公路橋梁抗震設(shè)計(jì)與抗震加固措施研究

尹宸哲

摘 要：在橋梁的建設(shè)過程中應(yīng)對(duì)橋梁抗震設(shè)計(jì)水平重點(diǎn)研究，使其不斷提高，結(jié)合使用科學(xué)有效的防震抗震加固技術(shù)措施，提高橋梁的穩(wěn)固性能，使其能夠發(fā)揮良好的抵御自然災(zāi)害的作用，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活的穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：橋梁;抗震設(shè)計(jì);加固技術(shù);預(yù)防措施

0 引言

橋梁為我國(guó)的交通提供了無數(shù)便利，極大地改善了人們的出行，但安全問題也隨之越來越明顯。我國(guó)是一個(gè)頻繁發(fā)生地震活動(dòng)的國(guó)家，而地震會(huì)對(duì)橋梁安全造成嚴(yán)重的威脅，如海城地震、唐山地震、汶川地震等都給人類留下不可磨滅的損失，對(duì)廣大人民群眾的生命安全造成嚴(yán)重威脅，且給整個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)所造成的損失無法挽回。基于此，人們需要高度重視橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能的研究。在傳統(tǒng)抗震思想中，為提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度，可通過截面尺寸的增大、配筋的增加來實(shí)現(xiàn)。利用這種“以鋼代鋼”的方法，上部結(jié)構(gòu)所傳遞的地震效應(yīng)會(huì)顯著增強(qiáng)，進(jìn)一步破壞一些薄弱部位，由此會(huì)對(duì)整個(gè)橋梁安全造成嚴(yán)重影響。橋梁減隔震技術(shù)是重要的抗震技術(shù)措施之一，其能夠解決傳統(tǒng)抗震思想的弊端，還能夠促進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能的進(jìn)一步提高，從而最大限度地減少地震對(duì)橋梁的破壞。因此，它在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有重要價(jià)值。

1 橋梁震害的原因分析

根據(jù)橋梁不同結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，因地震的摧毀所引起的傷害程度的不同可分為下列幾種情況：（1）在遇到突發(fā)強(qiáng)力地震時(shí)，橋梁的兩側(cè)因地形地貌的嚴(yán)重畸變而造成橋梁道路兩岸的地層出現(xiàn)滑移，致使橋梁的結(jié)構(gòu)受到一定程度的損壞。（2）由于強(qiáng)烈的地震災(zāi)害所帶來較大的沖擊力，使橋梁的橋墩部位出現(xiàn)表面破裂、形體畸變歪斜、結(jié)構(gòu)外露等諸多損壞的現(xiàn)象。（3）對(duì)橋梁地基造成的損壞，在地震超強(qiáng)的沖擊力的影響下，將會(huì)使橋梁河床的沙土出現(xiàn)液化，導(dǎo)致橋梁地基表面出現(xiàn)平整度不一的情況，也會(huì)造成橋梁墩臺(tái)等原有的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)下沉而受到損壞。（4）由于橋梁具備一定的承受力限制，地震所帶來的特殊的形態(tài)變化將會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)及材料嚴(yán)重受到損害，使其無法承受強(qiáng)大的地震沖擊力。

2 橋梁抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

橋梁設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)可以充分提高橋梁的減震效果，將地震時(shí)的震害降到最低。近年來，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究和試驗(yàn)，取得了一些成果。但我國(guó)在這方面與國(guó)外還有一定的差距，目前的設(shè)計(jì)方法多是借鑒國(guó)外的研究經(jīng)驗(yàn)。橋梁抗震設(shè)計(jì)的目的是減少地震引起的損失?？梢栽谝欢ǔ潭壬咸岣邩蛄航Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而保證橋梁結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到預(yù)期的抗震效果。此外，在抗震設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)者還可以克服橋梁結(jié)構(gòu)的不平衡，即減小地震對(duì)橋梁的影響。與一般抗震設(shè)計(jì)相比，抗震設(shè)計(jì)的抗震效果明顯提高，在不顯著增加造價(jià)的前提下，橋梁的整體質(zhì)量得到充分保證。在抗震設(shè)計(jì)中采用隔震支座后，外部因素的影響明顯減小，震后可以更換隔震裝置，從而提高了橋梁的安全性。

3 橋梁防震撼的具體措施方法

3.1 鋼板加固技術(shù)的應(yīng)用

為防止橋梁在地震災(zāi)害中產(chǎn)生大的裂痕，從提升橋梁整體結(jié)構(gòu)剛度的角度出發(fā)，通過運(yùn)用加固穩(wěn)定鋼板的技術(shù)來完成。這種技術(shù)的設(shè)計(jì)最大的作用是能夠有效控制橋梁的中軸位置與橋梁的加固位置之間的安全范圍，使其保持在安全的距離之內(nèi)。在對(duì)橋梁進(jìn)行加固穩(wěn)定的過程中由于受到其他限制性因素的影響，尤其是對(duì)新舊結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的加固時(shí)，舊的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)易出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，使其無法全部整合，因此需要先處理新系統(tǒng)與舊系統(tǒng)的整合連接問題，確保橋梁加固技術(shù)的有效應(yīng)用。在此期間，若發(fā)現(xiàn)橋梁整個(gè)結(jié)構(gòu)間的空間跨度過大，必須在加固時(shí)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)，加強(qiáng)剛性與延性，使橋梁結(jié)構(gòu)的安全性能提高，從而起到了較好的加固作用。

3.2 減隔震抗震加固措施

減隔震抗震加固方法是在橋梁下部結(jié)構(gòu)與橋梁基礎(chǔ)間增加隔震系統(tǒng)，使橋梁的固有周期增大，從而降低橋梁結(jié)構(gòu)中的地震力，增大隔震系統(tǒng)中的變形。當(dāng)墩柱加固等手段不能滿足橋梁抗震要求時(shí)，宜采取該種方法進(jìn)行橋梁加固。減隔震抗震加固的優(yōu)點(diǎn)是能降低地震力、控制橋梁結(jié)構(gòu)的位移等。在橋梁加固時(shí)，可以將橋梁支座替換為減隔震支座、在上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)間增加阻尼裝置等。

3.3 公路橋梁耐久設(shè)計(jì)措施

在進(jìn)行公路橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證公路橋梁的整體結(jié)構(gòu)耐久性效果，避免公路橋梁因外力因素干擾而出現(xiàn)整體使用壽命低下問題，確保公路橋梁設(shè)計(jì)可以滿足交通運(yùn)輸行業(yè)實(shí)際發(fā)展要求。在對(duì)公路橋梁進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)之前，需要相關(guān)人員對(duì)公路橋梁各項(xiàng)安全指標(biāo)展開研究分析，并在各項(xiàng)安全指標(biāo)支持下規(guī)劃合理公路橋梁設(shè)計(jì)方案，避免公路橋梁耐久設(shè)計(jì)在具體實(shí)施過程中受到外在因素干擾。同時(shí)還應(yīng)在考慮混凝土材料配合情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行公路橋梁耐久設(shè)計(jì)，避免公路橋梁在正常使用過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)耗損和主體結(jié)構(gòu)塌陷等問題。在公路橋梁竣工之后，也需要有關(guān)部門按照各項(xiàng)安全指標(biāo)對(duì)公路橋梁周邊雨水和風(fēng)力等影響因素進(jìn)行干擾，以提升公路橋梁各部位結(jié)構(gòu)耐久性，延長(zhǎng)公路橋梁整體使用壽命。對(duì)于公路橋梁耐久設(shè)計(jì)問題，必須保證各項(xiàng)設(shè)計(jì)問題的處理效果，以此強(qiáng)化公路橋梁的質(zhì)量安全和整體耐久性。

3.4 加強(qiáng)抗震計(jì)算

橋梁兩側(cè)山體坡度陡，墩高變化差異大，各墩之間地震力分配并不均勻，所以橋梁抗震計(jì)算存在一定難度。該橋梁位于平面曲線，在地震等影響下，橋墩發(fā)生彎扭耦合振動(dòng)響應(yīng)，為此，橋墩截面型式在抗彎、抗扭剛度等方面存在較高要求。由前述分析，常規(guī)雙柱墩具有較強(qiáng)的橫向抗彎折強(qiáng)度，但因其縱向抗彎強(qiáng)度一般，而對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)并不適用?？蚣芏针m具有比常規(guī)雙柱墩較好的剛度，但其橫向剛度和抗扭剛度隨橋墩高度的增大而逐漸變差。獨(dú)柱T形墩、空心薄壁墩等結(jié)構(gòu)具有較好的抗彎、抗扭性能，所以初步?jīng)Q定本工程采用獨(dú)柱T形墩和空心薄壁墩兩種墩型。

3.5 優(yōu)化橋梁的結(jié)構(gòu)性能

橋梁在抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證橋梁的整體性以及上部結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。整體性良好的橋梁在面對(duì)地震荷載時(shí)有足夠的承受能力，不至于散落崩塌。上部結(jié)構(gòu)連續(xù)性良好的橋梁有助于抵抗地震荷載的破壞。結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)處還應(yīng)設(shè)置減震措施，增加橋梁的穩(wěn)定性。

3.6 做好實(shí)地考察

減隔震技術(shù)的應(yīng)用并非在全部條件下的橋梁設(shè)計(jì)方案中都適用，因此，橋梁設(shè)計(jì)人員在確定設(shè)計(jì)方案時(shí)必須深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面分析與考察，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件進(jìn)行充分了解，如橋梁施工地點(diǎn)的土質(zhì)硬度、地基穩(wěn)定性、橋梁結(jié)構(gòu)周期延長(zhǎng)過程中是否會(huì)出現(xiàn)共振等各種問題。在深入了解這些問題和實(shí)際情況以后，需要確定隔震技術(shù)是否可以在橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)用取得良好的效果。此外，在全面勘察橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)后，需要對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)用性進(jìn)行綜合分析。

4 結(jié)束語

在進(jìn)行公路橋梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用各項(xiàng)現(xiàn)代化技術(shù)可以降低公路橋梁設(shè)計(jì)難度，提升公路橋梁設(shè)計(jì)水平和安全效果。而對(duì)于公路橋梁設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題，則必須通過適當(dāng)措施對(duì)各項(xiàng)問題展開全面優(yōu)化，逐步提升公路橋梁設(shè)計(jì)效果，確保各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)在公路橋梁設(shè)計(jì)中發(fā)揮最大作用，使公路橋梁設(shè)計(jì)問題可以得到改善和優(yōu)化。

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