文/本刊記者 陳楠枰

兩害相權(quán)當(dāng)取其輕

文/本刊記者 陳楠枰

高烈度地震區(qū)中小跨徑公路橋梁抗震設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

“就整個(gè)公路交通網(wǎng)絡(luò)而言，橋梁無(wú)論大小，只要在地震中發(fā)生嚴(yán)重?fù)p毀，都有可能導(dǎo)致交通網(wǎng)絡(luò)的癱瘓?！庇浾邉偮渥?，劉振宇就闡明了觀點(diǎn)，“中、小跨徑橋梁的抗震問(wèn)題與大跨徑橋梁的同等重要?！边@也是他參與研究“高烈度地震區(qū)中小跨徑公路橋梁抗震設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)”課題的意義所在。

2009年開(kāi)始，耗時(shí)4年時(shí)間，來(lái)自四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院橋梁分院的年輕博士劉振宇帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)，完成“高烈度地震區(qū)中小跨徑公路橋梁抗震設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)”課題并取得該方向研究的階段性進(jìn)展。

對(duì)于公路工程抗震減災(zāi)技術(shù)研究者們而言，“地震是一個(gè)天然的試驗(yàn)場(chǎng)，橋梁震害是非常寶貴的。”

事實(shí)上，早在汶川地震未發(fā)生之前，課題組就已經(jīng)意識(shí)到，高烈度震區(qū)環(huán)境下，山區(qū)量大面廣的中小跨徑橋梁抗震是一個(gè)值得、更必須研究透徹的問(wèn)題。地震發(fā)生后，前期工作的研究成果慢慢與地震損害的結(jié)果互相印證，過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)是揚(yáng)還是棄？劉振宇的結(jié)論是，“彌補(bǔ)”。

經(jīng)過(guò)大規(guī)模震害檢驗(yàn)，課題組發(fā)現(xiàn)，“抗震做的好，并不一定是增加造價(jià)的。”在山區(qū)高烈度地區(qū)，利用具有一定隔震功能的板式橡膠支座，再結(jié)合兩邊山體和兩端橋臺(tái)的約束提高橋梁的抗震功能，將有可能做到比原有的設(shè)計(jì)規(guī)范更為簡(jiǎn)單而有效，造價(jià)也會(huì)降低許多。

成功的經(jīng)驗(yàn)給了課題組以信心，也讓他們的想法愈發(fā)大膽起來(lái)。

“業(yè)內(nèi)一直討論不休的日本阪神地震，其失敗的教訓(xùn)之一就是抗震因素考慮太多，增加了過(guò)多防止落梁的措施，讓梁體的地震力轉(zhuǎn)移到橋墩，進(jìn)而導(dǎo)致了橋墩的大量垮塌?！眲⒄裼钫J(rèn)為，地震作用下橋梁的結(jié)構(gòu)性損傷機(jī)理并不應(yīng)該作為中小跨徑橋梁的抗震重點(diǎn)。

高烈度區(qū)簡(jiǎn)支橋梁抗震設(shè)計(jì)新方法

為此，課題組提出了因地制宜地結(jié)合中國(guó)國(guó)情特點(diǎn)和現(xiàn)有情況，依據(jù)地勢(shì)，利用地勢(shì)及結(jié)構(gòu)物支撐的協(xié)調(diào)，提高橋梁抗震性能，達(dá)到設(shè)防目標(biāo)的新思路。

也就是說(shuō)，以汶川地震橋梁震害的統(tǒng)計(jì)分析為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)值模擬反演震害現(xiàn)象，“犧牲可接受的損傷”，就有機(jī)會(huì)解決中小跨徑橋梁抗震概念設(shè)計(jì)、彎、坡、斜橋抗震技術(shù)、橋梁減隔震技術(shù)的實(shí)用化和體系化等問(wèn)題。

正所謂，兩害相權(quán)取其輕?！把芯靠拐鸺夹g(shù)，最忌諱的就是‘以剛克剛’。地震是‘剛’性的，若把橋梁也做成全‘剛’性的，代價(jià)會(huì)很大。”劉振宇說(shuō)。

“而在橋梁的某個(gè)地方允許它的適度變形和活動(dòng)，例如當(dāng)應(yīng)急車(chē)要過(guò)橋時(shí)，橋梁小小移位了5個(gè)公分，只要主要的墩座仍然完好，車(chē)照樣可以開(kāi)過(guò)去，并不影響災(zāi)后的應(yīng)急救援?！眲⒄裼钫J(rèn)為：“用明確的思想和理論計(jì)算可控的損傷，這就是主動(dòng)行為，是成功的減災(zāi)手段?！?/p>

據(jù)劉振宇介紹，課題組還首次在國(guó)內(nèi)提出減、隔震橋梁的簡(jiǎn)化實(shí)用計(jì)算方法，解決了現(xiàn)有計(jì)算方法計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，方法復(fù)雜，不便于工程應(yīng)用的問(wèn)題?！斑@與縱橋向、橫橋向主梁限位裝置及防落梁體系設(shè)計(jì)計(jì)算方法一起形成了相對(duì)完成的減、隔震系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，為減、隔震橋梁的工程應(yīng)用提供了有力的理論支撐?！?/p>

談到課題新理論的實(shí)用性時(shí)，劉振宇說(shuō)，5年后發(fā)生的蘆山地震中，應(yīng)用了“高烈度震區(qū)中小跨徑公路橋梁抗震設(shè)計(jì)”理念的橋梁，“損壞程度確實(shí)明顯降低了?！?/p>

在汶川地震發(fā)生后，曾前往災(zāi)區(qū)實(shí)地調(diào)研的鄧衛(wèi)東以及他的團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了《震后公路路基、邊坡與支擋結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)評(píng)估及修復(fù)加固技術(shù)研究》課題。

作為課題的負(fù)責(zé)人的他有著豐富的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平，從1983年本科畢業(yè)后，一直從事路基穩(wěn)定、地基處理、土工合成材料應(yīng)用等方面的研究工作，一直與路基、邊坡、支擋結(jié)構(gòu)打交道。

不僅如此，2005年，在公路路基抗震方面有著敏銳觀察力的鄧衛(wèi)東就發(fā)現(xiàn)，我國(guó)在此方面的技術(shù)水平非常薄弱，并向交通運(yùn)輸部西部科技項(xiàng)目中心提出應(yīng)開(kāi)展路基抗震研究。2006年，鄧衛(wèi)東和他的同事們承擔(dān)了西部中心設(shè)置的“路基抗震設(shè)計(jì)方法”課題。而這次所承擔(dān)的課題研究，可以說(shuō)是在良好的基礎(chǔ)條件上將課題成果“發(fā)揚(yáng)光大”。

眾所周知，路基、邊坡、支擋都是公路最基礎(chǔ)的部分，從狹義上講，路基是承受車(chē)輛荷載的基礎(chǔ)，不包括路塹邊坡和支擋結(jié)構(gòu)。而從廣義上講，以及我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范體系上看，路基包含了邊坡與支擋。路基、邊坡的穩(wěn)定，離不開(kāi)支擋結(jié)構(gòu)，關(guān)系密不可分。

不同地區(qū)、不同巖土體情況，地震對(duì)路基、邊坡、支擋結(jié)構(gòu)帶來(lái)的破壞形式和程度不同。

都汶路加筋土擋墻修復(fù)前后