关于高速铁路圆端形实体桥墩抗震性能试验研究

2015-07-10洪涛

四川水泥 2015年3期

关键词：抗震性桥墩抗震

洪涛

(中铁二十五局集团第六工程有限公司，广西柳州 545007)

关于高速铁路圆端形实体桥墩抗震性能试验研究

洪涛

(中铁二十五局集团第六工程有限公司，广西柳州 545007)

随着我国交通行业的飞速发展，高铁已经成为日常出行中必不可少的交通工具之一。如何提升高铁的安全性、舒适性一直是工程师们研究的课题，由于我国地势多变，很多高铁线路横跨河流、峡谷，需要依靠修建桥梁来实现线路贯通，桥墩是桥梁的基础，所以修建过程中对桥墩提出了极高的质量要求，在这之中，圆端形实体桥墩最符合施工标准，在桥梁建设中的应用也最为广泛，近年来地震事故频发，桥墩的抗震性也因此受到广泛关注。本研究简要介绍了高速铁路圆端实体桥墩抗震性能试验的基本流程，分析了试验中存在的问题，并提出了相应的解决方法。

高速铁路圆端形实体桥墩抗震性能

我国桥梁建造中桥墩的类型主要有矩形墩、方形墩、圆形墩等等，随着实验技术的不断进步，工程师对各种墩形的研究越来越深入，圆端形实体墩的优势日益明显。检测圆端形实体桥墩的抗震性能的工作有很多，主要包括检测桥墩的强度、轴压比、纵筋率、配箍率、剪跨比；建立实验室，模拟地震场景，根据实验结果，寻找可能影响桥墩抗震性的因素；[1]通过化学检测，寻找抗震性最好的建筑原材料，应用到实际建设中。桥墩抗震性试验能在真正建设之前及时的发掘出潜在的影响因素，为桥梁建设提供了参考意义。

1、桥墩抗震性试验中遇到的瓶颈

1.1试验条件固定，试验结果可行度不高

高铁线路跨越地域广,地理环境复杂多变,而我国的多条线路位于地震多发区，实验结果就要应用于不同地域，这样便造成了实验的偶然性。地形决定了选择条件，并在很大程度上影响铁路桥梁的技术标准。比如我国西部地区的地质地貌的特殊性,使得修建在地形起伏较大的地方的桥梁比比皆是，并且西部地区是我国一个地震频繁发生的区域，应做重点实验地点。再比如受不规则地形影响,地震波在平坦场地中的传播与河谷地形相比就有很大不同。因此，河谷地形地震动分布在小尺度空间上并非一致，呈现出明显的差异性，有必要评估这种差异对桥梁地震反应的影响。现阶段，虽然铁路桥梁与公路桥梁的抗震设计规范有一些不同，但铁路桥梁和公路桥梁的抗震设计的基本理论是相同的。

当桥墩建在不同地点，前期主要工作是进行各构件的结构计算和测画结构设计详图，那么，在地震动峰值加速度较大的地区，对结构的设计要求就更精细。所以高速铁路圆端形实体桥墩抗震性能试验要经过计算和设计，在不同地点进行试验，精准测绘考察。

1.2桥墩构造模式相对落后，抗震性不高

随着我国桥梁建设体系的逐步完善，桥墩构造模式初具规模，然而，我国的总体水平与发达国家还存在着不小的差距，部分地区仍然沿用着九柱型和一字型墩修建模式，没有充分利用三角形具有稳定性这一特征，无法在大型地震支撑起桥梁主体，起不到保护高铁的作用，如果遇到水流湍急的河流，还要考虑水流长期冲击对桥面主体的影响，一字型的建设模式只能在纵向上提高桥面坚固程度，适应于轻型高铁，对于运送重型物资的高铁，运行时如果车厢左右重量差距过大，容易造成桥体左右受力不均，长期积累，会造成桥墩倾斜，并且倾斜角度肉眼难以观察，定期检查中也不易发现，然而地震中威力较大的是横波，轻微的横波震动加上桥墩本身的倾斜，可能导致桥墩扭曲，再加上纵波造成二次损坏，对桥墩的伤害无疑是巨大的。[2]针对单个桥墩来说，桥墩的里层构件以钢筋为支撑骨架，钢筋的穿插模式也从根本上决定了桥墩的抗震性，钢筋之间的构造形式越牢固，贴合度越好，桥墩的抗震性越高，但纵观我国建筑行业，无论是楼房建筑还是桥梁建筑中，钢筋捆绑方式不合格导致房屋倒塌和桥梁损坏的现象时有发生，这在一定程度上反映出我国钢筋构建中存在的技术落后问题。不能满足最基本的生活和运输需求，桥墩的抗震性能不言而喻。

1.3桥墩原料配比单一，无法承受高强度地震

我国现行体制中，桥墩的原料一般以钢筋水泥为主，辅助配以适当的混合剂，而生产钢筋和水泥的原材料质量和配比率直接决定了产品的质量。在生产原料方面，没有相应法规应保证原料的质量。在原料配比方面，一直沿用着传统的配比方法，无法适应环境改变，例如在东北地区，冬季气温低，水泥变脆变硬，极易开裂，防震性能降低，造成了极大的安全隐患。

2、突破试验瓶颈的相关解决办法

2.1广泛建立试验基地，提高试验结果可行度

地震时从震源释放出来的能量以地震波的形式传至地表，而地表各点接收到的地震波是经由不同的路径、不同的地形地质条件而到达的，因而反映到地表的震动必然存在差异。对圆端形实体桥墩抗震性的实验结果不能以偏概全，亟需进行大量专门的圆端形实体桥墩抗震性能研究，选取各种不同地形地貌，地震带与非地震带，选取高铁线路易经之地，主要考虑以下因素∶地形、地质、水文条件气候和条件、城镇、工矿和居民点的分布。水文情况决定排水结构物的数量和大小，水文地质情况决定了含水层的厚度和位置、地基或路基岩层滑坍的可能性。地质构造，决定地基及路基附近岩层的稳定性，确定有无滑坍、碎落和崩坍的可能。桥位场地的选择，应依据桥址处的地质和地形条件，应避免地震时次生灾害对桥梁的破坏，基础应建在岩石或坚硬的冲积土层上。要广泛建立试验基地，结合实地考察和实际情况对桥梁进行预测和评估，实际修改高速铁路圆端形实体桥墩的设计方案，必须全面分析研究各种可能的比较方案，作出合理的选择。在相同或几乎相同的地理条件下可以借鉴同样方案，但试验进行既要多地点选取，又要在一次试验中多次试验测量与修改，提高试验结果的可行性。

2.2大力引进先进模式，提升桥墩抗震性

相对于我国的一字型构造模式，国外普遍采用“I”字型建造模式，两种模式之间看似在桥墩放置位置间的差异不大，但实际上，桥梁的“I”字型构建需要更高的施工水平和更完善的理论体系，在这方面，我国应向日本等处于地震带的国家多多学习，在日本的大型桥梁建设中，工程师会根据桥梁实际位置和周边海域的环境来选择建筑模式，在提升桥墩坚固程度的同时，减少海底鱼群对桥墩水下部分的冲击积极学习，使人工建筑与自然环境相融合。[3]我们在学习的过程中，不仅仅要学习构建方法，更是要总结经验，学习构造思想。只有掌握思想，拥有属于自己的理论体系，才能在整体上把控桥墩建造进程，并且根据实际情况，针对环境、气候差异，适当调整桥墩间距和构建类型，以保证桥墩达到各方面标准，最大程度的减少桥梁损耗度，增强抗震性。

2.3积极开发新型材料，优化原料配置比率

随着科技的不断发展，各种新型材料争相问世，我们不能只拘泥于传统的钢筋水泥材料，应该组织专业人员，根据新型材料的特点，选取合适原料试验，找出更坚固，抗压性高，抗震性好的材料，应用到实际建设中。针对目前局面，应发扬创新精神，利用现有材料，调整原料比例，大胆尝试，不怕失败。并且针对地区环境特点，选用不同的原料比例，适合气候特点，延长桥墩使用寿命和整体质量，进一步提高桥墩抗震能力。