對震害后的橋梁加固方法的探究
2015-02-11 來源：中國論文網(wǎng)
引言
我國是一個多地震的國家，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)帶來巨走的困難。尤其是汶川地震的發(fā)生．使得橋梁設(shè)計工作者對橋梁結(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 橋梁抗震加固的國內(nèi)外現(xiàn)狀
在橋梁的抗震加固方面，美國和日本無疑是水平最高的國家，美國的橋梁抗震加固始于1971年圣費(fèi)爾南多地震，分3個階段對全國橋梁進(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)與橋臺的承載能力，提高結(jié)點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度，目的在于通過對墩柱的預(yù)期塑性鉸部位(墩底和墩頂)設(shè)置外部約束來提高墩柱的延性，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，橋梁的抗震理念從單一的強(qiáng)度設(shè)防原則轉(zhuǎn)入對延性及隔、減震措施的研究。目前，國內(nèi)外針對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)及專門的耗能裝置，提高橋梁的抗震性能。例如采用鉛芯橡膠耗能支座等。
2 橋梁震后檢測加固的必要性
公路交通是國民經(jīng)濟(jì)大動脈，也是抗震救災(zāi)生命線工程之一。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，橋梁較易發(fā)生破壞，通常修復(fù)時間較長，給震后救援及災(zāi)區(qū)重建工作帶來較大影響。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)中的一個重要課題。
1、結(jié)構(gòu)破壞及規(guī)范要求
對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行震后檢測及加固技術(shù)的研究，其必要性來自兩個方面：首先是地震中的部分橋梁遭受嚴(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)計方法的發(fā)展和更新，許多按以前方法設(shè)計的或根本就沒有進(jìn)行抗震設(shè)計的橋梁的抗震性能需要重新進(jìn)行評估。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、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。對這些橋梁，通過評估及有效的加固，力求能夠提高單個構(gòu)件以及整個橋梁體系的抗震性能，以滿足現(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
通過對世界范圍內(nèi)歷次發(fā)生的地震特征進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，地震在空間上和時間上具有叢集的特征。在一定時間內(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)造的一組地震總稱為地震序列。在地震序列中，震級最大的稱為主震，主震前的小震則稱為前震，主震后發(fā)生的地震稱為余震。強(qiáng)度等級高的地震，往往會伴隨著強(qiáng)余震的發(fā)生。
現(xiàn)行的國內(nèi)外抗震規(guī)范在確定地震載荷時，只考慮了主震影響，沒有考慮地震序列中的強(qiáng)余震對結(jié)構(gòu)的抗震性能造成的影響，這對于結(jié)構(gòu)抗震來說既不安全也不全面。如我國1976年發(fā)生的M7.8級唐山大地震中，主震后15h內(nèi)發(fā)生了M6.8和M7.1級強(qiáng)余震各一次。灤河大橋在3：42發(fā)生的M7.8級主震中并未倒塌，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)時該橋正在忙于救災(zāi)運(yùn)輸。目前國內(nèi)外對地震序列作用下結(jié)構(gòu)物的破壞研究很少涉及。中國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，各類橋梁在余震中的抗震能力并沒有具體的研究，橋梁在震后的抗震能力評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、針對上部結(jié)構(gòu)及落梁震害，采用減、隔震支座在梁體與墩、臺的連接處增加結(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、對于下部結(jié)構(gòu)震害，應(yīng)通過能力設(shè)計和延性設(shè)計，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。對無筋混泥土結(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)落后于國外。我國的橋梁抗震缺乏持之以恒的基礎(chǔ)性研究，對于公路橋梁抗震能力的評估和加固至今仍沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。哪些橋梁可能會在地震中損壞甚至倒塌仍然沒有清晰的概念。針對現(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。
