建旅工程 公路桥梁常见震害及抗震设计对策 邵华 到 炜 （浙江省交通规划设计研究院３１ ０ＯＯ６） 摘 要：在桥渠设计中．现行的通常做法是仅对桥梁进行简单抗震设防，桥梁结构设计工程师应努力掌握更多曲结构抗ｊｌＥ 知识．提商抗震设防意识。文章分析了桥梁常见震害的特征，并给出设计对策。 关键词：抗震设计 地基 桥台 地基与基础 我国是世界上地震活动最为强烈的国 ２．１总体设计中应注意的问题 家之一，四川汶川大地震造成了令人触目 ２．１．１桥位选择 惊心的损失，作为结构设计工程师，必须充 选择桥址时，应避开地震时可能发生 分认识到自己的职责所在，尽可能得利用 地基失效的松软场地，选择坚硬场地。基 桩、柱间设置横系梁等，提高其抗弯延性和 抗剪强度。在桥墩塑性铰区域及紧接承台 下桩基的适当范围内应加强箍筋配置，墩 柱的箍筋间距对延性影响很大，间距越小 自己掌握的专业知识，合理提高结构物的 岩、坚实的碎石类地基、硬粘土地基是理想 抗震能力，尽量减少地震带来的灾害。 的桥址场地；饱和松散粉细砂、人工填土和 极软的粘土地基或不稳定的坡地都是危险 １桥梁的震害及特征 地区。拱桥应尽量避免跨越断层，特殊困难 对国内外震害的调查表明，在过去的 情况下应进行地震安全性评价。 地震中，有许多桥梁遭受了不同程度的破 ２．１．２桥型选择 坏，其主要震害有以下几点。 桥梁应结合地形、地质条件、工程规模 １．１桥台震害 及震害经验，选择合理的桥型及墩台、基础 桥台的震害主要表现为桥台与路基一 型式。宜尽可能采用技术先进、经济合理、 起向河心滑移，导致桩柱式桥台的桩柱倾 便于修复加固的结构体系。可以考虑采用 斜、折断和开裂；重力式桥台胸墙开裂，台 减震的新结构，比如型钢混凝土结构等。 体移动、下沉和转动；桥头引道沉降，翼墙 ２．１．３桥孔布置 损坏、开裂，施工缝错工、开裂以及因与主 桥孔宜选用有利于抗震的等跨布置， 粱相撞而损坏。桥台的滑移与倾斜会进一 并尽量避免高墩与大跨的结合。宜体形简 步使主粱受压破坏，甚至使主梁坍毁。 单、自重轻、刚度和质量分布均匀、重心低、 １．２桥墩震害 便于施工。位于地震后可能形成泥石流沟 桥墩震害主要表现为桥墩沉降、倾斜、 谷上的桥梁，孔跨和桥下净高宜根据流域 移位，墩身开裂、剪断，受压缘混凝土崩溃， 内的地形、地质情况酌情加大。 钢筋裸露屈曲，桥墩与基础连接处开裂、折 ２ ２桥梁抗震构造措施 断等。 ２．２．１基础抗震措施 １．３支座震害 应加强基础的整体性和刚度，同时采 在地震力的作用下，由于支座设计没 取减轻上部荷载等相应措施，以防止地震 有充分考虑抗震的要求，构造上连接与支 引起动态和永久的不均匀变形。在可能发 挡等构造措施不足，或由于某些支座型式 生地震液化的地基上建桥时，应采用深基 和材料上的缺陷等因素，导致了支座发生 础，使桩或沉井穿过可能液化的土层埋入 过大的位移和变形，从而造成如支座锚固 较稳定密实的土层内一定深度。并在桩的 螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身 上部，离地面１—３ｍ的范围内加强钢筋布设。 构造上的破坏等，并由此导致结构力传递 ２．２．２桥台抗震措施 形式的变化，进而对结构的其他部位产生 桥台胸墙应适当加强，并增加配筋，在 不利的影响。 梁与梁之问和梁与桥台胸墙之间应设置弹 １．４梁的震害 性垫块，以缓和地震的冲击力。采用浅基的 桥梁最严重的震害现象是主梁坠落。 小桥和通道应加强下部的支撑梁板或做满 落梁主要是由于桥台、桥墩倾斜、倒塌，支 河床铺砌，使结构尽量保持四铰框架的结 座破坏，梁体碰撞，相邻墩间发生过大相对 构，以防止墩台在地震时滑移。 位移等引起的。 当桥位难以避免液化：上或软土地基 １．５地基与基础震害 时，应使桥梁中线与河流正交，并适当增加 地基与基础的严重破坏是导致桥梁倒 桥长，使桥台位于稳定的河岸上。桥台高度 塌，并在震后难以修复使用的重要原因。地 宜控制在８ｍ以内；当台位处的路堤高度大 基破坏主要是指因砂土液化、不均匀沉降 于８ｍ时，桥台应选择在地形平坦、横坡较 及稳定性不够等因素导致的地层水平滑 缓、离主沟槽较远且地质条件相对较好的 移、下沉、断裂。基础的破坏与地基的破坏 地段通过，并尽量降低高度，将台身埋置在 紧密相关，地基破坏一般都会导致基础的 路堤填方内，台周路堤边坡脚设置浆砌片 破坏，主要表现为移位、倾斜、下沉、折断和 石或混凝土挡墙进行防护，桥台基础酌留 屈曲失稳。 富余量。 １．６桥梁结构的其他震害 如果地基条件允许，应尽量采用整体 结构构造及连接不当所造成的破坏、桥台 性强的Ｔ形、Ｕ形或箱形桥台，对于桩柱式 台后填土位移过大造成的桥台沉降或斜度过 桥台宜采用埋＿置式 对柱式桥台和肋板式 大而造成墩台承受过大的扭矩引起的破坏。 桥台，宜先填土压实，再钻孔或开挖，以保 证填土的密实度。为防止砂土在地震时液 ２桥梁抗震设计及措施 化，台背宜用非透水性填料，并逐层夯实， 根据桥梁震害的分析知道，地震对桥 要注意防水和排水措施。 梁的破坏作用，不仅与桥梁的结构本身有 ２．２．３桥墩抗震措施 关，还与所处的场地、地基及地形地貌等有 利用桥墩的延性减震是当前桥梁抗震 关。抗震设计中除了进行抗震设计计算外， 设计中常用的方法。高墩宜采用钢筋混凝 桥位选择、桥型选择、结构体系布置、结构 土结构，宜采用空心截面。可适当加大桩、 构造设计同样重要。 柱直径或采用双排的柱式墩和排架桩墩， ４６ ＷＷＷ．￥ｐｙｚｌｚｚ．ｃｏｍ商品与质量・学术刊总第２期 延性越大。桥墩的高度相差过大时矮墩将 因刚度大而最先破坏。可将矮墩放置在钢 套筒里来调整墩柱的刚度和强度，套简下 端的标高同其他桥墩的地面标高。 ２．２．４支撑连接构件抗震措施 墩台顶帽上均应设置防止落梁措施， 加纵、横向挡块以限制支座的位移和滑动。 橡胶支座具有一定的消能作用，对抗震有 利。在不利墩上还应采用减隔震支座（聚四 氟乙烯支座、叠层橡胶支座和铅芯橡胶支 座及塑性铰等消能防震装置等。选用伸缩 缝时，应使其变形能力满足预计地震产生 的位移，并使伸缩缝支承面有足够的宽度， 同时设置限位器与剪力键。 ２．２．５上部结构抗震措施 落梁震害极为常见。实践证明，加强上部 结构的整体性，限制其位移，是提高桥梁上部 结构抗震能力的有效措施。预防措施有： １）通常在梁（板）底部加焊钢板，或采用 纵、横向约束装置限制梁的位移，如拉杆、钢 筋砼挡块、锚杆等，梁与墩帽用锚栓连接，Ｔ 梁在端横隔板之间螺栓连接，曲梁桥，应采 用上、下部之间用锚栓连接的方式。桥梁的 支座锚栓、销钉、剪力键等应有足够的强度。 ２）梁端至墩台帽或盖梁边缘的距离，以 及挂梁与悬臂的搭接长度必须满足地震时 位移的要求。 ３）桥梁跨径较大时，可用连续梁替代简 支粱以减少伸缩缝，宜采用箱型截面。 ４）当采用多跨简支梁时，应加强梁（板） 之间的纵、横向联系，将桥面做成连续，或 采用先简支后结构连续的构造措施。 ５）采用真空压浆方法，保证预应力管道 水泥浆饱满，提高预应力桥梁的强度和冈０度。 ２．２．６结点抗震措施 桥梁结点区域一旦受损将难以修复。 城市高架桥墩柱的结点、桥墩与盖梁的结 点、桥墩与基础的结点等，是保证桥梁整体 工作的重要构件。在桥梁抗震设计中，除了 保证墩、梁有足够的承载力和延性外，还要 保证桥梁结点有足够的承载力，避免结点 过早破坏，即“强节点，弱构件”。 ３结束语 目前我国高速公路还处于建设的高峰 期，还有很多高速公路桥梁需要建设。作为 设计工作者，需要不断完善自己的设计作 品，更好地服务于公路建设，采取有效的措 施来进一步提高桥梁结构的抗震能力，进 而提高耐久性。 参考文献 …崔巍桥梁结构抗震设计［Ｊ］．科技创新导 报，２０１ ０．２． ［２］哈学平浅议公路桥梁抗震设计［Ｊ］中国 科技财富，２０１ ０．６