浅谈道路桥梁抗震问题

徐 浩

黑龙江省龙建路桥第一工程有限公司

浅谈道路桥梁抗震问题

徐 浩

黑龙江省龙建路桥第一工程有限公司

随着我国公路建设的不断发展，道桥的建设水平也在不断提高。道桥不仅是我国基础建设的重要组成部分，而且对我国的经济发展也起到了巨大的推动作用。道桥在交通上发挥着巨大的作用，尤其在抗震救灾中，道桥的作用更不能忽略。为了提高道桥的抗震救灾功能，就要做好道桥的抗震工作。本文主要针对道桥在抗震中遇到的问题进行探讨。

道路桥梁；抗震救灾；加固

随着地震灾害的频发，道桥等交通工程都受到不同程度的损坏，为了减轻交通工程尤其是道桥的损坏程度，发挥其抗震救灾的功能，我们必须加强交通工程的抗震能力。为了加强桥梁的抗震性能，我们必须将抗震的施工理念贯穿整个道桥的建设中。本文将从道桥的设计、实际应用的问题及道桥的加固等几个方面来进行论述。

1.道桥震害的主要形式

（1）基础震害道路

地基震害与基础震害是息息相关的，地基震害多会导致基础震害的发生。地基震害的发生多是由于物理结构的损害造成的。由于发生地震时，地层的应力结构在短时间发生剧烈的变化，使地基的结构沙土出现液化或者是地面塌陷造成地基出现不均匀沉降等现象，都可能会导致道桥的整个基础结构出现损坏。基础震害的表现形式主要有移位、倾斜、下沉、折断和塑性铰破坏等。

（2）附属工程震害道路

发生地震时，由于地震力的强度大、作用时间短，会对道桥的各个连接的部位造成很大的冲击力。这些连接部分本身的承重力就较大，在发生剧烈摇晃或沉降时这些部分就会先表现出形变，如果附属工程没有足够的限位能力，下部墩柱和桥台等部位就会出现位移，主要的形式有支座与主梁脱离、挡块碰撞损坏、伸缩缝被强行拉断等。

（3）上部结构震害道路

在地震损坏中，上部结构常出现的震害是位移震害。位移震害主要是因为上部结构发生横向、纵向或扭转形式的位移而产生的。发生地震时，由于地震力的强力作用，使得上部结构出现的位移超过了墩台的支撑面发生落梁等现象。这种震害的发生多是由于限位结构能力不足，墩台等的支撑面不够造成的。

（4）墩柱震害道路

墩柱的震害形式主要有两种，一是塑性铰破坏二是剪切破坏。前者主要出现在柔性墩柱，后者主要出现在刚性墩柱。塑性铰破坏主要出现在墩柱的底部、顶部或者是连接处。由于地震力的作用不稳定，使得塑性铰混凝土无法维持原有状态，出现剥落、破碎，无法继续支撑桥面。剪切破坏则是由于刚性墩柱形变能力弱，无法抵抗地震力的强力冲击，从而出现剪切性破坏。

2.测试道路和桥梁的抗震性方法

1、静力理论

静力理论是最初为了研究桥梁结构的抗震性而采取的理论方法。此理论主要是对地震的震动频率和桥梁结构的各部分相同的假设，通过对影响桥梁结构的动力特性和地面运用的特性的因素进行忽略不计，然后将桥梁结构运动所形成的惯性力乘以地面运用的加速度。当由于地震使得结构产生的动力将其当做是静止的，将地震荷载看做是地震的惯性力，然后分析在结构上通过这种外载荷的方式而产生的内力。1915年提出了震度法。这种方法中增添了水平地震荷载，这种因素是将结构10%的重量增加在静力法原有的概念上。但是静力法更具备简单的概念和简洁的计算公式。所以在我国相关的法律文件中提出通过静力法来计算地震荷载来分析挡土墙和路基的抗震能力和稳固性。

2、时程分析法

时程分析法在我国被广泛应用在设计和分析复杂工程结构的抗震性。这种方法分析和设计工程的抗震性都是通过对地震地面运动和速度数值的实际记录来进行的。时程分析法不仅能够对地震震动的时间、振幅和频率有效地反映出来，而且还能够对结构的弹塑性得到充分的考虑。

3.道路桥梁设计阶段的抗震措施

（1）不同结构的抗震措施

道桥的结构较为复杂，施工环节较多。对道桥不同部分要采用不同的抗震设计。桥梁的抗震设计主要从三方面进行。

①基础抗震措施。为了减少桥梁的滑动和长期的不规则形变，降低上部结构的承重，就要加强道桥基础结构的整体性和结构强度。对于土层结构较为松软，易发生地震液化的地方，要对土层进行加固。通过使用使桩或沉井进行深基。在使用使桩时，可以在距离地面1-3m的使桩顶部安装钢筋，有加强固定作用。

②桥台抗震措施。桥台抗震措施就是在桥台增设胸墙并在桥台和梁之间添加弹性垫块，用来缓解地震力对桥台的冲击。有些桥梁的基础较浅，还要在没有下部支撑的梁部进行加固。

③桥墩抗震措施。桥墩抗震的工作原理就是利用加固过得桥墩缓解地震造成的损害。桥墩多是利用钢筋混凝土进行浇筑的，适当的增大桥墩的承重面或者采用双排柱式墩和排架桩墩的结构都可以起到减震的作用。在加固桥墩时要注意在柱与桩之间架设横梁，梁要采用四铰框架机构。

（2）桥梁整体设计方面的抗震措施

①设计桥梁时，桥位的选择是非常重要的，合理的桥位是桥梁安全是基础保证。桥位应该选择在地基较硬的地方，如质地坚硬的碎石或是基岩。对于地质较软的沙土等都不适合建筑桥梁，这些地方发生地震时结构会发生较大的变化，不均匀沉降较为明显，常有坍塌的危险。如果选择的桥位需要跨越断层，就要先进行地震安全性评价然后在选择合适的桥梁形式。

②确定桥位后还要选择合适的桥型。桥型的选择要依据施工地点的实际情况，对桥梁的基础形式、墩台和桥梁形式都要有所要求。在桥梁的结构设计上还要考虑加固和减震，结构上要选取抗震技术先进的新结构并且经济划算的。

③确定桥孔的位置。在布设桥孔时要考虑减震。桥梁在选择时要选那些结构简单，重心较低，硬度和质量分布较为合理的的桥型，注意不要选择大跨和高墩结合的桥型。

4.桥梁的后期加固修护

（1）无筋混凝土结构和桥墩的加固

对于桥梁的下部进行减震通常从两个方面进行：无筋混凝土结构、桥墩。桥墩的减震方法比较多，常用的是碳素纤维加固法和钢板外包加固法等。对于无筋混凝土的加固只能从结构的整体性方面下手，用钢板将桥墩和衬套结合起来，增强整体性提高抗震性。现代的抗震措施要和传统的抗震措施结合起来，最大限度的改变地震力对桥梁作用的动力参数，降低桥梁的振动反应，从而加强桥梁在地震中的存活率。

（2）桥梁抗震性的加固

在地震中桥梁容易出现滑落的危险，为了减弱风险，需要在桥梁处添加支承连接件。目前较为常见的方法就是加宽支承面，并在相邻的梁间添加纵向约束装置。这些方式还远远不够，还需要配合耗能装置和减震技术的使用。

[1]何潇.道路桥梁关于抗震问题研究[J].城市建设理论研究.2014.