1、浅谈桥梁的抗震摘要:桥梁是交通网络的重要组成部分,桥梁的破坏往往会造成严重的交通中断。而我国各种自然灾害频发,尤其是地震,经常造成严重的桥梁破坏。因此桥梁的抗震十分重要。 关键词:桥梁抗震;震害;破坏 中途分类号:U445 文献标识码:A 随着我国经济社会的发展,基础设施建设不断完善,桥梁的数量越来越多,跨度越来越大。但在唐山,汶川等大地震中,桥梁严重破坏,切断了交通生命线,使得救援工作难以展开,导致的更大的生命财产损失。 一、桥梁的震害分析 桥梁震害的轻重受地震烈度影响很大,地震烈度大时,震害严重,地震烈度小时,震害往往较轻。此外,桥梁的震害还与桥梁自身的结构体系,地基条件有很大关系。根据以
2、往的调查表明,震害主要分为: (一)上部结构震害 当桥梁上部活动节点处盖梁宽度设置不足时,受地震位移影响,梁体相邻结构会发生碰撞,造成落梁或碰撞引起的破坏。此外当桥梁建在软土或可能液化的地基土上时,地震会造成地基土液化,加大了地震位移的影响,进而放大了结构的震动反应,增大了落梁的可能性。 (二)支座的震害 在地震力的作用下,由于支座设计没有充分考虑抗震要求,构造上链接与支挡等构造措施不足,或者是由于支座形式和材料上的缺陷等因素,使得支座发生过大的位移和变形,从而造成诸如锚固螺栓破坏,活动支座脱落,支座本身构造破坏等,并因此造成结构力的传递形式变化,进而对结构的其他部位造成不利影响。 (三)下部
3、结构和基础震害 下部结构和基础的严重破坏往往引起桥梁倒塌,并且难以修复,严重阻碍震后救援工作。桥梁墩柱的震害是由于较大的水平地震力引起的,主要分为墩柱弯曲破坏和墩柱剪切破坏,弯曲破坏多表现为开裂,混凝土剥落压溃,而且产生较大变形,剪切破坏是脆性破坏,往往会造成桥梁的垮塌,震害严重。地基破坏主要表现为沙土液化,地基失效,基础沉降和不均匀沉降破坏以及由于其上的承载力和稳定性不够,导致地面产生较大变形,地层发水平滑移,下沉,断裂。 二、桥梁抗震设计 根据桥梁震害的分析知道,地震对桥梁的破坏作用,不仅与桥梁的结构本身有关,还与所处的场地、地基及地形地貌等有关。抗震设计中除了进行抗震设计计算外,桥位选择
4、、桥型选择、结构体系布置、结构构造设计同样重要。 (一)桥位选择 选择桥址时,应避开地震时可能发生地基失效的松软场地,选择坚硬场地。基岩、坚实的碎石类地基、硬粘土地基是理想的桥址场地;饱和松散粉细砂、人工填土和极软的粘土地基或不稳定的坡地都是危险地区。拱桥应尽量避免跨越断层,特殊困难情况下应进行地震安全性评价。(二)桥型选择 桥梁应结合地形、地质条件、工程规模及震害经验,选择合理的桥型及墩台、基础型式。宜尽可能采用技术先进、经济合理、便于修复加固的结构体系。可以考虑采用减震的新结构,比如型钢混凝土结构等。 (三)桥孔布置 桥孔宜选用有利于抗震的等跨布置,并尽量避免高墩与大跨的结合。宜体形简单、
5、自重轻、刚度和质量分布均匀、重心低、便于施工。位于地震后可能形成泥石流沟谷上的桥梁,孔跨和桥下净高宜根据流域内的地形、地质情况酌情加大。 三、桥梁抗震构造措施 (一)上部结构抗震措施 落梁震害极为常见。实践证明,加强上部结构的整体性,限制其位移,是提高桥梁上部结构抗震能力的有效措施。预防措施有:a、通常在梁(板)底部加焊钢板,或采用纵、横向约束装置限制梁的位移,如拉杆、钢筋砼挡块、锚杆等,梁与墩帽用锚栓连接,T 梁在端横隔板之间螺栓连接,曲梁桥,应采用上、下部之间用锚栓连接的方式。桥梁的支座,锚栓、销钉、剪力键等应有足够的强度。b、梁端至墩台帽或盏梁边缘的距离,以及挂梁与悬臂的搭接长度必须满足
6、地震时位移的要求。c、桥梁跨径较大时,可用连续梁替代简支梁以减少伸缩缝,宜采用箱型截面。d、当采用多跨简支梁时,应加强梁(板)之间的纵、横向联系,将桥面做成连续,或采用先简支后结构连续的构造措施。e、采用真空压浆方法,保证预应力管道水泥浆饱满,提高预应力桥梁的强度和刚度。 (二)支撑连接构件抗震措施 墩台顶帽上均应设置防止落梁措施,加纵、横向挡块以限制支座的位移和滑动。橡胶支座具有一定的消能作用,对抗震有利。在不利墩上还应采用减隔震支座(聚四氟乙烯支座、叠层橡胶支座和铅芯橡胶支座等)及塑性铰等消能防震装置等。选用伸缩缝时,应使其变形能力满足预计地震产生的位移,并使伸缩缝支承面有足够的宽度,同时
7、设置限位器与剪力键。 (三)桥墩抗震措施 利用桥墩的延性减震是当前桥梁抗震设计中常用的方法。高墩宜采用钢筋混凝土结构,宜采用空心截面。可适当加大桩、柱直径或采用双排的柱式墩和排架桩墩,桩、柱间设置横系梁等,提高其抗弯延性和抗剪强度。在桥墩塑性铰区域及紧接承台下桩基的适当范围内应加强箍筋配置,墩柱的箍筋间距对延性影响很大,间距越小延性越大。桥墩的高度相差过大时矮墩将因刚度大而最先破坏。可将矮墩放置在钢套筒里来调整墩柱的刚度和强度,套筒下端的标高同其他桥墩的地面标高。 (四)基础抗震措施 应加强基础的整体性和刚度,同时采取减轻上部荷载等相应措施,以防止地震引起动态和永久的不均匀变形。在可能发生地震
8、液化的地基上建桥时,应采用深基础,使桩或沉井穿过可能液化的土层埋人较稳定密实的土层内一定深度。并在桩的上部,离地面 1。3m 的范围内加强钢筋布设。 四、结束语 目前我国公路铁路还处于建设的高峰期,还有很多桥梁需要建设。作为设计工作者,需要不断完善自己的设计作品,更好地服务于桥梁建设,大家共同总结经验,采取有效的措施来进一步提高桥梁结构的抗震能力,进而提高耐久性,使我国的桥梁做到“小震不坏,中震可修,大震不倒” 。 参考文献: 1.周云,宗兰,张文芳,等.土木工程抗震设计.北京:科学出版社, 20057. 2.范立础,胡世德,叶爱君.大跨度桥梁抗震设计.北京:人民交通出版社,2001. 3.范立础.桥梁抗震.上海:同济大学出版社,2001.