成崇山

摘要：

作為國民經(jīng)濟大動脈的公路交通，是抗震救災生命線工程之一。橋梁是公路工程的重要一環(huán)，作為我國國省干線公路交通網(wǎng)上的關(guān)鍵節(jié)點，當?shù)卣鸢l(fā)生時，橋梁較易發(fā)生破壞，一旦失去通行能力將會嚴重阻礙抗震救災工作并帶來一系列的次生災害，造成生命及財產(chǎn)的更大損失。因此，對于我國地震區(qū)的已修建橋梁，按照更為先進的設計思想進行抗震性能評價，根據(jù)評價的結(jié)果采取相應的抗震加固措施，就顯得十分必要。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；抗震；加固

作為國民經(jīng)濟大動脈的公路交通，是抗震救災生命線工程之一。特別是汶川地震的發(fā)生，使得橋梁科技工作者對橋梁結(jié)構(gòu)在地震作用下的穩(wěn)定性及通行能力提出了較高的要求。我國公路行業(yè)目前正在執(zhí)行的《公路工程抗震設計規(guī)范》（JTJ004-89）采用單一的設防標準，沒有采取足夠的構(gòu)造措施來保證橋梁結(jié)構(gòu)的整體延性，也沒有采用能力設計的思想來防止橋墩等構(gòu)件的剪切破壞。

一、橋梁震害介紹

從歷次破壞地震中，調(diào)查得到的公路橋梁震害產(chǎn)生的主要原因有以下幾類：

（一）支承連接件失效

根據(jù)筆者的施工經(jīng)驗，施工單位只重視橋梁施工的質(zhì)量主控環(huán)節(jié)，養(yǎng)護單位則重視橋梁整體線型打車舒適度等使用性能，往往忽視橋梁支承連接件的性能質(zhì)量。當橋梁上、下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生支承連接件不能承受的相對位移時，支承連接件便可能失效，往往導致梁體墜毀。為解決這個問題，應對橋梁支座、伸縮縫等連接構(gòu)件進行維護。目前國內(nèi)外的通常做法是增加支承面寬度、在簡支的相鄰粱間安裝限位裝置；在伸縮縫等上部接縫處采用擋塊、連梁裝置等措施；采用減隔震支座及耗能裝置耗散作用于結(jié)構(gòu)的地震能量、提高橋梁的抗震性能。在橋梁使用期間應對支座定期檢查與維護，對于伸縮縫應隨時清除縫內(nèi)雜物。

（二）軟弱地基失效

基礎自身的震害現(xiàn)象極少發(fā)現(xiàn)，然而如果下部結(jié)構(gòu)周圍的地基易受地震震動而變?nèi)酰虏拷Y(jié)構(gòu)就可能發(fā)生沉降和水平移動。有時因不良的地質(zhì)條件也會出現(xiàn)沉降、滑移等；樁基礎的承臺由于體積、強度和剛度都很大，因此也極少發(fā)生破壞，但樁基（尤其是深樁基礎）的破壞現(xiàn)象則時有發(fā)生。主要表現(xiàn)為樁基礎的傾斜、下沉、滑移、裂縫、傾覆等等。對于此類破壞，應該在橋梁選址時就應該重視，并設法加以避免。如果無法避免時，則應考慮盡量加深地基深度降低液化的可能性或在可能發(fā)生液化和沖刷的地基中采用加樁的措施。

（三）下部結(jié)構(gòu)失效

主要是指橋墩和橋臺失效。橋墩和橋臺如果不能抵抗自身的慣性力和由支座傳遞來的上部結(jié)構(gòu)的地震力，就會開裂甚至折斷，其支承的上部結(jié)構(gòu)也將遭受嚴重的破壞。鋼筋混凝土柱式橋墩大量遭受嚴重損壞，是近期橋梁震害的一個特點。主要表現(xiàn)為橋臺或橋墩與路基一起滑動并移向河心，以致橋頭、重力式橋臺的胸腔及樁柱式橋臺的樁柱不同程度沉降、開裂傾斜和折斷等。另外，橋頭的沉降會導致翼墻損壞并開裂，而重力式橋臺胸腔開裂會引起整個臺體被移動并下沉。其原因主要是橫向約束箍筋數(shù)量不足和間距過大，因而不足以約束混凝土和防止縱向受壓鋼筋屈曲。目前的解決辦法是通過能力設計和延性設計，使橋梁的屈服只發(fā)生在預期的塑性鉸部位，其余結(jié)構(gòu)保持彈性。

二、橋梁抗震加固技術(shù)的現(xiàn)狀

我國現(xiàn)行《公路工程抗震設計規(guī)范》水準遠落后于國外同類規(guī)范。若不進行改進，其后果必然是使我國不少的橋梁工程留下地震隱患。我國在唐山地震后，相關(guān)部門對《鐵路工程抗震規(guī)范》和《公路工程抗震規(guī)范》進行專題研究，先后在1989年與1990年正式頒布了新的修改版，城市橋梁抗震設計參照此兩本規(guī)范執(zhí)行。建設部、交通運輸部和鐵道部分別開展了相關(guān)抗震技術(shù)規(guī)范的編修工作。而規(guī)范編修工作也只是將相對成熟的應用技術(shù)進行歸納總結(jié)和標準化，一般難以對基礎性關(guān)鍵問題進行深入研究。

三、橋梁抗震加固技術(shù)的發(fā)展趨勢

從橋梁震害調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，遭受嚴重破壞和倒塌的橋梁結(jié)構(gòu)，絕大部分是源于落梁和抗彎延性不足。因此，國外主要的多震國家，開始強調(diào)橋梁結(jié)構(gòu)整體的延性能力，其他一些國家則在原有規(guī)范的基礎上，也相應地對保證橋梁結(jié)構(gòu)整體的延性能力，并通過設計和構(gòu)造保證橋梁結(jié)構(gòu)的整體延性能力，這已成為世界主要的多震國家地震工程界的共識。

對鋼筋混凝土橋梁，為了保證結(jié)構(gòu)的整體延性能力，目前通常的做法是增加防落梁構(gòu)造措施和在預期出現(xiàn)塑性鉸的關(guān)鍵部位（鋼筋混凝土橋墩的墩底和墩頂局部范圍內(nèi)）增加橫向約束，以提高橋墩的抗彎延性和抗剪強度。從加固的對象上來看，美國、日本等橋梁抗震加固水平最高的國家，已經(jīng)把加固的重點從以前單一的防落梁構(gòu)造措施，轉(zhuǎn)移到重視橋墩整體延性上來，以保證加固后的橋梁與新建橋梁的抗震能力相當。

國內(nèi)外地震工程研究人員總結(jié)了近年來國內(nèi)外的震害資料，開始檢討過去單純“強度抗震”設計的指導思想，研究考慮基于性能的抗震設計原則。基于性能的設計被廣泛的認為是未來結(jié)構(gòu)抗震設計規(guī)范的基本思想?？拐鹪O計的性能指標，可以是單一指標，也可以是多指標或組合指標。

在研究手段方面，整個抗震工程學都出現(xiàn)了越來越重視和依靠地震模擬試驗的發(fā)展趨勢。應該注意到現(xiàn)在的試驗已經(jīng)不再是傳統(tǒng)意義上的簡單試驗，而是和現(xiàn)代科技融為一體的高科技試驗。如數(shù)值計算已經(jīng)成為子結(jié)構(gòu)擬動力試驗技術(shù)不可分割的一部分。

大量的震害表明，合理的結(jié)構(gòu)形式和成功的抗震設計可以大大減輕甚至避免震害的產(chǎn)生。而目前橋梁抗震加固技術(shù)研究已經(jīng)有了較好的基礎，建議針對我國公路橋梁的特點，得出適合于我國公路橋梁的抗震加固技術(shù)，并推廣應用，為提高我國公路橋梁的抗震性能和抵御地震災害的能力提供可靠的技術(shù)保證。

【參考文獻】

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【作者單位：鹽城市路橋建設工程有限公司】