淺談橋梁結構的震害類型與加固方法

羅開勇

摘要：我國屬于世界上的多地震國家之一，地震分布廣、頻度高、強度大，且人口密集，地域遼闊，一旦發生強烈地震，會給人們的生命財產安全帶來巨大的威脅。隨著城市化建設的發展，越來越多的橋梁被建成，人們逐漸重視到開展橋梁的抗震研究工作的必要性。本文主要對橋梁結構的震害類型與加固方法進行了簡述。

關鍵詞：橋梁結構；橋梁震害；抗震研究；抗震加固

一. 橋梁結構的震害與特征

橋梁作為連接城市要道的交通樞紐，其重要性不言而喻。根據國內外對橋梁的震害調查，常見的震害類型主要有：橋墩的震害、支座的震害、橋臺的震害、主梁的震害。

（一）橋墩的震害：其常見形式為橋墩傾斜、剪斷、整體下沉、受壓區混凝土開裂以及局部壓潰、鋼筋裸露變形等。橋墩的開裂位置主要發生在橋墩與基礎連接處、橋墩與支座連接處、橋墩截面變化處。

（二） 支座的震害：設計支座時沒有完全考慮抗震的構造要求，或由于支座材料和形式上的缺陷，導致支座在順橋向與橫橋向發生大的位移和變形，致使固定支座錨固螺栓拔出、剪斷，活動支座脫落，進而引發承載力的傳遞形式發生變化，對橋梁的其他部位產生不利的影響。

（三）橋臺的震害：一般表現為橋臺路堤同時延縱橋向坍塌或滑移。樁柱式橋臺會發生樁柱傾斜、開裂、壓塌和折斷。重力式橋臺則表現為胸墻開裂，裸露鋼筋屈曲，由于自重過大還會發生整體移動、下沉和轉動。橋臺的位移與傾斜會導致全橋受力體系的改變，使主梁破壞，甚至倒塌。

（四）主梁的震害：一般形式為主梁墜落。主梁墜落主要還是由于橋梁其他結構發生破壞引起的。如：橋梁墩臺沉降、倒塌，支座破壞，梁體碰撞。地震一般不會引起主梁結構本身破壞。

二. 橋梁設計中應注意的問題

（一） 橋位的選擇

橋位的選擇是橋梁設計中最為重要的一部分。進行橋梁結構抗震設計時首先要選擇好橋位。橋位的選址應避開粘土層等受力不好的土層區域，選擇基巖、堅實的碎石類地基和硬粘土地基。當發生一些特殊情況，導致橋梁必須修建在這些受力不好的區域中時，應適當增加橋梁的長度，將橋臺設置在土體受力性能、穩定性能好的區域。同時，加強橋墩的構造要求。

（二） 橋型的選擇

橋型的選擇首先應結合實際具體的情況，充分考慮地形、地貌、地質條件及震害經驗來選擇橋型。其次，在條件允許的范圍內優先選擇抗震性能好、便于修復加固的結構體系。

（三） 橋孔的布置

橋孔的布置應盡可能的避免大跨與高墩的組合形式，優先考慮等跨徑布置。盡量選擇體型簡單、自重輕、質量和剛度均勻分布，且施工方便的布置方案。因為特殊情況需要在地震后可能形成泥石流溝谷上修建橋梁時，孔跨間距和橋下凈高應根據實際區域內地質條件適當增大。

三. 橋梁抗震加固方法

在分析由于地震導致的不同程度的破壞的基礎上，對橋梁進行加固應該考慮其延展力和承載力的設計，進而提高橋梁結構的抗震性能。

（一） 結構連接件的維護

從以往的工程經驗來看，致使橋梁失去使用能力多是由于橋梁上下兩種結構之間難以承受地震所產生的相對位移所導致的。兩種結構發生位移會使連接構件失穩進而引發破壞。橋梁上部結構下落所產生的沖擊力將由下部結構直接承受，通常這個力是比較大的。對于這個問題，應該及時和定期的養護和監測支座、伸縮結構。一般的做法是增大支座與主梁接觸的截面、安裝限制支座發生位移的儀器、增加擋塊使沖擊力產生時具有緩沖空間。

（二） 上部結構的加固

增大截面加固法：在梁板的受彎區域加設受彎鋼筋可以大大提高橋梁結構的抗彎性能，這種方法簡單有效。需要注意的是，如果受彎鋼筋加設過多，梁板將變為超筋構件。為了預防發生這種情況的發生，可以采用加大下部截面的方法來做為限制超筋構件產生的手段。需要注意的是，新加入的結構與原有結構必須形成一個有機的整體，新老結構之間需要設置相應的連接且超過原有結構的承載能力的新增結構不能采用。

轉換結構體系法：在原有的簡支梁梁端增設受彎鋼筋，使其相鄰兩跨與原簡支梁形成多跨連續梁結構。由橋梁工程連續梁的受力特點可知，連續梁的跨中彎矩比簡支梁的小，從而達到增大了橋梁承載能力的目的。

（三） 下部結構的加固

支座的加固：發生地震時病害多發的部位往往是支座。從材料上來看，容易在地震作用發生破壞的一般是鋼支座，其抗震能力較差，而橡膠支座具有較好的抗震能力。一般對于支座的加固手段是將鋼支座替換成橡膠支座。對于那些有特殊質量和材料要求的橋梁結構，可以采用隔震支座進行抗震防護。當發生地震時，支座在產生較大水平位移的同時，能夠吸收大量的地震能量，從而降低地震對上部結構的影響。

填充墻：針對于多柱橋梁來說，填充墻是一種施工經濟、簡單有效的方法。其主要目的是使原有結構的橫向位移在一定范圍內改變。其機理是：增大柱產生橫向位移所需要的橫向力，進而使全橋的橫向位移得到控制，減小了橋梁結構產生塑性鉸的可能性，提高了抗震性能。在實現對橋梁結構縱向位移的控制時，不能采用傾斜弧度小的排架填充墻結構，否則控制效果難以達到預期目標。

四、結束語

橋梁抗震是一個系統工程， 隨著國家經濟建設的快速發展， 大型運輸車輛的不斷增加，地震的頻繁活動等，橋梁抗震方面的工作將面臨更大的挑戰，我們要高度重視橋梁的抗震研究，逐步改進和提高橋梁的抗震研究水平， 形成一個科學的橋梁抗震評價系統，減少因地震、船撞、車輛振動引起的橋梁損壞，確保橋梁的堅固與穩定。雖然目前我們對橋梁抗震方面的研究已經取得了一定成果和進展，但路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索，我們應縱觀世界橋梁界，繼續為我國橋梁事業的發展而努力。

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