公路桥梁抗震加固技术的现状与展望

张迪 孙英博

（郑州大学 土木工程学院，河南 郑州 450000）

自然灾害对人类生存和发展的危害日趋严重 地震因其发生的突然性和巨大破坏力而被列为各种自然灾害之首。我国位于世界两大地震带:环太平洋地震带和欧亚大陆地震带间，板内地震也十分活跃，因此，地震频繁发生。桥梁是生命线工程的重要组成部分，是交通运输的枢纽工程，在抗震救灾中处于极其重要的地位。因此，如何提高桥梁的抗震能力，使桥梁在地震时能起到安全疏散、避难的作用，地震后确保抗震救灾重建家园的交通需要，是桥梁工程中的重要研究课题。1971年美国圣费尔南多((San Fernado)地震，仅6.6级，;接着1989年美国洛马·普里埃塔((Loma Preta)地震，为7.0级，;1994年诺斯雷奇(North-ridge)地震，亦仅为6.7级，;日本阪神地震，震级为7.2级，这四次地震都造成了大量高速公路及高速铁路桥隧的毁坏，使经济遭受巨大损失.如都以当时的币值为准，这四次中等强度的地震导致城市经济总损失相应为(以美元计):10亿，70亿，200亿，1000亿.

我国公路行业目前正在执行的《公路工程抗震设计规范》CJTJ 004- 89)采用单一的设防标准，没有采取足够的构造措施来保证桥梁结构的整体延性，也没有采用能力设计的思想来防止桥墩等构件的剪切破坏。随着我国90年代经济起飞，交通事业迅猛发展，特别是高速公路的兴建、跨越大江、大河的大跨桥梁、大型立交工程以及城市中大量高架桥的兴建，规范已大大不能适应.因此，对于我国地震区的已修建桥梁，按照更为先进的设计思想进行抗震性能评价，根据评价的结果采取相应的抗震加固措施，就显得十分必要。

1 桥梁抗震加固现状

针对桥梁在地震中的震害类型，目前，国内外桥梁抗震加固主要采取以下技术措施:(1)在伸缩缝、铰和梁端等上部接缝处采用拉杆、挡块或者增加支承面宽度等措施，以防止落梁震害的发生; (2)增加钢筋混凝土桥墩的横向约束，提高其抗弯延性和抗剪强度，防止桥墩弯曲和剪切震害;(3)采用减隔震技术及专门的耗能装置，提高桥梁的抗震性能。例如采用铅芯橡胶耗能支座等。

目前，在桥梁抗震研究方面处于领先水平的是美国和日本。1971年San Fernando地震使加州Golder州际高速公路上多座桥梁受到损害，用于桥梁修复的费用达到了1亿美元。此次地震后，美国加州交通局开始启动桥梁抗震加固计划，加固计划分为三个阶段进行，第一个阶段的主要的目的是加强上部结构和下部结构的联系，上部结构和下部结构的联系，以抵抗竖向加速度，以防止上部结构构件从支承上滑落。这一阶段在1989年基本完成，对全州公路系统中大约1 260座桥梁进行了加固，投资额超过了5 500万美元。后两个阶段是同时进行的，其目的是提高墩柱的抗弯强度、抗剪强度及延性、提高盖梁、上部结构、基础与桥台的承载能力，提高节点的抗剪强度。日本1971年以后，数次对公路桥梁地震震害进行调查，多次采取抗震加固对策，直到1995年，重点一直是防止落梁构造。1995年阪神大地震之后，日本也开始重视基础和桥墩的抗震加固。近年来他们做了许多开创性的工作，例如桥梁全桥模型的多振动台模拟地震试验，桥梁上下部结构相互作用力学模型，非线性地震反应分析方法等，并将所取得的成果应用于工程实际，制定出桥梁的抗震设计规范。

国内在对钢筋混凝土桥梁的抗震加固性能研究中，同济大学作过一些墩柱加固后的室内试验研究包括桥墩延性与变形能力的研究;桥梁结构减、隔震与结构控制研究(包括抗震支座及缓冲橡胶档块);深人完善大跨度桥梁空问非线性地震反应分析方法，特别是结构边界(支承)条件的非线性性质，主桥与引桥藕连振动，桥跨连接部位变形性能等;而在具体的抗震加固实际工程应用中，南京长江大桥在1977一1994年期间进行了抗震加固，加固的对象是支座、防落梁措施和可液化砂土。我国铁道部于1999颁布了《铁路桥梁抗震鉴定与加固技术规范》，适用范围为梁式桥。

目前，国外在对钢筋混凝土柱的抗震加固中，常用的技术有:钢套管外包加固、混凝土加大截面加固、FRP系列复合材料加固。到目前为止用得最多的还是钢套管外句加固。总之，从力学性能、经济效益等方面综合考虑，现有桥梁在避震方面仍需很大的改进。

2 展望

2.1 美国、日本、欧洲桥梁抗震设计规范对结构的细部构造都比较重视。与之相比，我国桥梁抗震设计规范相关条款比较粗糙。导致桥梁抗震设计中有许多问题不能定量描述。

2.2 遭受严重破坏和倒塌的桥梁结构，绝大部分是源于落梁和抗弯延性不足。因此，则在原有规范的基础上，也相应地对保证桥梁结构整体的延性能力，并通过设计和构造保证桥梁结构的整体延性能力，为了保证钢筋混凝土梁桥结构的整体延性能力目前通常的做法是增加防落梁构造措施和在预期出现塑性铰的关键部位(钢筋混凝土桥墩的墩底和墩顶局部范围内)增加横向约束，以提高桥墩的抗弯延性和抗剪强度。

2.3 常用避震设备均是采用建筑力学结构设计，但由于其成本较治理效果差，仅可作为一种辅助措施。因此，提供一种结构简单，操作方便，抗压能力强，坚固耐用，力学支撑能力强，工作和运行效率高使用寿命长的公路桥梁避震支座，具有广泛的市场前景。

3 结语

近年来，国内外桥梁抗震加固技术已经有了快速的发展，但由于桥梁结构的复杂性，桥梁抗震技术还不完善，桥梁抗震技术还需要从事该领域的学者不断完善与发展。

[1] 公路工程抗震设计规范(JTJ 004-89 )

[2] 桥梁抗震的研究进展 王克海，李茜。