桥梁震害和抗震措施分析

（重庆交通大学 土木工程学院， 重庆 400074）

桥梁震害和抗震措施分析

陈余柱

（重庆交通大学 土木工程学院， 重庆 400074）

地震是对桥梁结构破坏最严重的一种自然灾害，地震不但会破坏桥梁结构，还会影响交通运输的正常运营。本文重点介绍了一些桥梁震害，并分析了发生震害的原因，以及针对具体震害提出一些抗震措施。

桥梁结构；地震震害；抗震措施

0 引言

桥梁是架设在江河、山谷或其他障碍上的建筑物，使车辆行人等能顺利通行，从而在交通运输中保证交通顺畅。在地震发生后，一旦造成桥梁坍塌，会影响紧急救援和抗震救灾的速度，因此桥梁对震后的救援工作有非常重要的作用。研究桥梁在地震中破坏的特点，并分析造成破坏的原因，找出有效地应对措施，从而采取有效的抗震设计，不但具有实践价值，还具有非常重要的社会意义。

1 桥梁震害

地震对桥梁的危害与很多因素有关，有桥梁的结构型式、体系布置、抗震构造、桥梁选址以及地基条件。地震对桥梁上部结构的破坏包括梁移位、落梁、梁端撞击、桥面伸缩缝损坏、支座损坏等。地震对桥梁下部结构的破坏包括桥墩折断、钢筋混凝土剥落、系梁开裂、挡块失效、倾斜等。

1.1 梁体的偏移和落梁

地震发生时，巨大的地震作用使上部结构在纵向、横向发生移动，进而引起梁体脱离、错位，还会导致梁体顶撞和损坏挡块。当地震作用使梁体发生很大位移时，会使梁体超出墩台支撑面，造成落梁。在落梁震害中主要是顺桥向落梁经常发生，主要是因为有岸坡移动、地基失效，以及桥墩的折断和倾斜倒塌。落梁不仅破坏桥梁结构本身，还会使交通中断，阻碍救援速度和恢复工作，从而引起更大损失。

1.2 支座破坏

地震时，巨大的地震荷载很容易破坏支座，主要表现为剪断支座锚栓和活动支座脱落，以及损坏支座本身等。支座在设计时对抗震等级考虑不够，另外不合理的连接和支挡构造措施，以及所采用的支座形式和材料上的缺陷都能引起支座在地震中被破坏。地震时，一般是先发生支座破坏，接着诱发落梁震害，因此需要重视支座的抗震。

1.3 伸缩缝及挡块破损

桥梁结构体系中抗震性能比较薄弱的部位包括伸缩缝和剪力键等支承连接件。在地震发生时，这些支承连接件往往发生破坏。另外，经常发生的破坏还有桥梁附属支座移位与变形，以及护栏开裂和伸缩缝张开或挤压等。

1.4 墩台破坏

地震时，会造成地基土液化，从而减弱地基承载力，引发桥墩破坏。桥墩是支撑梁体的主要构件，一旦发生破坏，桥梁上部结构必将遭到严重破坏。柔性桥墩发生破坏的主要形式有混凝土开裂、压溃和钢筋裸露、压弯以及产生很大的塑性变形。粗矮墩发生破坏的主要形式有混凝土大裂缝、钢筋切断等。

地震发生时，造成地基土液化，使桥头路面和两岸土体发生失稳，向跨中方向移动，同时推动桥台向跨中方向滑移，使桥台发生下沉、倾斜等破坏。进而导致支座倾斜，当滑移距离过大时，甚至使桥梁支座被剪坏，以及纵向挤压梁体；更严重的是如果地震中，桥台发生断裂坍塌，就会造成落梁震害。

1.5 地基与基础破坏

地震会造成地基砂土液化，使地基不均匀沉降和减弱稳定性，从而使地层水平滑移、下沉、断裂，最终破坏桥梁结构。随着地基强度降低，桥梁基础也会发生移位、倾斜，以及下沉、折断和屈曲失稳。地基与基础若是破坏很严重，会直接导致桥梁坍塌，使桥梁在震后无法通过修复而继续使用，只能新建桥梁。

2 抗震措施

地震时，桥梁的支承连接件失效和下部结构失效，以及软弱地基失效是桥梁发生破坏的主要原因。因此，应主要从这些方面考虑对策来设计桥梁，来改善或者加强桥梁结构，这样能够减少很多甚至避免地震震害。

2.1 桥位选择

地震会使不良地质区的地基减弱，从而引发桥梁下部结构发生不均匀沉降、水平移动，进而破坏桥梁结构。在选择桥位时应该尽量避开不良地质区，这些不良地质区包阔活动断层及其临近地段和有可能滑坡或崩塌地段，还有可能液化的软弱土层地段。因为一些原因无法避免时，可以采用深基础，或者对地基进行处理，而且桥梁中线应与河流正交。

2.2 桥梁上部结构

桥梁的上部结构应尽可能连续，而且采用对称的几何尺寸，还要尽量保证均匀的质量和刚。这样的桥梁整体性较好，桥梁构件在地震中不容易被破坏。桥梁要尽量选用直线线形，因为曲线梁桥在地震过程中的地震反应更加复杂。对于多跨简支梁桥，可以加强梁之间的纵、横向联系，采用连续桥面，加大梁端至墩、台帽或盖梁边缘的距离，通过这些措施来提高桥梁抗震性能。对于梁桥，可以采用拉杆和钢筋混凝土挡块，以及锚杆等措施， 来约束主梁在地震时发生纵、横向移动。还可以通过设置弹性垫块，来减弱地震的冲击力，这些垫块可以设置在梁与梁之间，以及梁与桥台胸墙之间。

2.3 桥台和桥墩

当主河槽与河滩分界处的地形发生突变时，不适合把桥墩设置在这些地方；位于软弱地基和容易液化失效地基上的桥墩基础，应该采用深基础；桥墩不宜承受斜向土压力。另外，应该优先采用空心截面桥墩和钢筋混凝土桥墩，因为空心截面桥墩和钢筋混凝土桥墩的延性要比其他的截面形式或材料的桥墩好。另外根据桥墩的高度不同，需要合理选择桥梁的上下部结构的连接形式，合理选择刚性连接和支座连接。

桥台尽量不要设置在不稳定的河坡上，而且U形或T形桥台应该尽量被采用。另外，相比其它形式桥台，重力式桥台具有施工方便、造价低廉，抗震性能好等优点，因此在条件允许的情况下，重力式桥台应该优先考虑。

2.4 支座和伸缩缝

地震时，梁体位移大多是在伸缩缝位置发生，支座和伸缩缝很容易遭到破坏。因此，桥梁结构的连接件是地震中的薄弱环节。为了减少伸缩缝的个数，在桥梁设计时应尽可能采用连续梁形式。在地震中，连续梁有很多优点，比如降低落梁的可能性和提高桥上行车的舒适性。对于伸缩缝，要保证支承面有足够的宽度，而且变形能够满足预估的地震强度所产生的位移。为了限制支座的位移和滑动，可采用梁底加焊钢板或设置纵、横向挡块等措施。地震时，普通橡胶支座很容易受到破坏，并且加剧上部结构的损伤，所以在桥梁设计时应选用适宜的支座类型来满足抗震设防要求。

3 结语

地震是一种突发性的自然灾害，其特点是不可抗性和难以预见性。我国是地震多发国家之一，所发生的地震不仅频率高、强度大，而且分布比较广。地震破坏桥梁，不但造成经济损失，更重要的是造成交通中断，而使地震灾区人民不能得到及时救援，危及生命。因此，对于已经发生的震害，我们要进行全面分析，并且从中吸取宝贵的经验与教训，从而不断促进桥梁抗震设计理论的发展和抗震措施的进步。为了提高和完善桥梁的安全性、适用性、耐久性，需要在桥梁设计中采取一系列有效的抗震措施，从而地震中能够更大限度地减少经济损失，并且保证救援路线顺畅，降低人民生命损失。

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