对震害后的桥梁加固方法的探究
2015-02-11 来源：中国论文网
引言
我国是一个多地震的国家，地震频率多．强度大且分布范围广。地震往往导致很多桥梁发生大规模的损坏，给抗震救灾带来巨走的困难。尤其是汶川地震的发生．使得桥梁设计工作者对桥梁结构在地震作用下的稳定性及通行能力提出了更高的要求。
1 桥梁抗震加固的国内外现状
在桥梁的抗震加固方面，美国和日本无疑是水平最高的国家，美国的桥梁抗震加固始于1971年圣费尔南多地震，分3个阶段对全国桥梁进行了加固，主要方法是提高墩柱的抗弯延性和抗剪强度、提高盖梁、上部结构、基础与桥台的承载能力，提高结点的抗剪强度，目的在于通过对墩柱的预期塑性铰部位(墩底和墩顶)设置外部约束来提高墩柱的延性，进而提高桥梁整体延性。日本从1971年以后，对桥梁进行震后调查研究，多次采取抗震加固措施，取得了丰富的抗震经验，桥梁的抗震理念从单一的强度设防原则转入对延性及隔、减震措施的研究。目前，国内外针对桥梁的抗震加固措施主要有以下几种：(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，防止桥墩的弯曲和剪切震害；(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。
2 桥梁震后检测加固的必要性
公路交通是国民经济大动脉，也是抗震救灾生命线工程之一。当地震发生时，桥梁较易发生破坏，通常修复时间较长，给震后救援及灾区重建工作带来较大影响。保证桥梁在地震作用下以及地震后仍能通行，成为桥梁建设中的一个重要课题。
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。相当数量的桥梁，尤其是早期修建的桥梁，由于资金短缺，设计、施工标准低，加上技术管理薄弱，施工质量不能保证这些桥梁的使用寿命，有些很快就变成危桥；由于桥梁管护不善、大自然风霜雨雪的侵蚀以及环境污染的日益加重，造成桥梁自身老化破损。衰老加快，寿命缩短。对这些桥梁，通过评估及有效的加固，力求能够提高单个构件以及整个桥梁体系的抗震性能，以满足现存规范及交通提出的抗震设防要求。
2、地震特征的要求
通过对世界范围内历次发生的地震特征进行分析发现，地震在空间上和时间上具有丛集的特征。在一定时间内，发生在同一震源区的一系列大小不同的地震，且其发震机制具有某种内在联系或有共同的发震构造的一组地震总称为地震序列。在地震序列中，震级最大的称为主震，主震前的小震则称为前震，主震后发生的地震称为余震。强度等级高的地震，往往会伴随着强余震的发生。
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。如我国1976年发生的M7.8级唐山大地震中，主震后15h内发生了M6.8和M7.1级强余震各一次。滦河大桥在3：42发生的M7.8级主震中并未倒塌，而是在M.1的强余震中发生桥墩折断、桥梁落架、倒塌，当时该桥正在忙于救灾运输。目前国内外对地震序列作用下结构物的破坏研究很少涉及。中国地震局地球物理研究所赵金宝以量化形式研究了建筑物相继经历主震、余震作用下的破坏状态。然而，各类桥梁在余震中的抗震能力并没有具体的研究，桥梁在震后的抗震能力评估与加固仍是保证结构在地震中通行能力的有效措施。
3具体方法
1、针对上部结构及落梁震害，采用减、隔震支座在梁体与墩、台的连接处增加结构的柔和阻尼以减小桥梁的地震反应，利用桥墩在地震作用下发生弹塑性变形耗散地震能量以达到减震的目的。在伸缩缝、铰和梁端等上部接缝处采用拉杆、挡块、连梁装置或者增加支承面宽度等措施，以防止落梁震害的发生。
2、针对支座及支撑连接件的震害，目前的做法是增加支撑面宽度和在简支的相邻梁间安装纵向约束装置，或者增加支撑面宽度。
3、对于下部结构震害，应通过能力设计和延性设计，提高其抗弯延性和抗剪强度，防止桥墩弯曲和剪切震害，增加其耗能能力，使桥梁的屈服只发生在预期的塑性铰部位。目前桥墩加固的主要技术有：混泥土加大截面加固方法，钢板外包加固法，复合材料、玻璃纤维、碳素纤维加固法等。对无筋混泥土结构，有可能产生脆性破坏，需要寻求结构上的抗震加固对策。可采用混泥土衬套方法和钢板衬套方法使衬套与既有的桥墩结合成一个整体。
4 结论
桥梁的抗震减灾涉及桥梁工程、地震、防灾减灾等多方面的研究，尽管我国桥梁抗震与加固的水平已有较大的提高，但仍远远落后于国外。我国的桥梁抗震缺乏持之以恒的基础性研究，对于公路桥梁抗震能力的评估和加固至今仍没有相应的标准。哪些桥梁可能会在地震中损坏甚至倒塌仍然没有清晰的概念。针对现状，建议加强桥梁施工、控制技术与桥梁抗震加固新技术的研究，发展桥梁抗震的随机分析方法，结合各种抗震措施补充结构在控制方法上的不足。
