桥梁的抗震加固措施及发展趋势

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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。

 

 

一、桥梁震害种类

地基震害:地震发生后桥梁的地基发生沉降或不均匀沉降的情况,使地面发生较大的变形,地层也随之发生水平滑移、下层、断裂等现象。如果发生地基震害,将会使桥梁坍塌,给震后的桥梁修复工作带来极大的困难。

桥台震害:主要表现为桥台与路基一起滑动,移向河心,导致桥头、重力式桥台的胸腔及桩柱式桥台的桩柱发生不同程度的沉降、开裂、倾斜和折断等情况。

支座震害:某些桥梁的支座设计,并没有充分考虑到抗震的需求,所以在某些支座形式和材料上存在着缺陷,在连接与支挡等构造措施上存在不足,导致支座在地震能量的作用下会发生较大的变形和位移。

桥墩震害:当地震发生后,桥墩在地震能量的作用下,会发生不同程度的倾斜、沉降、滑移、开裂、剪断和钢筋裸露扭曲等问题,严重影响到桥梁的平衡和牢固,桥梁面临随时倒塌和倾倒的情况。

 

 

二、桥梁抗震加固技术现状

针对桥梁在地震中的震害类型,目前,国内外桥梁抗震加固主要采取以下技术措施: 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; 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,防止桥墩弯曲和剪切震害; 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。

以美国为例,桥梁抗震加固分三个阶段:第一个阶段包括在伸缩缝和铰处安装阻尼装置,以防止落梁震害。这一阶段的主要目的是加强上部结构和下部结构的联系,以抵抗竖向加速度,以防止上部结构构件从支承上滑落。第二阶段是加固独柱式桥墩,第三阶段是加固多柱式桥墩。这两个阶段几乎是同时进行的,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。

三、桥梁抗震加固技术发展趋势

从桥梁震害调查中发现,遭受严重破坏和倒塌的桥梁结构,绝大部分是源于落梁和抗弯延性不足。因此,强调桥梁结构整体的延性能力,或是在原有规范的基础上,相应地对保证桥梁结构整体的延性能力,并通过设计和构造保证桥梁结构的整体延性能力,这已成为世界主要的多震国家地震工程界的共识。从加固的对象上来看,美国、日本等桥梁抗震加固水平最高的国家,已经把加固的重点从以前单一的防落梁构造措施,转移到重视桥墩整体延性上来,以保证加固后的桥梁与新建桥梁的抗震能力相当。

另外,过去单纯“强度抗震”设计的指导思想在今天也被提出改进。国内外地震工程研究人员总结了近年来国内外的震害资料,研究考虑基于性能的抗震设计原则。这将会成为未来结构抗震设计规范的基本思想。抗震设计的性能指标,可以是单一指标,也可以是多指标或组合指标。

在研究手段方面,整个抗震工程学都出现了越来越重视和依靠地震模拟试验的发展趋势。应该注意到现在的试验已经不再是传统意义上的简单试验,而是和现代科技融为一体的高科技试验,譬如大比例尺甚至足尺结构和构件的地震模拟试验等。

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  • 本文由 发表于 2019年10月1日 15:08:09
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