淺析公路橋梁抗震加固技術(shù)的應(yīng)用
2016-03-23
我國的地理位置使得我國部分地區(qū)處于環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，個(gè)別地區(qū)地震發(fā)生幾率高，作為經(jīng)濟(jì)命脈的交通干線也同樣是地震發(fā)生時(shí)救災(zāi)的生命線。橋梁作為交通的重要組成部分，是地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)容易損壞的一個(gè)環(huán)節(jié)，成為制約公路交通發(fā)揮作用的關(guān)鍵部位。近年來我國多次大地震的發(fā)生中，均造成了橋梁的嚴(yán)重?fù)p壞，間接導(dǎo)致了更大的生命和財(cái)產(chǎn)損失，因而加強(qiáng)我國公路橋梁的抗震加固工作具有著十分重要的意義。
一、我國公路橋梁抗震加固技術(shù)的現(xiàn)狀
近年來世界各國都加大了對(duì)公路橋梁抗震加固技術(shù)的研究，我國的抗震加固技術(shù)是在借鑒其他國家先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上建立起來的。我國的抗震評(píng)估主要包括優(yōu)先研究和結(jié)構(gòu)分析兩個(gè)階段。第一個(gè)階段主要確定需要進(jìn)行抗震加固的結(jié)構(gòu)，第二階段對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的抗震加固結(jié)構(gòu)分析。在抗震評(píng)估的第一階段主要需要分析該結(jié)構(gòu)的作用、特點(diǎn)、易損性和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、場地的土質(zhì)等各項(xiàng)特征等等；第二階段要對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能的評(píng)估，盡可能明確其性能和地震作用下的狀態(tài)以便于選擇合適的抗震加固技術(shù)和措施。
二、公路橋梁地震情況下?lián)p壞的原因
1.地震發(fā)生時(shí)地面地質(zhì)產(chǎn)生巨大的變化導(dǎo)致橋梁的損壞，如地裂、斷層導(dǎo)致的北川縣龍尾大橋的損壞。
2.地震使得砂土液化，使得橋梁的地基受損而引起的損壞。
3.地震時(shí)由于地震產(chǎn)生的作用力使得橋梁結(jié)構(gòu)受力超限形成不同程度的損壞。
4.曲線橋梁自身結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)使得其在地震時(shí)容易由于自身上部中心偏離造成損壞甚至倒塌。
5.地震時(shí)產(chǎn)生的塌方和滑坡等災(zāi)害對(duì)公路橋梁的沖擊造成公路橋梁的損壞橋梁。
6.公路橋梁自身施工質(zhì)量不過關(guān)，使得地震時(shí)造成橋梁損壞。
三、公路橋梁抗震的建議
1.橋梁選址時(shí)就需要明確知道地區(qū)的地震烈度、地形地貌等地質(zhì)條件，避開可能產(chǎn)生嚴(yán)重崩塌、滑坡、砂石液化的區(qū)域以及可能在地震時(shí)坍塌、沉陷的溶洞、暗河等地區(qū)，充分考慮其可能對(duì)于橋梁的影響。
2.在地震多發(fā)區(qū)域建設(shè)公路橋梁時(shí)需要盡量選擇結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好的橋梁形式，并且主要對(duì)橋梁連接部位進(jìn)行加強(qiáng)加固。
四、公路橋梁抗震加固技術(shù)的應(yīng)用
對(duì)公路橋梁進(jìn)行抗震加固首先是防止橋梁倒塌，然后是盡量控制損壞程度。橋梁彈性設(shè)計(jì)的上部結(jié)構(gòu)是抗震加固的重要環(huán)節(jié)，提供穩(wěn)定支持的下部結(jié)構(gòu)是抗震加固的基礎(chǔ)。
橋梁上部結(jié)構(gòu)的抗震加固
地震時(shí)上部結(jié)構(gòu)的損壞主要是由于下部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)和橋段間撞擊引起的，對(duì)其進(jìn)行加固是為了避免上部結(jié)構(gòu)造成落梁破壞。
1.伸縮縫加固技術(shù)
?。?）地震發(fā)生時(shí)橋梁間框架容易因?yàn)椴煌辔灰苿?dòng)造成框架在鉸處發(fā)生碰撞或是鉸連接分離，前者造成的損傷一般影響較小，后者則有可能導(dǎo)致落梁情況的產(chǎn)生。常用方法是通過纜索約束裝置來加固簡支鋼梁，纜索在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮減少占用下部路面和梁間的豎向凈空。需要縱向位移比有效支座的寬度還大時(shí)，可以結(jié)合使用加寬墩帽支座和纜索加固簡支鋼梁兩種措施。由于地震中相鄰跨的相對(duì)位移不會(huì)有簡支橋梁大，用纜索加固的方式就不適用于多跨連續(xù)橋梁，而適用于多跨簡支橋梁。還有種加固鋼梁的辦法是把腹板用拼接板相連使鋼梁保持連續(xù)。另外，國際上多使用限位器來安裝在相鄰跨各個(gè)方位以連接支座來限制相對(duì)位移，比較先進(jìn)的是使用記憶性合金限位器，該限位器具有極強(qiáng)的彈力，能夠承受更大的變形，可能有效限制相對(duì)位移。
?。?）當(dāng)鋼梁的跨中有鉸時(shí)需要加設(shè)鉸的約束裝置，鉸支座加寬或?qū)⒖蚣苓B接可以很好的避免地震時(shí)支座發(fā)生損傷。
2.側(cè)向支撐加固技術(shù)
橫隔梁或某種其他橫向的支撐體來提供梁間側(cè)向的剛度，由于側(cè)向支撐要抵抗各種荷載引起的離心力，難以承受剪切鍵和支座承載能力那般的力。一般加固措施是額外增加接近支座的支撐或橫隔梁等等。
3.混凝土邊梁加固技術(shù)
邊梁可以連接相鄰排架來提高混凝土橋梁的縱向抗震能力。單層橋梁結(jié)構(gòu)可以加強(qiáng)外伸墩帽并保持彎曲固定連接和柱頂?shù)呐まD(zhuǎn)，或是將柱頂進(jìn)行鉸接來避免外伸梁扭曲；雙層橋梁結(jié)構(gòu)要加強(qiáng)邊梁的強(qiáng)度和剛度來避免損傷。
橋梁下部結(jié)構(gòu)的抗震加固
橋梁下部結(jié)構(gòu)損壞一般指的是橋墩等橋梁基礎(chǔ)的失效，橋臺(tái)、橋墩等在地震時(shí)承受不住地震力和自身慣性力就會(huì)造成開裂、折斷的情況。橋墩抗震加大的技術(shù)主要是加大截面和加設(shè)纖維、鋼板，還可以進(jìn)行橋墩的延性設(shè)計(jì)來避免橋墩過大的損壞?；炷两Y(jié)構(gòu)的橋梁可用多種纖維、復(fù)合材料加固法等多種方法進(jìn)行加固，磚石結(jié)構(gòu)的橋梁可用鋼板和混凝土襯套方法進(jìn)行抗震加固。
1.柱罩技術(shù)
柱罩技術(shù)可有效提高橋墩的抗震性。首先是鋼罩，用鋼板焊接成柱子的套管可以提高柱子的抗彎、抗剪能力，對(duì)于圓形或方形的橋墩柱可以用圓形鋼罩，對(duì)矩形的橋墩柱可使用橢圓形的罩，另外為了避免鋼罩承受支座反力，在橋墩柱頂部留有不小于50mm的間隙；其次是混凝土罩，在需要不改變橋墩柱形狀時(shí)可以用混凝土罩來加固橋墩柱，先在橋墩柱表面用鋼筋包住環(huán)箍鉆入柱子里，然后用混凝土澆筑；第三種是高級(jí)復(fù)合材料罩，這種罩子的科技水平較高，不僅大大提高橋墩柱的抗震能力，還可以保持橋墩柱的原有形狀，通常用CFRP、FRP等對(duì)橋墩柱進(jìn)行加固，可以加強(qiáng)橋墩柱抗側(cè)向變形和延性，CFRP對(duì)已有裂縫的柱子加固效果特別好，F(xiàn)RP可以顯著改善柔性橋墩的性能。
2.填充墻技術(shù)
填充墻可以提高多柱橋梁橋墩柱的橫向能力，不僅費(fèi)用比較小，還可以對(duì)橋墩柱橫向位移進(jìn)行限制。
3.支座的加固技術(shù)
盡量不使用剛滾軸式支座，使用鉛芯橡膠墊支座或隔震支座可以保障支座的抗震性，支座比較不易損壞。
4.帽梁加固技術(shù)
添加墊板并且施加預(yù)應(yīng)力可以有效加固帽梁，避免其彎曲、剪切等。
5.橋臺(tái)加固技術(shù)
填塞橫隔梁與背墻間的夾縫，加設(shè)支座延長裝置可以有效加固橋臺(tái)。
6.基礎(chǔ)加固技術(shù)
均勻加寬基礎(chǔ)或是增加基礎(chǔ)覆蓋層，還可以連接基礎(chǔ)、承臺(tái)、樁，或是固定基礎(chǔ)錨等可以有效加固基礎(chǔ)。由于基礎(chǔ)較不容易損壞且加固的費(fèi)用較高，一般采取的抗震加固措施比較少。
總結(jié)：
國際上對(duì)于橋梁抗震加固技術(shù)的應(yīng)有已取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，近年來我國頻發(fā)的地震災(zāi)情才使得公路橋梁建設(shè)者們對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)抗震加固技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生足夠的重視，我國的公路橋梁抗震加固工作需要充分借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，并大力開展自身對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究和應(yīng)用，以確保我國的公路交通成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和抗震救災(zāi)安全、可靠的生命線。
