桥梁抗震技术的应用研究

李成波

河南省路桥建设集团有限公司，河南 商丘 476000

近年来我国地震地质灾害频发，公路桥梁等交通工程在地震中遭到严重的破坏，因此增强桥梁的抗震能力，加强桥梁工程抗震研究的重要性便显得不言而喻。因此在桥梁的设计与施工当中对桥梁的抗震能力有着特殊的要求，要做到预防为主兼顾治理，对现有的桥梁做好全面的调查，建立档案，做好抗震加固工作，开展桥梁的抗震设计理论研究和试验，做好抗震强度和稳定的设计工作，满足抗震要求。现就如何提高桥梁抗震能力提出下述措施建议。

1 桥梁的抗震设计

桥梁抗震设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。合理的抗震设计，可以使设计出来桥梁在强度、刚度和延性等指标上达到最佳的组合，使结构能够最低成本的实现抗震的目标。

1.1 体系的整体性和规则性

桥梁的整体结构要协调，上部结构应尽可能是连续的。较好的整体性结构可有效防止构件及非结构构件在地震时被震散掉落，同时它也是结构发挥空间作用的基本条件。不管是在平面还是在立体上，结构的设计都要力求使桥梁在质量、刚度、几何尺寸等方面协调匀称，避免突然变化。

1.2 提高结构和构件的强度和延性

桥梁结构的地震破坏源于地震动引起的结构振动，因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小，并使结构具有适当的强度、刚度和延性，以防止不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下，提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。刚度的选择有助于控制结构变形；强度与延性则是决定结构抗震能力的两个重要参数。由于地震动可造成结构和构件周期反复变形，使其刚度与强度逐渐退化，因此，只重视强度而忽视延性绝对不是良好的抗震设计。

1.3 强度安全度差异适中

能力设计思想强调强度安全度差异，即在不同构件与不同破坏模式之间建立不同的强度安全度。通过强度安全度差异，确保结构在大地震下以延性形式反应，不发生脆性的破坏模式。在我国以前的建筑工程抗震设计中，普遍采用“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的设计思想。

1.4 设置多道防线

尽量使桥梁设计成具有多道抵抗地震侧向力的体系，在高强度的地震中，一道防线遭到破坏后，则有另一道防线可以支撑着桥梁，不至于使桥梁出现倒塌的现象。因此，超静定结构优于同种类型的静定结构。

1.5 多阶段设计方法

随着对地震产生机理、地震动特性以及地震作用下各类结构动力特性、破坏机理、构件能力研究认识的加深以及对结构在不同发生概率地震作用下预期性能目标的不同，促使结构设计在设计原则、设防水准等各个方面进行不断改进。由原来的单一设防水准一阶段设计逐渐改进为双水准或三水准两阶段设计、三阶段设计，以及多水准设防、多性能目标准则的基于结构性能的设计等。

2 桥梁抗震加固

地震波传到地基，使桥梁因受地震的影响而引起垂直和水平运动，导致桥梁桥体也会因此产生垂直和水平运动。桥体结构同时增加地震的荷载惯性力，加大他的变形和受力。竖直的惯性力只对不对称的、双悬臂结构的桥产生较大的地震力。

桥梁震害根据梁式桥与拱式桥的不同而有所不同，梁式桥的震害主要有：地震引起的桥梁位移；墩柱弯曲强度和延性破坏；墩柱剪切破坏；盖梁破坏；节点破坏；基脚破坏；钢结构破坏。拱式结构桥梁的震害表现：在刚性地基上的拱桥，直接受到地震惯性荷载和台背的动土压力，在地震的作用下，此时拱平面内的基本震型，呈现反对称的两个波动形式，因此拱脚和拱的1/4跨产生很大的弯矩，因此是最薄弱的环节之一；特别是拱脚，最容易出现剪切位移和弯曲开裂。拱的横向稳定性远比纵向大，即使烈度高达十度时，主拱横向也不会出现重大的破坏。加强桥梁抗震能力可以从以下具体类型来研究。

2.1 梁桥上部结构抗震加固技术与方法

在加固前，必须进行评价，照详细的地震分析结果来评判桥梁的失效或损伤程度是否值得加固；确定加固的程度，这里是集中反映的对于桥梁加固中所必要去考虑的经济、结构安全和社会问题的综合的结果。

名词单复数形式错误也不少见。许多词的单数、复数形式表达的意思不一样。我们以The shell of the bronze was as thin as papers and needed exquisite technique and high qualification,which is unprecedented一句话为例来看。（这句话还有别的错误，下文会提到）这句译文中的paper用了复数形式，但是原语却是“这类器胎薄如纸”。当paper表示“纸”的意思时，应为不可数名词；当paper为复数时，应表示为“论文、文献”等意思。所以本句中应改为单数形式。

2.1.1 伸缩缝加固

设置拉杆是针对桥梁结构出现位移时的一种有效方式。其在限制结构位移的同时，也可在相邻框架间传递纵向地震力。他们之间的相互作用是复杂的，并不能用简单的弹性分析方法就能获得结果，基于伸缩缝相对复杂的模型进行的非弹性动力分析，表明他们的最大纵向位移可以通过一定的公式计算出来。另外，可使用的方式还有拓宽支撑面，螺旋连接等方式进行加固。

2.1.2 落梁抗震加固

落梁抗震加固可以从两方面入手，一方面是纵向落梁的抗震加固，一方面是横向落梁的抗震加固。横向落梁加固方面通常采用钢丝绳横向连接加固，另外可用横向挡板方式进行加固。

2.1.3 结构抗弯能力加固

加固效果问题，与桥梁上部结构加固方法相类似，同时应确定上部结构强度在发挥出来时所需要的变位程度是否会落在桥台上，即地震是否被限制在纵向反应范围之内；上部结构是否有足够的延性承受等。此种方式主要从以下两个方面入手：提高强度问题：减少作用力。

2.2 拱桥上部结构抗震加固技术与方法

一般来讲，大跨径拱桥比小跨径拱桥更容易遭受地震破坏；高墩台比低墩台更容易遭受地震破坏；多孔连续拱桥比单孔桥更容易遭受地震破坏；双曲拱桥比板式拱桥更容易遭受地震破坏，这些都要引起足够的重视。拱桥的加固，主要以整体加固为主，并对薄弱部分进行强化处理。

1）石拱桥的加固中，在拱圈跨中，1/4跨处增设三道钢板、钢筋混凝土、预应力混凝土锚箍拱圈，对于拱上建筑的处理与梁式桥的处理方式相同。

2）双曲拱桥的加固。在拱波个拱肋之间的裂缝，可以用环氧混凝土、混凝土进行压浆处理；拱板上增设钢筋网并用混凝土填筑，厚度应达10cm；钢筋网的搭接应保证了拱圈的整体性；拱肋之间采用加强筋或梁进行连接；对桥墩、桥台的放拱脚处采用加强钢筋再浇筑混凝土进行增强处理，此时要注意负弯矩作用的影响。

2.3 桥梁下部结构抗震加固技术与方法

在桥梁抗震加固设计中，基础加固可能是最昂贵的，所以，根据原来结构的受损状况，考虑到在受力状态下地震对整体结构的影响，确定出加固方法。除了地基土液化及斜坡上土体体滑移所引起损害外，其他应进行基础专项性考虑。

1）加固盖梁一柱节点区。其主要方法有减少盖梁中的地震力作用；提高盖梁的抗弯强度；提高盖梁的抗剪强度；提高盖梁的抗扭强度；修复的可行性处理；连接节点预加力应力；用外套层加固结构连接点；更换节点；

2）提高基础稳定性。在地震中，基础摇摆可以认为是隔震的一种措施，说明这种隔震方式有效的削减了桥墩和上部结构的地震影响。主要使用的加固方法有：锚杆法；增大基脚平面尺寸法；增设阻尼装置法；连续梁法；

3）提高基础抗剪能力。

3 结论

综上，桥梁的抗震技术在当代桥梁工程施工中的应用是非常广泛的，新的技术随着施工实践的发展还亟待去研究突破。作者能力有限，文中不足之处望行业同仁多多指正，在今后的工作学习当中亦会进一步去深入研究。

[1]朱文正.公路桥梁减、抗震防落梁系统研究[D].长安大学，2004.

[2]张金昌.桥梁抗震设计的技术现状和思路[J].世界桥梁，1994(2).