對(duì)震害后的橋梁加固方法的探究
2015-02-11 來(lái)源：中國(guó)論文網(wǎng)
引言
我國(guó)是一個(gè)多地震的國(guó)家，地震頻率多．強(qiáng)度大且分布范圍廣。地震往往導(dǎo)致很多橋梁發(fā)生大規(guī)模的損壞，給抗震救災(zāi)帶來(lái)巨走的困難。尤其是汶川地震的發(fā)生．使得橋梁設(shè)計(jì)工作者對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)在地震作用下的穩(wěn)定性及通行能力提出了更高的要求。
1 橋梁抗震加固的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
在橋梁的抗震加固方面，美國(guó)和日本無(wú)疑是水平最高的國(guó)家，美國(guó)的橋梁抗震加固始于1971年圣費(fèi)爾南多地震，分3個(gè)階段對(duì)全國(guó)橋梁進(jìn)行了加固，主要方法是提高墩柱的抗彎延性和抗剪強(qiáng)度、提高蓋梁、上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與橋臺(tái)的承載能力，提高結(jié)點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度，目的在于通過(guò)對(duì)墩柱的預(yù)期塑性鉸部位(墩底和墩頂)設(shè)置外部約束來(lái)提高墩柱的延性，進(jìn)而提高橋梁整體延性。日本從1971年以后，對(duì)橋梁進(jìn)行震后調(diào)查研究，多次采取抗震加固措施，取得了豐富的抗震經(jīng)驗(yàn)，橋梁的抗震理念從單一的強(qiáng)度設(shè)防原則轉(zhuǎn)入對(duì)延性及隔、減震措施的研究。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)橋梁的抗震加固措施主要有以下幾種：(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(fā)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(qiáng)度，防止橋墩的彎曲和剪切震害；(3)采用減、隔震技術(shù)及專(zhuān)門(mén)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。
2 橋梁震后檢測(cè)加固的必要性
公路交通是國(guó)民經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈，也是抗震救災(zāi)生命線工程之一。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，橋梁較易發(fā)生破壞，通常修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，給震后救援及災(zāi)區(qū)重建工作帶來(lái)較大影響。保證橋梁在地震作用下以及地震后仍能通行，成為橋梁建設(shè)中的一個(gè)重要課題。
1、結(jié)構(gòu)破壞及規(guī)范要求
對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行震后檢測(cè)及加固技術(shù)的研究，其必要性來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：首先是地震中的部分橋梁遭受?chē)?yán)重破壞，需要進(jìn)行修復(fù)或加固；其次是隨著新規(guī)范的頒布執(zhí)行、設(shè)計(jì)方法的發(fā)展和更新，許多按以前方法設(shè)計(jì)的或根本就沒(méi)有進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的橋梁的抗震性能需要重新進(jìn)行評(píng)估。相當(dāng)數(shù)量的橋梁，尤其是早期修建的橋梁，由于資金短缺，設(shè)計(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)低，加上技術(shù)管理薄弱，施工質(zhì)量不能保證這些橋梁的使用壽命，有些很快就變成危橋；由于橋梁管護(hù)不善、大自然風(fēng)霜雨雪的侵蝕以及環(huán)境污染的日益加重，造成橋梁自身老化破損。衰老加快，壽命縮短。對(duì)這些橋梁，通過(guò)評(píng)估及有效的加固，力求能夠提高單個(gè)構(gòu)件以及整個(gè)橋梁體系的抗震性能，以滿(mǎn)足現(xiàn)存規(guī)范及交通提出的抗震設(shè)防要求。
2、地震特征的要求
通過(guò)對(duì)世界范圍內(nèi)歷次發(fā)生的地震特征進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，地震在空間上和時(shí)間上具有叢集的特征。在一定時(shí)間內(nèi)，發(fā)生在同一震源區(qū)的一系列大小不同的地震，且其發(fā)震機(jī)制具有某種內(nèi)在聯(lián)系或有共同的發(fā)震構(gòu)造的一組地震總稱(chēng)為地震序列。在地震序列中，震級(jí)最大的稱(chēng)為主震，主震前的小震則稱(chēng)為前震，主震后發(fā)生的地震稱(chēng)為余震。強(qiáng)度等級(jí)高的地震，往往會(huì)伴隨著強(qiáng)余震的發(fā)生。
現(xiàn)行的國(guó)內(nèi)外抗震規(guī)范在確定地震載荷時(shí)，只考慮了主震影響，沒(méi)有考慮地震序列中的強(qiáng)余震對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能造成的影響，這對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震來(lái)說(shuō)既不安全也不全面。如我國(guó)1976年發(fā)生的M7.8級(jí)唐山大地震中，主震后15h內(nèi)發(fā)生了M6.8和M7.1級(jí)強(qiáng)余震各一次。灤河大橋在3：42發(fā)生的M7.8級(jí)主震中并未倒塌，而是在M.1的強(qiáng)余震中發(fā)生橋墩折斷、橋梁落架、倒塌，當(dāng)時(shí)該橋正在忙于救災(zāi)運(yùn)輸。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)地震序列作用下結(jié)構(gòu)物的破壞研究很少涉及。中國(guó)地震局地球物理研究所趙金寶以量化形式研究了建筑物相繼經(jīng)歷主震、余震作用下的破壞狀態(tài)。然而，各類(lèi)橋梁在余震中的抗震能力并沒(méi)有具體的研究，橋梁在震后的抗震能力評(píng)估與加固仍是保證結(jié)構(gòu)在地震中通行能力的有效措施。
3具體方法
1、針對(duì)上部結(jié)構(gòu)及落梁震害，采用減、隔震支座在梁體與墩、臺(tái)的連接處增加結(jié)構(gòu)的柔和阻尼以減小橋梁的地震反應(yīng)，利用橋墩在地震作用下發(fā)生彈塑性變形耗散地震能量以達(dá)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(fā)生。
2、針對(duì)支座及支撐連接件的震害，目前的做法是增加支撐面寬度和在簡(jiǎn)支的相鄰梁間安裝縱向約束裝置，或者增加支撐面寬度。
3、對(duì)于下部結(jié)構(gòu)震害，應(yīng)通過(guò)能力設(shè)計(jì)和延性設(shè)計(jì)，提高其抗彎延性和抗剪強(qiáng)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(fā)生在預(yù)期的塑性鉸部位。目前橋墩加固的主要技術(shù)有：混泥土加大截面加固方法，鋼板外包加固法，復(fù)合材料、玻璃纖維、碳素纖維加固法等。對(duì)無(wú)筋混泥土結(jié)構(gòu)，有可能產(chǎn)生脆性破壞，需要尋求結(jié)構(gòu)上的抗震加固對(duì)策。可采用混泥土襯套方法和鋼板襯套方法使襯套與既有的橋墩結(jié)合成一個(gè)整體。
4 結(jié)論
橋梁的抗震減災(zāi)涉及橋梁工程、地震、防災(zāi)減災(zāi)等多方面的研究，盡管我國(guó)橋梁抗震與加固的水平已有較大的提高，但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外。我國(guó)的橋梁抗震缺乏持之以恒的基礎(chǔ)性研究，對(duì)于公路橋梁抗震能力的評(píng)估和加固至今仍沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。哪些橋梁可能會(huì)在地震中損壞甚至倒塌仍然沒(méi)有清晰的概念。針對(duì)現(xiàn)狀，建議加強(qiáng)橋梁施工、控制技術(shù)與橋梁抗震加固新技術(shù)的研究，發(fā)展橋梁抗震的隨機(jī)分析方法，結(jié)合各種抗震措施補(bǔ)充結(jié)構(gòu)在控制方法上的不足。
