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1、地震對(duì)橋梁的破壞及其成因
地震是破壞力非常強(qiáng)的自然災(zāi)害之一，地震能夠?qū)蛄涸斐蓢?yán)重的破壞，比較典型的震害主要有：一是主梁結(jié)構(gòu)性損傷破壞。如因地震使主梁出現(xiàn)開裂、移位、相鄰梁碰撞造成損傷和落梁。其中地震對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)本身的破壞比較少，主要是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的局部屈曲破壞。二是地震破壞橋墩，破壞橋梁下部結(jié)構(gòu)。橋梁下部結(jié)構(gòu)一般包括橋墩和橋臺(tái)，地震對(duì)橋墩的破壞主要有彎曲型和剪切型破壞兩種形式。對(duì)于比較低矮的橋墩剪切型破壞較多，高柔的橋墩彎曲型破壞較常見，在地震中兩者混合型破壞也可出現(xiàn)。在地震中橋墩和橋臺(tái)往往不能抵抗自身的慣性力和由支座傳遞來的上部結(jié)構(gòu)的地震力，從而造成橋墩、橋臺(tái)的開裂、折斷、失效。由于墩柱橫向約束箍筋數(shù)量、延性不足間距過大，使混凝土和縱向受壓鋼筋屈曲難以被約束，從而造成橋梁縱筋切斷、錨固長(zhǎng)度不足、箍筋端部沒有彎鉤等彎曲破壞。截面的抗剪強(qiáng)度不足是造成墩柱剪切破壞的主要原因。因此在橋梁設(shè)計(jì)中，要加強(qiáng)能力設(shè)計(jì)和延性設(shè)計(jì)來增加橋梁結(jié)構(gòu)的彈性。三是地震對(duì)蓋梁、節(jié)點(diǎn)區(qū)域造成破壞。四是地震對(duì)墩一梁支承連接件的破壞。震害破壞支座，使支座的限位裝置等連接構(gòu)件失敗。主要是由于在橋梁設(shè)計(jì)中對(duì)相鄰跨之間的相對(duì)位移估計(jì)不足，使橋梁上下部結(jié)構(gòu)在地震中連接件對(duì)相應(yīng)位移承受力不足、失效，造成橋體上下部結(jié)構(gòu)脫開、墜毀等嚴(yán)重?fù)p壞。因而，在橋梁設(shè)計(jì)時(shí)要增加支承面寬度和在簡(jiǎn)支相鄰梁之間安裝縱向約束裝置來有效解決此問題。五是橋臺(tái)和伸縮縫及橋面的連續(xù)損傷或破壞，六是地基、基礎(chǔ)的破壞。地質(zhì)災(zāi)害引起的橋梁樁基礎(chǔ)破壞通常有液化破壞、剪切破壞、樁帽脫落三種形式，這些破壞會(huì)使樁基整體發(fā)生大面積位移，橋梁的下部結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降和水平移動(dòng)，形成砂土的液化和斷層，從而使軟弱地基失效，毀壞墩臺(tái)。
橋梁震害產(chǎn)生的原因主要來自于四個(gè)方面，一是地震震級(jí)強(qiáng)度大于橋梁本身設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)；二是橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或施工存在不合理之處；三是橋梁所處的地基受地震災(zāi)害影響失效或者變形；四是橋梁在設(shè)計(jì)和施工建造中，其結(jié)構(gòu)抗震能力差。
2、橋梁抗震加固基本原則
橋梁的抗震加固設(shè)計(jì)，一般要考慮從對(duì)既有橋梁進(jìn)行抗震能力評(píng)價(jià)和以做經(jīng)濟(jì)有效的加固方案來提高橋梁的抗震能力兩方面因素來進(jìn)行。對(duì)橋梁進(jìn)行抗震能力評(píng)價(jià)，可以有效識(shí)別橋梁易損部位或構(gòu)件，通過一定的方法分析，得到詳細(xì)的地震分析結(jié)果來對(duì)橋梁失效或損傷的危險(xiǎn)程度進(jìn)行判定，設(shè)計(jì)加固方案。對(duì)橋梁進(jìn)行加固的方式要根據(jù)橋梁地震易損的特點(diǎn)，采取相應(yīng)的加固措施，來提高橋梁的抗震能力。根據(jù)上述我國目前現(xiàn)有橋梁存在的地震易損特點(diǎn)，我國目前現(xiàn)役橋梁存在橋墩、基礎(chǔ)和支座等構(gòu)件抗震能力不足等問題，針對(duì)這些問題，對(duì)易損害部位分別進(jìn)行加固存在耗時(shí)長(zhǎng)、經(jīng)費(fèi)高、效率低等不足，因此，要遵循如下橋梁抗震加固原則：一是要根據(jù)對(duì)橋梁抗震性能進(jìn)行有效評(píng)估，對(duì)薄弱部位或構(gòu)件進(jìn)行加固，提高橋梁各構(gòu)件的強(qiáng)度和延性能力，降低地震對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響，使橋梁更具抗震功能。二是要在體系抗震加固方案比選的基礎(chǔ)上對(duì)典型構(gòu)件的抗震性能進(jìn)行提高，確定構(gòu)件加固方案，對(duì)各薄弱構(gòu)件的抗震能力加固方案進(jìn)行比選。
3、橋梁的抗震加固策略
3.1我國橋梁的抗震加固措施現(xiàn)狀
目前根據(jù)我國橋梁現(xiàn)有的在地震中的震害類型和特點(diǎn)，橋梁抗震加固主要采取以下技術(shù)措施：一是對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。橋梁的上部結(jié)構(gòu)整體性較差，在地震中常發(fā)生落梁事故，因此，在抗震設(shè)計(jì)中，要采用對(duì)伸縮縫、鉸和梁端等上部接縫處進(jìn)行拉桿、擋塊或者增加支承面寬度、將橋面直接做成連續(xù)或者采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)等處理措施，加強(qiáng)橋梁上部結(jié)構(gòu)的整體性和各聯(lián)之間的橫向聯(lián)系，對(duì)上部結(jié)構(gòu)的橫向位移進(jìn)行限制，從而有效減少多跨簡(jiǎn)支的落梁震害的發(fā)生。二是要對(duì)橋墩進(jìn)行加固。因橋梁的下部結(jié)構(gòu)維修要相對(duì)于上部結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，所以在橋梁抗震中以“強(qiáng)墩弱梁”為原則，采用橫系梁等多種方法，對(duì)鋼筋混凝土橋墩的橫向約束進(jìn)行增加，使橋墩的延性、抗彎延性和抗剪強(qiáng)度得到有效提高，從而增加橋墩的縱向和橫向剛度，來防止橋墩彎曲和剪切震害的發(fā)生。三是對(duì)橋梁的橋臺(tái)部位進(jìn)行加固。重力式橋臺(tái)的抗震能力相對(duì)于柱式橋臺(tái)和帶耳墻的埋置式橋臺(tái)要比較強(qiáng)一些，其發(fā)生沙土液化的現(xiàn)象比較少。因此，在橋梁設(shè)計(jì)中要盡量選用重力式橋臺(tái)。四是采用減隔震技術(shù)及專門的耗能裝置，對(duì)橋梁的支座和伸縮縫進(jìn)行加固。在選擇伸縮縫時(shí)，要充分考慮橋梁上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的相對(duì)縱向位移較大時(shí)容易出現(xiàn)因連接件不能滿足位移要求，而產(chǎn)生螺栓撥出、剪斷、支座附近開裂、脫落等現(xiàn)象，采用鉛芯橡膠耗能支座等來提高橋梁的抗震性能。八是要采取設(shè)置擋塊的構(gòu)造措施來加固橋梁。
3.2橋梁結(jié)構(gòu)的抗震加固方法
橋梁結(jié)構(gòu)的抗震加固方法主要包括;上部結(jié)構(gòu)抗震加固方法、下部結(jié)構(gòu)抗震加固方法、減隔震抗震加固方法、綜合抗震加固方法等。采用這些方法對(duì)橋梁進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，可以有效防止橋梁在地震中發(fā)生橋跨法、綜合抗震加固方法等。采用這些方法對(duì)橋梁進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，可以有效防止橋梁在地震中發(fā)生橋跨倒塌、落梁、撞擊損壞等問題，降低橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，增加橋梁的抗震能力。橋梁上部結(jié)構(gòu)抗震加固方法主要是針對(duì)地震對(duì)橋梁梁端至墩臺(tái)、臺(tái)帽或蓋梁邊緣的距離小于主梁地震反應(yīng)的縱向位移而發(fā)生落梁震害缺陷。設(shè)置拉桿限制相對(duì)位移、拓寬支承面等是比較常用的方法。對(duì)于橋梁下部結(jié)構(gòu)的抗震加固主要是解決橋梁墩柱的抗彎能力和延性能力不足、塑性鉸位置不明確等問題，主要應(yīng)用鋼套管、增加截面法、預(yù)應(yīng)力鋼絞線、復(fù)合材料以及混凝土等加固方法來提高下部結(jié)構(gòu)抗震體系的延性。
地震災(zāi)害可以引起橋梁落梁、墩柱損壞、梁體位移及支座脫落等對(duì)橋體破壞性較大的震害。針對(duì)現(xiàn)役的城市橋梁的抗震能力缺陷現(xiàn)狀，采用上部結(jié)構(gòu)抗震加固方法、下部結(jié)構(gòu)抗震加固方法、減隔震抗震加固方法、綜合抗震加固方法等相應(yīng)的加固技術(shù)和措施對(duì)橋梁進(jìn)行加固，可以有效提高我國橋梁的抗震能力。
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