淺談梁式橋的抗震加固

應 明

(吉林大學)

1 橋梁抗震構造要求

(1)對簡支梁、連續梁、系桿拱等梁式體系,必須設置阻止梁墩橫橋向相對位移的構造,以阻止梁墩間在地震力作用下產生的相對橫橋向位移。

對懸臂梁和 T型剛構除采取上述措施外,還應采取阻止上部結構與上部結構之間出現橫橋向相對位移的構造措施。

(2)對活動支座,均應采取限制其位移、防止其歪斜的措施。

(3)對簡支梁應采取措施防止地震中出現落梁。

①位于烈度為 8度和 8度以上地震區的剛性地基上的簡支梁,可采用擋塊、螺栓連接、鋼夾板連接等防止落梁的措施。或在保證胸墻和臺頂抗剪強度的前提下,使梁墩的搭接長度 β≥1.5(n+1)δ(式中:n為全橋孔數;δ為梁端間的伸縮縫值)。

②位于烈度為 7度和 7度以上地震區的非剛性地基上的簡支梁,當岸坡在地震中會出現滑動時,應采取深基礎,并將其設置于穩定土層以下一定深度,同時加大墩臺和樁基順橋向的抗推剛度,必要時可采用斜樁。當地基為可液化土層時,應采取深基礎,并應將基礎設置于可液化層以下一定深度。

(4)對于樁式墩和柱式墩,樁(柱)與蓋梁、承臺聯接處的配筋不應少于樁或柱身的最大配筋,以加固地震中易于出現震害的薄弱部位之一。

(5)對于磚石混凝土墩臺,應考慮提高墩臺帽與墩臺本身以及墩臺本身基礎聯接處、截面突變處和施工縫處的抗剪強度。

(6)橋臺胸墻應予加強。在胸強與梁的端部之間,宜填充緩沖材料,如瀝青、油毛氈、橡膠等。

(7)磚石、混凝土墩臺和拱圈的最低砂漿標號應按現行《公路橋涵設計規范》的要求提高一級采用。

(8)不論梁式橋、拱橋都應盡量避免在不穩定的河岸修建,一定要在不穩定的河岸上修建大、中橋時,應合理布置橋孔,避免將墩臺布設于在地震時可能滑動韻岸坡上和岸坡突變處。

(9)大跨徑拱橋的主拱圈宜采用抗扭剛度較大、整體性較好的斷面型式,如箱形拱、板拱等。當主拱采用組合式斷面時,應加強組合截面間的連接強度,對雙曲拱橋應加強肋波間的連接。

(10)大跨徑拱橋不宜采用二鉸和三鉸拱。當小跨徑拱橋采用二鉸板拱時,應采取防止落拱構造措施,如加長拱座斜面或設置防落牛腿等。

(11)磚石、混凝土空腹拱的拱上建筑,除靠近墩臺的腹拱采用三鉸或二鉸外,其余腹拱宜采用連續結構。

(12)拱橋宜盡量減輕拱上建筑的重量。

(13)剛性地基烈度為 9度時,或非剛性地基烈度為 7度時的單孔及連孔拱橋與端腹孔均應采取防止落拱構造,包括加長拱座斜面、設置防落牛腿以及將主拱鋼筋伸入墩臺帽內。

(14)除上述有關抗震構造要求外,應對具有抗震要求的橋梁結構,特別加強施工質量的保證措施,以確保設計對施工的質量要求。

2 橋梁抗震加固的原則

我國交通部《公路養護技術規范》(JTJ073)對橋梁抗震加固作了如下的規定:地震基本烈度為 7度及7度以上地區的橋梁,應按現行《公路工程抗震設計規范》(JTJ004)的要求進行驗算,并采取相應的抗震措施加固。基本烈度小于7度地區的橋梁,除國家特別規定外,可采取簡易設防。如支座處,基樁與承臺或蓋梁與立柱聯結處,基樁斷面變化處等,以提高橋梁抗震能力或減少慣性力。對現有橋梁或被震壞的橋梁,要根據其不同結構型式,針對薄弱環節,進行加固處理。

橋梁的抗震加固應根據橋梁的重要性、烈度的高低,修復的難易程度、地基土的情況分別對待,一般說對重要的、修復困難的、烈度高的、跨徑大的橋梁應重點對待,全面加固。對于一般性橋梁可作一般性加固。對小橋僅對活動支座作必要的處理。

抗震加固應充分考慮到橋梁正常營運和使用情況下的要求,應使加固后的橋梁滿足如下要求,例如橋梁因溫度伸縮所必須滿足的變形,上下部結構在活載作用下所產生的應變等。

抗震加固時,應結合震害實例的破壞情況加以分析,針對薄弱環節部位,采取切合實際而有效的抗震加固措施。

橋梁震害的破壞情況,其總的震害現象一般是,順橋向比橫橋向震害嚴重,加固時順橋向亦比橫橋向更加重要。總的橋梁震害現象一般是,地基土液化使墩臺基礎產生下沉、滑移、傾斜、斷裂;特別是梁的縱橫向移動、撞擊,造成落梁、落拱或整體坍塌;拱上建筑物局部破壞、拱圈變形開裂、折斷、坍塌;此外,桁梁扭曲、位移、坍落以及支座的剪斷、傾斜、變位等等。有的是出現在上部結構,有的是產生在下部結構,而在下部結構中,重點是墩臺和基礎的抗震加固。

為了能確保震后交通不致中斷,要盡量與鄰近公路連通。當有舊橋、舊路、渡口可供利用時,宜養護備用。對一些重點橋梁宜作好震后搶修的準備,爭取震后盡快恢復交通。

3 梁式橋的抗震加固

在梁式橋的抗震加固措施中,就上部結構來說,主要是防止順橋向和橫橋向的落梁、防止支座的破壞以及梁墩相對位移等方面。現分別將有關的抗震加固措施列述如下。

(1)防止順橋向(縱向)落梁的抗震措施。

(2)防止橫橋向落梁的抗震措施。事實上防止縱向落梁的一些抗震措施,如擋塊的設置等也對防止橫向落梁有一定作用。此外,短鋼、角鋼、槽鋼等也可用于防止橫橋向落梁。

(3)防止支座破壞:梁式橋的支座在地震中是關鍵部位之一,震時往往支座傾倒,錨栓剪斷滑落,造成嚴重后果,因此必須進行加固。