浅谈桥梁的抗震
2013-08-15李静
李 静
(黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司)
1 容许破坏限度
1.1 修建于一般地段的桥梁
所谓一般地段系相对于危险地段而言。在地震时，这些地段的桥梁震害较轻，有可能以不多的抗震投资达到避免或减轻震害。因此，对修建在一般地段的桥梁，提出较高的设防要求，即“基本不坏，不需整修;或略有损坏，经过一般整修，即可按设计标准继续使用”。
1.2 修建于危险地段、软弱粘土层或可液化土层上的桥梁
所谓危险地段系发震断层及其邻近地段和地震时可能发生滑坡、崩塌等不良地段。在地震时，这些地段将会发生大规模的地表错动、滑坡、崩塌现象;软弱粘性土层和可液化土层的承载能力将大幅度降低，对桥梁的危害严重。在上述地段修建的桥梁，目前还缺乏行之有效的抗震措施，或者虽然有了技术措施，但由于投资、设备等条件的限制也难于普遍采用。因此，对修建在危险地段、软弱粘土层或可液化土层上的桥梁，提出的设防要求应有所降低，即要求其震害程度不超过“略有损坏，经过一般整修，或经过短期抢修，即可维持通车”的限度。
2 设计烈度
2.1 地震烈度的划分
为了区别地震时地面受到的影响和破坏程度的大小，我国把地震烈度分为12度。它是根据地震时地面建筑物受破坏的程度、人的感觉等来划分的。内容大致如下。
(1)1～2度——人们一般没有感觉，只有地震仪才能记录到。
(2)3度——室内少数人能感到轻微的震动。
(3)4～5度——人们有不同程度的感觉，室内物件有些摆动和有尘土掉落现象。
(4)6度——人行走不稳，器皿倾斜;房屋出现裂缝，少数受到破坏。
(5)7～8度——人站立不住，大部分房屋遭到破坏，高大的烟囱可能断裂;有时还有喷沙、冒水现象。
(6)9～10度——房屋严重破坏，地表裂缝很多;湖泊、水库中将有大浪出现，部分铁轨弯曲变形。
(7)11～12度——房屋普遍倒塌，地面变形严重，造成巨大的自然灾害。
因此，当一次地震后，提到某地方的地震烈度为几度时，也就可以大概知道这个地方所受到的影响程度了。
2.2 地震的基本烈度
基本烈度是某地区在今后一定时期内可能发生的最高地震烈度。
2.3 地震的设计烈度
(1)对于干线上的特别重要桥梁，经过批准，其设计烈度可按基本烈度提高一度。
(2)对于四级公路的一般桥梁，可不设防。
(3)对于立体交叉的跨线桥，其设计烈度尚应不低于下线工程的设计烈度。
上述所谓抗震重点桥梁系指大桥和破坏后修复困难的中、小桥;一般桥梁系指非重点的中、小桥。
2.4 抗震设计起点
调查了经受7度地震的较多桥梁，发现其中大多数基本完好或仅有轻微损坏。所以，在一般情况下，桥梁能够经受7度地震的影响。因而可以把以设计烈度表示的抗震设防起点定为8度，也就是说，对一般工程，当其所在地区的基本烈度为8度时，均应考虑抗震设防。对于修建在地震时可能发生大规模滑坡、崩塌地段的桥梁;修建在软弱粘性土层、可液化土层上的桥梁;连续梁、T型刚构等桥型的桥梁，抗震设防起点定为7度。
3 地震波对桥梁的作用
地震波传到地基，使桥基受到一个惯性力的作用，影响桥墩和上部结构。由于各部构件的振型、频率、阻尼各不相同。有的可能和地震波的振动周期一致，产生谐振，加剧该部的振动。由于惯性力的作用，其他各部互相牵扯，造成桥梁落梁;桥台前墙开裂;支座破坏。另外，由于砂土液化和岸坡滑移也会使桥梁倒塌。
4 桥梁震害
4.1 重力式墩台的震害
重力式墩台的震害主要是沉陷、倾斜和断裂。
桥台沉陷是地基承受力不足，同时伸到台背的路堤重力对沉陷也有影响;倾斜是由土压力引起，也有因基础埋置太浅引起:断裂通常发生在接头薄弱的工作缝处。
桥墩沉陷是地基承载力不足的结果。当强烈地震时，甚至埋设很深的基础有时也会发生沉陷。说明即使是很深的地层受到外部震动时也会丧失一定的承载能力，倾斜主要是一部分墩底座落地较好的地基上，另一部分墩底则落在较差的地基上而引起;断裂常发生在桥墩的底部和接头薄弱的工作缝处。
4.2 桩式桥墩的震害
用钢筋混凝土桩做墩身时，桩头和盖梁连接。地震时桩头和盖梁连接处的混凝土破裂，露出垂直钢筋，而垂直钢筋受了上部结构的重力而被压弯。这是由于框架在这些地方产生角隅弯矩的结果。
在软地基中的桩身，虽然埋得很深，但由于软土层不同程度内的振幅不均匀，桩周所受的压力也不同，桩也可能断裂破坏。
4.3 支座的震害
当发生强烈地震时，支座也受到破坏。被破坏的支座绝大部分是固定支座，破坏时除了锚栓剪断外，锚栓周围的混凝土还会发生开裂。
4.4 上部结构的震害
地震对梁桥上部结构的破坏，以梁的塌落最为常见。如梁和支座连接牢固，墩台及地基均能经受住地震的考验，则梁本身的损坏实际上很难发生。
地震时拱桥上部结构的损坏，以拱圈和桥墩(台)、拱上建筑和拱圈的连接处裂缝和拱上侧墙裂缝最为常见。对双曲拱来说，拱肋和拱波的连接，往往成为抗震的薄弱环节。
