淺談公路橋梁震后檢測及加固

湯正廣 許林 ,揚州鼎力交通建設工程有限公司; ,鎮江建科工程監理有限公司

淺談公路橋梁震后檢測及加固

湯正廣1許林21,揚州鼎力交通建設工程有限公司; 2,鎮江建科工程監理有限公司

我國是一個多地震的國家,地震頻率高,強度大且分布范圍廣。地震往往導致很多公路橋梁發生大規模的損壞,給抗震救災帶來巨大的困難。尤其是汶川地震的發生,使得橋梁設計工作者對橋梁結構在地震作用下的穩定性及通行能力提出了更高的要求。本文分析了橋梁震后檢測加固的必要性，震后公路橋梁快速檢測與評估技術，提出了各種抗震加固方法，以盡快提高我國橋梁抗震加固的技術水平，確保公路工程各結構具有足夠的抗震安全度。

公路橋梁; 抗震救災; 快速檢測；安全度

1. 概述

地震常使公路橋梁產生嚴重破壞，交通中斷，1994年美國北嶺發生6.7級地震，大部分公路橋梁發生嚴重破壞，導致舊金山灣地區高速公路關閉，1964年日本新潟地震及近期日本阪神地震，都引起砂土層廣泛液化，導致建筑物、道路橋梁嚴重破壞。我國是一個多地震的國家，特別是從20世紀80年代開始，我國進入新的地震活躍期，地震發生頻率明顯提高。我國2008年發生了理氏8.0級、最大烈度達11度的汶川地震，道路堵塞，橋梁坍塌，給救援工作帶來了很大的困難，影響抗震救災人員和物資運輸，使次生災害加重。震后交通快速評估與恢復等技術，及對高等級公路橋梁地基進行抗震加固處理，對保證急救援工作的快速開展和高速公路正常運營，減輕地震危害具有重要意義。

2. 震后公路橋梁快速檢測與評估

橋梁快速檢測評估主要是為實現交通快速通暢服務。在汶川大地震震后救災中，由于我國缺乏震后橋梁安全評估成套技術，基層公路技術人員很難對出現病害橋梁直接進行評估，也不知道應該采用何種加固措施，使震區交通迅速恢復受到了嚴重的制約。通過大量的探索、實踐，我國初步形成了震后公路橋梁快速檢測與評估體系。

① 震后橋梁可行性與可靠性的分級評估體系[1]

震后橋梁快速檢測評估的原則、標準與一般的檢測評估不同。安全評估以短期內滿足橋梁基本通行為前提，震后橋梁快速檢測評估注重“短期安全性”。借鑒《公路橋梁抗震性能評價及抗震加固技術指南》的基本構架，形成了“可行性”與“可靠性”的兩級評價體系。

圖1 “可行性”與“可靠性”的兩級評估基本流程 [1]

一級評估——現場“可行性”評估

“可行性”評估以公路橋梁震害調查結果為基礎，以肉眼觀察與檢測設備相結合的辦法，重點檢測各橋伸縮縫，并相繼檢測了橋梁支座、箱梁、橋梁墩臺，對斜拉橋的斜拉索及主塔裂紋進行了檢查；并對鋼管拱橋的拱座及吊系桿進行了檢查并進行評價，根據綜合評分后的結果來劃分等級，見表1。根據表1調查結果，得出可行性評價的結論，分為“A可以正常通行”，“B限制條件下通行”，“C需要立刻搶修方能通行”三個級別。

A 可以正常通行：各項目評價結果都為良好；

B 限制條件下通行：大多數項目評價結果為較好以上，少部分項目定性評價結果為較差；

C 需要立刻搶修方能通行：有一個或一個以上項目評價結果為很差。

二級評估——可靠性評估。

震后關鍵橋梁的二級評價，主要是評價其承載力和抗余震能力的可靠度[2]。評價時應先調出橋梁管理系統中的原始橋技術狀況，然后根據檢測人員填寫的震后快速檢測表格中的具體情況確定橋梁各構件表觀質量狀況下降程度，從而模擬出檢算系數，再根據構件損傷程度模擬出截面折減系數；并根據應急救援車輛的實際要求確定活載變異系數。從而對抗力和荷載進行分析，確定橋梁的實際承載能力，制定限速限載標志。

3.應急保通與橋梁快速修復技術

震后應急保通與通常的設計方法、標準、原則、設備、加固材料都有所不同，震后應急保通更突出短期安全性和功能的快速恢復。在5·12大地震中，震區的很多橋梁被損，有的垮塌，有的被巨石砸斷，還有的發生了移位、錯縫。為了盡快修復橋梁，搶通道路，四川路橋的專家們對移位橋梁進行了詳細的檢測，結果發現很多橋面都是好的，只是伸縮縫被拉開幾米幾十米不等。如果把這些橋梁廢棄，重新修建新橋，短期內是無法完成的。詳細研究后，他們勇敢地采用了一種新方法——復位技術，恢復橋梁。因此震后應急保通技術應遵循以下原則：

表1 一級評估項目劃分及評價結果分類表[1]

a.便于運輸、移動的原則；

b.就地取材、因地制宜的原則；

c.施工工藝快捷，減少濕作業的原則；

d.采用組裝、裝配式的輕便的、安裝迅速的臨時橋梁、便道系統；

e.機具和臨時橋梁系統應具有一定的地震安全性，具有能夠抵御余震的能力。

4.抗震震害與加固的實施

針對公路梁式橋在地震荷載作用下的破壞特點，從混凝土結構內部破壞和外部破壞特征兩個方面，強度、變形和裂縫等多個角度，建立了一套能全面反映震后橋梁性能的評價指標。考慮各種橋梁加固方法的特點和適應性，確定具有針對性的震后橋梁快速加固方案和長期加固方案。這里主要針對發生震害的主要原因提出相應長期加固的措施，從而保證基礎結構在地震中的抗震能力。

4.1 橋梁的震害[3]

a.上部結構震害：上部結構本身遭受震害而被毀壞的情形較為少見，往往是由于橋梁結構其他部位的毀壞而導致上部結構的損壞。如地震時相鄰粱體相互碰撞而引起的破損，因支座的螺栓起拔或剪斷引起撞擊而使變形過大等損傷。

b.落梁震害：橋梁落梁有的是墩倒梁落，也有的是梁落而毀墩。其主要原因有:橋臺傾斜或倒塌、河岸滑坡、地基下沉、橋墩破壞、支座破壞、梁體碰撞、相鄰墩發生過大相對位移等。

c.支座震害：地震中，橋梁支座的震害極為普遍。其原因主要是支座設計沒有充分考慮抗震的要求，構造上連接與支擋等構造措施不足，某些支座形式和材料的缺陷等因素。破壞形式主要表現為支座錨固螺栓拔出、剪斷、活動支座脫落以及支座本身構造上的破壞等。

d.下部結構和地基震害：下部結構和基礎的嚴重破壞是導致橋梁震后難以修復的主要原因。橋梁墩臺因砂土液化、地基下沉、岸坡滑移或開裂引起破壞很難加強它們的抗震能力。

4.2 根據震害采取相應加固措施[4]

作為可能采取的震前對策，可以提出防止落梁的構造、液化沖刷、基礎施工方法、下部結構形式、下部結構材料、主筋減少部位、地震動加速度等方法，可針對各種震害提出相應的抗震加固措施。

a.針對上部結構及落梁震害，采用減、隔震支座在梁體與墩、臺的連接處增加結構的柔性和阻尼以減小橋梁的地震反應，利用橋墩在地震作用下發生彈塑性變形耗散地震能量以達到減震的目的。在伸縮縫、鉸和梁端等上部接縫處采用拉桿、擋塊、連梁裝置或者增加支承面寬度等措施，以防止落梁震害的發生。

b.針對支座及支撐連接件的震害，目前的做法是增加支承面寬度和在簡支的相鄰梁間安裝縱向約束裝置，或者增加支承面寬度。

c.對于下部結構震害，應通過能力設計和延性設計，提高其抗彎延性和抗剪強度，防止橋墩彎曲和剪切震害，增加其耗能能力，使橋梁的屈服只發生在預期的塑性鉸部位。目前橋墩加固的主要技術有：混凝土加大截面加固方法，鋼板外包加固法，鋼纖維混凝土加固法，復合材料、玻璃纖維、碳素纖維加固法等。對無筋混凝土結構，有可能產生脆性破壞，需要尋求結構上的抗震加固對策。可采用混凝土襯套方法和鋼板襯套方法使襯套與既有的橋墩結合成一個整體。

5.結語

充分吸收國外已有的研究成果，針對我國公路橋梁的實際情況，開展必要的試驗研究和理論分析工作。對橋梁結構構件及整體進行抗震設計，使橋梁在地震中的損傷按設計要求發展。這樣的話，可以使橋梁在遭遇大的地震時，便于快速修復，保證橋梁、公路交通的通行能力。并結合“小震不壞、中震可修、大震不倒”[5]的分級設防標準，盡快提高我國橋梁抗震加固的技術水平，確保公路工程各結構具有足夠的抗震安全度。

[1]張勁泉，王克海，李健. 震后公路橋梁快速檢測評估與應急保通修復技術.交通基礎設施抗震減災技術研討會交流材料.2010

[2] 張勁泉.我國公路橋梁承載能力檢測評定技術的現狀與發展[J]. 公路交通科技.2006，23（4）：15-17

[3]謝旭.橋梁結構地震響應分析與抗震設計[M] .北京： 人民交通出版社.2006.3-14

[4]徐一卓，馬蒿.公路橋梁震害分析及抗震加固方法[J].山西建筑.2010.02

[5]王克海、孫永紅，韋韓,等. 汶川地震后對我國結構工程抗震的幾點思考[J].公路交通科技.2008，25（11）：54-59

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.047

作者信息

湯正廣，1971年8月25日 籍貫：江蘇江都。