前言

盡管我國(guó)依據(jù)近年來(lái)頻發(fā)的地震災(zāi)害制訂了橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，并針對(duì)橋梁抗震性能提出了較高的要求，但我國(guó)大多數(shù)在役公路橋梁并不能達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范所制定的標(biāo)準(zhǔn)，抗震能力值得懷疑，這也導(dǎo)致我國(guó)目前公路網(wǎng)中橋梁的抗震能力較弱。這種背景下已修建橋梁，特別是處于地震多發(fā)地帶的橋梁，需要按照更為先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行抗震性能評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)價(jià)的結(jié)果采取相應(yīng)的抗震加固措施，加快研究公路橋梁抗震加固技術(shù)。

1.橋梁震害種類(lèi)

地基震害：地震發(fā)生后橋梁的地基發(fā)生沉降或不均勻沉降的情況，使地面發(fā)生較大的變形，地層也隨之發(fā)生水平滑移、下層、斷裂等現(xiàn)象。如果發(fā)生地基震害，將會(huì)使橋梁坍塌，給震后的橋梁修復(fù)工作帶來(lái)極大的困難。

橋臺(tái)震害：主要表現(xiàn)為橋臺(tái)與路基一起滑動(dòng)，移向河心，導(dǎo)致橋頭、重力式橋臺(tái)的胸腔及樁柱式橋臺(tái)的樁柱發(fā)生不同程度的沉降、開(kāi)裂、傾斜和折斷等情況。

支座震害：某些橋梁的支座設(shè)計(jì)，并沒(méi)有充分考慮到抗震的需求，所以在某些支座形式和材料上存在著缺陷，在連接與支擋等構(gòu)造措施上存在不足，導(dǎo)致支座在地震能量的作用下會(huì)發(fā)生較大的變形和位移。

橋墩震害：當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生后，橋墩在地震能量的作用下，會(huì)發(fā)生不同程度的傾斜、沉降、滑移、開(kāi)裂、剪斷和鋼筋裸露扭曲等問(wèn)題，嚴(yán)重影響到橋梁的平衡和牢固，橋梁面臨隨時(shí)倒塌和傾倒的情況。

2.橋梁抗震加固的意義

如今我國(guó)很多橋梁特別是依據(jù)舊規(guī)范修建的老橋，或因設(shè)計(jì)、施工以及使用上的種種原因存在不同損傷的橋梁，均處于無(wú)法滿足交通擁擠、車(chē)輛猛增的狀況。與其選擇耗費(fèi)大量人力、物力去重建這些橋梁，不如采用適當(dāng)?shù)募庸碳夹g(shù)，可有效恢復(fù)和提高舊橋的承載能力和通行能力、延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。采用此法不但可以節(jié)省大量投資，亦可通過(guò)維修和加固舊橋消除交通安全隱患，以提高公路通行能力和服務(wù)水平、滿足現(xiàn)代化交通運(yùn)輸?shù)男枨蟆?/p>

3.橋梁抗震加固技術(shù)現(xiàn)狀

3.1國(guó)外抗震評(píng)估研究現(xiàn)狀

總結(jié)國(guó)內(nèi)外橋梁抗震加固文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，在開(kāi)始橋梁抗震加固設(shè)計(jì)時(shí)，通常分為兩個(gè)固定階段： 首先是對(duì)既有橋梁進(jìn)行抗震能力評(píng)價(jià)，識(shí)別易損部位或構(gòu)件，確定需要加固的結(jié)構(gòu)，可稱(chēng)為優(yōu)先研究階段；其次是對(duì)需要加固的橋梁進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析階段。

美國(guó)"日本等地震區(qū)國(guó)家在上世紀(jì)七八十年代就開(kāi)展了橋梁抗震加固方面的研究，并進(jìn)行了大量橋梁構(gòu)件抗震加固試驗(yàn)和數(shù)值分析研究，特別是在防落梁裝置和橋墩加固技術(shù)方面的研究，已取得很好的成果，并編制了相應(yīng)的橋梁抗震加固手冊(cè)或指南，用于指導(dǎo)既有橋梁的抗震加固。在抗震評(píng)估的優(yōu)先研究階段，美國(guó)和日本等國(guó)主要從以下幾個(gè)主要方面著手：橋梁結(jié)構(gòu)的重要性；結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)的易損性；基礎(chǔ)及場(chǎng)地的特征，主要包括砂土液化的可能性、場(chǎng)地土的類(lèi)型等；橋梁所在地區(qū)的設(shè)防烈度及近斷裂基巖對(duì)橋址的影響。

3.2我國(guó)抗震評(píng)估研究現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著地震對(duì)橋梁造成災(zāi)害損失的增多，我國(guó)學(xué)者也開(kāi)始對(duì)橋梁的抗震加固技術(shù)和理論進(jìn)行研究，楊新寶對(duì)橋墩的抗震加固技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，同時(shí)對(duì)橋梁抗震性能評(píng)價(jià)方法進(jìn)行討論； 國(guó)內(nèi)其他一些學(xué)者也對(duì)國(guó)內(nèi)外橋梁抗震加固技術(shù)進(jìn)行了介紹和討論。

然而，必須承認(rèn)的是，我國(guó)目前在橋梁抗震評(píng)估方面的研究工作處在起步階段， 在橋梁抗震加固技術(shù)的研究和實(shí)踐上，我國(guó)與國(guó)際水平相比仍有相當(dāng)?shù)木嚯x。公路橋梁的抗震評(píng)估和加固至今仍沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)哪些橋梁可能會(huì)在地震中損壞甚至倒塌尚不清楚。在確定需要加固的橋梁后，須對(duì)其現(xiàn)有的抗震性能進(jìn)行詳細(xì)的評(píng)估，這是選擇加固方法和措施的基礎(chǔ)，而我國(guó)面臨的問(wèn)題恰恰是如何進(jìn)行既有橋梁抗震能力的評(píng)價(jià)，特別是對(duì)有缺陷構(gòu)件的抗震能力如何進(jìn)行評(píng)價(jià)，需要相關(guān)的指南以及分析方法等，按照這些指南或規(guī)范提供的方法對(duì)其進(jìn)行分析，進(jìn)而按照所得的詳細(xì)地震分析結(jié)果來(lái)判定失效或損傷的危險(xiǎn)程度，以及是否需要進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。

3.3橋梁抗震加固現(xiàn)有具體措施

針對(duì)橋梁在地震中的震害類(lèi)型，目前，國(guó)內(nèi)外橋梁抗震加固主要采取以下技術(shù)措施： 在伸縮縫、鉸和梁端等上部接縫處采用拉桿、擋塊或者增加支承面寬度等措施，以防止落梁震害的發(fā)生； 增加鋼筋混凝土橋墩的橫向約束，提高其抗彎延性和抗剪強(qiáng)度，防止橋墩彎曲和剪切震害； 采用減隔震技術(shù)及專(zhuān)門(mén)的耗能裝置，提高橋梁的抗震性能。例如采用鉛芯橡膠耗能支座等。

以美國(guó)為例，橋梁抗震加固分三個(gè)階段：第一個(gè)階段包括在伸縮縫和鉸處安裝阻尼裝置，以防止落梁震害。這一階段的主要目的是加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，以抵抗豎向加速度，以防止上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件從支承上滑落。第二階段是加固獨(dú)柱式橋墩，第三階段是加固多柱式橋墩。這兩個(gè)階段幾乎是同時(shí)進(jìn)行的，主要方法是提高墩柱的抗彎延性和抗剪強(qiáng)度、提高蓋梁、上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與橋臺(tái)的承載能力，提高結(jié)點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度。

4.橋梁抗震加固技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

從橋梁震害調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，遭受?chē)?yán)重破壞和倒塌的橋梁結(jié)構(gòu)，絕大部分是源于落梁和抗彎延性不足。因此，強(qiáng)調(diào)橋梁結(jié)構(gòu)整體的延性能力，或是在原有規(guī)范的基礎(chǔ)上，相應(yīng)地對(duì)保證橋梁結(jié)構(gòu)整體的延性能力，并通過(guò)設(shè)計(jì)和構(gòu)造保證橋梁結(jié)構(gòu)的整體延性能力，這已成為世界主要的多震國(guó)家地震工程界的共識(shí)。從加固的對(duì)象上來(lái)看，美國(guó)、日本等橋梁抗震加固水平較高的國(guó)家，已經(jīng)把加固的重點(diǎn)從以前單一的防落梁構(gòu)造措施，轉(zhuǎn)移到重視橋墩整體延性上來(lái)，以保證加固后的橋梁與新建橋梁的抗震能力相當(dāng)。

另外，過(guò)去單純“強(qiáng)度抗震”設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想在今天也被提出改進(jìn)。國(guó)內(nèi)外地震工程研究人員總結(jié)了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的震害資料，研究考慮基于性能的抗震設(shè)計(jì)原則。這將會(huì)成為未來(lái)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的基本思想?？拐鹪O(shè)計(jì)的性能指標(biāo)，可以是單一指標(biāo)，也可以是多指標(biāo)或組合指標(biāo)。

在研究手段方面，整個(gè)抗震工程學(xué)都出現(xiàn)了越來(lái)越重視和依靠地震模擬試驗(yàn)的發(fā)展趨勢(shì)。應(yīng)該注意到現(xiàn)在的試驗(yàn)已經(jīng)不再是傳統(tǒng)意義上的簡(jiǎn)單試驗(yàn)，而是和現(xiàn)代科技融為一體的高科技試驗(yàn)，譬如大比例尺甚至足尺結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的地震模擬試驗(yàn)等。

5.結(jié)束語(yǔ)

橋梁的抗震加固并不是一時(shí)的工作，恰恰相反，橋梁加固耗時(shí)良久并需要不斷進(jìn)行檢查糾正。在相關(guān)橋梁抗震加固的領(lǐng)域中，國(guó)外技術(shù)研究已經(jīng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，有利于我國(guó)技術(shù)人員參考吸收相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合本地橋梁特有的結(jié)構(gòu)，在經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)后總結(jié)出有著鮮明中國(guó)特點(diǎn)的橋梁抗震加固技術(shù)，大面積進(jìn)行推廣應(yīng)用，為提高我國(guó)公路橋梁的抗震性能和抵御地震災(zāi)害的能力提供可靠的技術(shù)保證。

本文名稱(chēng)：橋梁抗震加固技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析
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