū)域，因?yàn)樗绍泤^(qū)域易在地震的影響下導(dǎo)致其地質(zhì)穩(wěn)定性失效。通常情況下，橋梁施工多選在硬黏土地基、

基巖以及堅(jiān)硬的碎石區(qū)域，盡量避免人工填土、飽和松散細(xì)砂等地質(zhì)條件。

5.2合理選擇橋型

橋型的選擇對(duì)于橋梁抗震性能的提升極為重要，在設(shè)計(jì)過程中，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┕きh(huán)境及地質(zhì)情況，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定橋型、墩臺(tái)以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式。在確保經(jīng)濟(jì)性滿足

要求的前提下，應(yīng)該使用較為先進(jìn)的橋梁結(jié)構(gòu)，保障橋體具備較強(qiáng)的抗震能力，比如選擇使用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)可以降低地震所帶來的影響。

5.3加固主梁

首先，可以將現(xiàn)澆的橫向懸臂挑梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在墩頂位置上兩孔梁端的中間位置上；然后，安裝預(yù)制微彎板；最后，在挑梁的懸臂位置上需要設(shè)計(jì)人行道梁體結(jié)構(gòu)。兩側(cè)的橋孔應(yīng)該

與人行道梁的長(zhǎng)度尺寸保持一致，在橋墩上設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)，另一側(cè)則主要是支撐挑梁結(jié)構(gòu)，從而不需要對(duì)整個(gè)橋臺(tái)實(shí)施加寬施工。人行道梁的內(nèi)側(cè)凸緣設(shè)置在未實(shí)施加固的橋面結(jié)

構(gòu)上，加寬部分應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行澆筑，對(duì)加寬結(jié)構(gòu)區(qū)域鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，提升橋梁的整體性能。挑梁頂中心的橋面伸縮縫直接延伸到人行道，確保橋梁有效搭接，挑梁上層部鋪

設(shè)油氈墊層結(jié)構(gòu)，防止受溫度的影響而出現(xiàn)收縮變形。同時(shí)，在伸縮縫內(nèi)注入聚氨酯材料以保證其性能[4]。

5.4加固伸縮縫

遭遇地震之后，橋梁之間的框架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不同的移位，而造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重的碰撞，與鉸接出現(xiàn)了分離。橋梁框架在該位置處會(huì)因?yàn)榘l(fā)生碰撞導(dǎo)致其出現(xiàn)不同程度的損害，

鉸接部分也會(huì)出現(xiàn)落梁現(xiàn)象。一般來說，纜索約束裝置可以對(duì)整個(gè)簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，設(shè)計(jì)中纜索的設(shè)計(jì)應(yīng)該避免過多占用豎向位置空間。如果需要縱向移動(dòng)較大的寬度，

建議采取纜索加簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)或適當(dāng)加寬墩帽支座結(jié)構(gòu)。地震中簡(jiǎn)支梁的結(jié)構(gòu)形式會(huì)較之相鄰跨移動(dòng)較大，此時(shí)的多跨連續(xù)橋梁就不能選擇使用纜索加固的施工方式，而選擇使用多

跨簡(jiǎn)支梁的結(jié)構(gòu)更為合理。同時(shí)還可以對(duì)腹板采用連接板的方式，使其更具穩(wěn)定性，以實(shí)現(xiàn)加固效果。此外，相鄰的連接限位器也非常關(guān)鍵，需要通過連接支座避免其發(fā)生嚴(yán)重移

位。目前，我國(guó)所應(yīng)用的限位器主要是記憶合金限位器，其具有更高的彈性，還能夠承載較大的外部載荷。

6結(jié)語

近年來，我國(guó)的地震發(fā)生率非常高，尤其是很多大型地震的發(fā)生嚴(yán)重威脅了人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，所以在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)與施工的過程中，需要采取有效的措施，提升其抗震性能。

本文從當(dāng)前我國(guó)的橋梁抗震設(shè)計(jì)的目的以及地震發(fā)生的危害展開分析，從而總結(jié)出切實(shí)提升抗震性能的設(shè)計(jì)方案，以全面提升我國(guó)公路橋梁的抗震性能，在確保交通有效運(yùn)行的前

提下，保障人們的正常生活，同時(shí)促進(jìn)我國(guó)橋梁建設(shè)技術(shù)的提升。

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作者：郭凱斌 溫泉 單位：江西省交通設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司