关于桥梁的抗震检测与加固的探究

关于桥梁的抗震检测与加固的探究

黄伟锋

东莞市国轩建筑工程有限公司523000

摘要：分析了桥梁震后检测加固的必要性，总结了桥梁结构的震害特征，提出了各种抗震加固方法，以尽快提高我国桥梁抗震加固的技术水平，确保公路工程各结构具有足够的抗震安全度。

关键词：桥梁；抗震；检测；加固

0前言

尽管我国依据近年来频发的地震灾害制订了桥梁抗震设计规范，并针对桥梁抗震性能提出了较高的要求，但我国大多数在役公路桥梁并不能达到设计规范所制定的标准，抗震能力值得怀疑，这也导致我国目前公路网中桥梁的抗震能力较弱。这种背景下已修建桥梁，特别是处于地震多发地带的桥梁，需要按照更为先进的设计思想进行抗震性能评价，并根据评价的结果采取相应的抗震加固措施，加快研究公路桥梁抗震加固技术

1桥梁地震灾害产生的主要原因

1.1桥台震害

公路桥梁的桥台震害主要指的是在地震灾害发生后，公路桥梁的桥台会随着路基位置的偏移而向着河流的中心处滑动，从而致使桥梁的桥头、重力式桥台的胸腔与桩柱发生程度不一的损毁，轻则沉降、倾斜，重则断裂，使桥梁失去了其安全使用的功能。

1.2支座震害

由于不是所有的桥梁在设计时都能够兼顾美观与高等级抗震的要求。在对一些桥梁的支座进行设计和建造时往往由于其形式与材料的使用存在着一定程度的缺陷，因此使桥梁不能够很好的抵御地震灾害的侵袭，当地震发生时桥梁的支座会发生变形和位移，使桥梁存在着安全隐患。

1.3地基震害

地震灾害发生时，其能量会在不同的程度上导致桥梁地基的沙土被液化，从而使桥梁的地基不能够发挥其正常的性能产生地基塌陷、变形与沉降等一系列问题，从而造成桥梁的损毁，不能正常的使用，增加救援的难度。

1.4桥墩震害

地震巨大能量的释放，会使地震区域内的桥梁的桥墩发生倾斜、下滑、断裂等不同程度的损毁，从而对桥梁的安全运行造成巨大的安全隐患，桥梁会因此面临着倒塌和倾断的危险。

2桥梁震后检测加固的必要性

2.1结构破坏及规范要求

对桥梁结构进行震后检测及加固技术的研究，其必要性来自两个方面：首先是地震中的部分桥梁遭受严重破坏，需要进行修复或加固；其次是随着新规范的颁布执行、设计方法的发展和更新，许多按以前方法设计的或根本就没有进行抗震设计的桥梁的抗震性能需要重新进行评估。

2.2地震特征的要求

现行的国内外抗震规范在确定地震载荷时，只考虑了主震影响，没有考虑地震序列中的强余震对结构的抗震性能造成的影响，这对于结构抗震来说既不安全也不全面

3桥梁体系的抗震加固方法

目前从桥梁结构体系角度出发的抗震加固方法主要有：上部主梁连续化、质量轻型化的方法；地震力合理分配加固法；减隔震加固方法；防落梁构造加固方法等。

3.1上部主梁连续化、质量轻型化方法

这种抗震加固方法，通常需要配合旧桥维修、特别是主梁的维修进行，可考虑在维修时将旧桥上部结构连续化并减轻其自重，以达到减轻落梁和降低下部结构地震力、从而提高全桥抗震能力的目的。

3.2地震力合理分配加固方法

我国在役公路桥梁中，大部分梁式桥结构中纵桥向地震力一般由固定墩承担，导致固定墩及其下部基础的抗震能力可能存在严重不足。通过变更支座体系或配置适当装置，可使地震力均匀分配至尽可能多的桥墩，从而降低固定墩及下部基础的地震力需求。例如，当桥梁位于坚硬的场地、下部结构的基本周期较短、且上部结构为多跨连续梁桥或桥面连续的简支梁桥时，可将原支座全部更换为板式橡胶支座，以将地震力均匀分配到所有的桥墩（图1（a））；对柔性高墩连续梁桥，可通过设置LOCK－UP装置，在不影响正常使用功能的条件下，实现强烈地震作用下纵桥向多个桥墩分担水平地震力的目的，从而有效提高体系的抗震能力（图1（b））。

3.3减隔震加固方法

当桥梁所处场地较坚硬，下部结构基本振动周期较短，且上部结构为连续梁或多跨桥面连续简支梁时，可将原支座全部更换为隔震支座，以实现桥墩和基础无需加固，并达到从体系角度。

全面提升桥梁结构抗震能力的目的（图2（a））。这种加固方法是通过延长结构自振周期和增加结构耗能能力，使传递到下部桥墩和桩基础的地震力大幅度减小，从而避免额外增加桥墩和基础的地震需求。对场地存在液化可能性、下部结构振动周期较长、支座可能受拉、场地软弱可能导致共振等条件，不宜采用隔震方案，可通过增设阻尼装置进行减震加固（图2（b））。

图②减隔震加固方法

在减隔震加固方法中，一种经济有效的特殊加固方法是允许支座发生滑动并配合设置防落梁装置的加固方法，即更换支座力学行为。其原理是允许支座在强烈地震作用下发生滑动，通过摩擦消耗部分地震能量，并提供足够的防落梁长度或设置位移限制装置（如防落拉杆、柔性拉索和挡块等），一方面避免传递过大的地震力给下部结构，另一方面确保不发生落梁震害（见图3）。更换支座力学行为的加固方案主要有：将支座更换或改造为滑板式橡胶支座、盆式和球钢摩擦滑动支座等。这种加固方法对下部结构会产生轻微的损坏，同时在大地震时上部结构将发生较大的残余变形，并伴随附属设施的损坏，一般宜用于交通量不大的桥梁；此外，只要提供足够的搭接长度和配合防落梁装置，通常可以防止落梁。

图③滑动摩擦配合防落梁装置加固方法

3.4防落梁构造加固方法

为防止强烈地震作用下产生落梁震害，桥梁应有足够的搭接长度，必要时还需设置防落梁装置。目前，防止落梁的构造措施主要包括加长搭接长度以及设置防落梁装置这两类。对于防落梁长度不足的混凝土桥墩，可在墩顶侧面采用混凝土扩座或钢托架方式来增加长度（见图4）；此外，还可设置混凝土挡块、钢制挡块、防落梁拉杆、PC钢索、锁链型式、拉环型式等防落梁装置，如图5所示。

图⑤主梁与桥墩连接防落梁加固方法

对于重要桥梁或坡度较大的桥梁，设置防止落梁构造措施的原则是：

1.防止落梁装置应具有一定的强度；

2.不得影响桥梁因温度变化、混凝土收缩、徐变及荷载等引起的支座平动或转动功能；

3.不能妨碍支座的维护和管理以及其它装置的功能发挥；

4.防落梁装置应设置一定可移动的距离，并设置缓冲构造以吸收冲击力。

以上四类抗震加固方法均是从体系抗震加固（均匀分配地震力）角度和降低地震对桥梁结构的地震需求（减隔震）角度出发而提出的经济有效的加固方案。针对实际桥梁结构抗震能力不足的特点，可首先开展体系抗震加固方案的比选，进而确定各薄弱构件抗震能力的加固方法，以最终找到经济有效的加固方案。需要指出的是，最终加固方案的确定还需同时考虑桥梁正常使用条件的限制。

4总结

由于桥梁的抗震加固技术对提高我国桥梁的抗震性能、降低安全隐患、促进区域经济发展与提高地震发生后的救援能力等都具有重要作用，因此，主要对我国桥梁抗震加固技术的发展现状及其未来的发展趋势进行了分析，希望能够对进一步提高我国桥梁抗震加固技术的水平具有一定的帮助。

参考文献：

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