公路橋梁抗震加固技術的現狀與展望

張迪 孫英博

（鄭州大學 土木工程學院，河南 鄭州 450000）

自然災害對人類生存和發展的危害日趨嚴重 地震因其發生的突然性和巨大破壞力而被列為各種自然災害之首。我國位于世界兩大地震帶:環太平洋地震帶和歐亞大陸地震帶間，板內地震也十分活躍，因此，地震頻繁發生。橋梁是生命線工程的重要組成部分，是交通運輸的樞紐工程，在抗震救災中處于極其重要的地位。因此，如何提高橋梁的抗震能力，使橋梁在地震時能起到安全疏散、避難的作用，地震后確保抗震救災重建家園的交通需要，是橋梁工程中的重要研究課題。1971年美國圣費爾南多((San Fernado)地震，僅6.6級，;接著1989年美國洛馬·普里埃塔((Loma Preta)地震，為7.0級，;1994年諾斯雷奇(North-ridge)地震，亦僅為6.7級，;日本阪神地震，震級為7.2級，這四次地震都造成了大量高速公路及高速鐵路橋隧的毀壞，使經濟遭受巨大損失.如都以當時的幣值為準，這四次中等強度的地震導致城市經濟總損失相應為(以美元計):10億，70億，200億，1000億.

我國公路行業目前正在執行的《公路工程抗震設計規范》CJTJ 004- 89)采用單一的設防標準，沒有采取足夠的構造措施來保證橋梁結構的整體延性，也沒有采用能力設計的思想來防止橋墩等構件的剪切破壞。隨著我國90年代經濟起飛，交通事業迅猛發展，特別是高速公路的興建、跨越大江、大河的大跨橋梁、大型立交工程以及城市中大量高架橋的興建，規范已大大不能適應.因此，對于我國地震區的已修建橋梁，按照更為先進的設計思想進行抗震性能評價，根據評價的結果采取相應的抗震加固措施，就顯得十分必要。

1 橋梁抗震加固現狀

針對橋梁在地震中的震害類型，目前，國內外橋梁抗震加固主要采取以下技術措施:(1)在伸縮縫、鉸和梁端等上部接縫處采用拉桿、擋塊或者增加支承面寬度等措施，以防止落梁震害的發生; (2)增加鋼筋混凝土橋墩的橫向約束，提高其抗彎延性和抗剪強度，防止橋墩彎曲和剪切震害;(3)采用減隔震技術及專門的耗能裝置，提高橋梁的抗震性能。例如采用鉛芯橡膠耗能支座等。

目前，在橋梁抗震研究方面處于領先水平的是美國和日本。1971年San Fernando地震使加州Golder州際高速公路上多座橋梁受到損害，用于橋梁修復的費用達到了1億美元。此次地震后，美國加州交通局開始啟動橋梁抗震加固計劃，加固計劃分為三個階段進行，第一個階段的主要的目的是加強上部結構和下部結構的聯系，上部結構和下部結構的聯系，以抵抗豎向加速度，以防止上部結構構件從支承上滑落。這一階段在1989年基本完成，對全州公路系統中大約1 260座橋梁進行了加固，投資額超過了5 500萬美元。后兩個階段是同時進行的，其目的是提高墩柱的抗彎強度、抗剪強度及延性、提高蓋梁、上部結構、基礎與橋臺的承載能力，提高節點的抗剪強度。日本1971年以后，數次對公路橋梁地震震害進行調查，多次采取抗震加固對策，直到1995年，重點一直是防止落梁構造。1995年阪神大地震之后，日本也開始重視基礎和橋墩的抗震加固。近年來他們做了許多開創性的工作，例如橋梁全橋模型的多振動臺模擬地震試驗，橋梁上下部結構相互作用力學模型，非線性地震反應分析方法等，并將所取得的成果應用于工程實際，制定出橋梁的抗震設計規范。

國內在對鋼筋混凝土橋梁的抗震加固性能研究中，同濟大學作過一些墩柱加固后的室內試驗研究包括橋墩延性與變形能力的研究;橋梁結構減、隔震與結構控制研究(包括抗震支座及緩沖橡膠檔塊);深人完善大跨度橋梁空問非線性地震反應分析方法，特別是結構邊界(支承)條件的非線性性質，主橋與引橋藕連振動，橋跨連接部位變形性能等;而在具體的抗震加固實際工程應用中，南京長江大橋在1977一1994年期間進行了抗震加固，加固的對象是支座、防落梁措施和可液化砂土。我國鐵道部于1999頒布了《鐵路橋梁抗震鑒定與加固技術規范》，適用范圍為梁式橋。

目前，國外在對鋼筋混凝土柱的抗震加固中，常用的技術有:鋼套管外包加固、混凝土加大截面加固、FRP系列復合材料加固。到目前為止用得最多的還是鋼套管外句加固。總之，從力學性能、經濟效益等方面綜合考慮，現有橋梁在避震方面仍需很大的改進。

2 展望

2.1 美國、日本、歐洲橋梁抗震設計規范對結構的細部構造都比較重視。與之相比，我國橋梁抗震設計規范相關條款比較粗糙。導致橋梁抗震設計中有許多問題不能定量描述。

2.2 遭受嚴重破壞和倒塌的橋梁結構，絕大部分是源于落梁和抗彎延性不足。因此，則在原有規范的基礎上，也相應地對保證橋梁結構整體的延性能力，并通過設計和構造保證橋梁結構的整體延性能力，為了保證鋼筋混凝土梁橋結構的整體延性能力目前通常的做法是增加防落梁構造措施和在預期出現塑性鉸的關鍵部位(鋼筋混凝土橋墩的墩底和墩頂局部范圍內)增加橫向約束，以提高橋墩的抗彎延性和抗剪強度。

2.3 常用避震設備均是采用建筑力學結構設計，但由于其成本較治理效果差，僅可作為一種輔助措施。因此，提供一種結構簡單，操作方便，抗壓能力強，堅固耐用，力學支撐能力強，工作和運行效率高使用壽命長的公路橋梁避震支座，具有廣泛的市場前景。

3 結語

近年來，國內外橋梁抗震加固技術已經有了快速的發展，但由于橋梁結構的復雜性，橋梁抗震技術還不完善，橋梁抗震技術還需要從事該領域的學者不斷完善與發展。

[1] 公路工程抗震設計規范(JTJ 004-89 )

[2] 橋梁抗震的研究進展 王克海，李茜。