摘 要：文章結(jié)合橋梁震害實際情況，分析了橋梁震害的多種成因，同時有的放矢的提出了橋梁設(shè)計中的改善措施。

　　關(guān)鍵詞：梁橋;震害;成因;延性設(shè)計;改善

　　在近年發(fā)生的幾次特大地震災害中，公路、橋梁、隧道等交通基礎(chǔ)設(shè)施往往遭到嚴重地震破壞，其中橋梁損毀往往最為嚴重。

　　眾所周知，陸路交通是抗震救災的生命線，與居民住宅等建筑物的破壞不同，地震災害中直接發(fā)生在橋梁上的人員傷亡一般并不多，但是由于交通生命線損毀、中斷而造成的經(jīng)濟損失和人員傷亡等“次生災害”則巨大而不可估量。

　　陸路交通全部中斷致使救援人員、尤其是大型救援機械設(shè)備不能及時到位，為后續(xù)搶險救災工作造成了困難和阻礙，同時嚴重影響到災后重建和災區(qū)正常生產(chǎn)生活。此外，由于公路交通設(shè)施在地震中受災特別嚴重，特別是受橋梁等控制性工程和沿線地質(zhì)災害的影響，損毀大中型橋梁的修復重建往往耗時較長、具有相當難度，成為道路恢復通車的控制性工程。

　　1995年阪神地震后，日本一位專家曾指出，阪神地震之所以造成前所未有的慘重經(jīng)濟損失，除震級大、預報不力外，關(guān)鍵是生命線系統(tǒng)的脆弱性加重了災情;地震后橋梁嚴重破壞造成公路中斷，交通處于“死亡”狀態(tài)。因此，我們必須關(guān)注交通生命線的地震安全問題。

　　一、 鋼筋混凝土梁橋震害

　　1. 上部結(jié)構(gòu)墜毀、撞擊破壞

　　上部結(jié)構(gòu)通常十分堅固，被設(shè)計成橋梁體系中一個較強的環(huán)節(jié)，在地震期間基本上保持彈性。地震作用下橋跨在縱向位移過大、超過支座長度，使得落梁墜毀成為常見的橋梁破壞形式。

　　通常橋梁上部結(jié)構(gòu)落梁墜毀和撞擊損壞，是由地面運動引發(fā)下部結(jié)構(gòu)的搖動和不同橋墩柱的運動相異，或是由于相鄰橋段伸縮縫處相互撞擊引起的。

　　梁體墜毀下落以順橋向占絕大多數(shù)，梁在順橋向發(fā)生墜落時，時常與橋墩發(fā)生撞擊，給下部結(jié)構(gòu)帶來巨大破壞。

　　2. 支座、伸縮縫等支撐連接部件破壞移位

　　橋梁支座、伸縮縫和掛梁懸掛節(jié)點等支撐連接部件是橋梁結(jié)構(gòu)體系中抗震性能比較薄弱的環(huán)節(jié)。

　　橋梁伸縮縫能解決橋梁混凝土溫度變化、及荷載作用等產(chǎn)生的漲縮作用，滿足橋梁變形要求的同時，也保證行車順暢，但其存在同時造成結(jié)構(gòu)的不規(guī)則、不均一，地震力作用導致上部結(jié)構(gòu)的位移，都能造成伸縮縫的變形和破壞。

　　支座能將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞給下部、同時能在一定程度上減小橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，但地震作用下橋梁支座的橡膠體分層破壞和移位破壞都是不可恢復的嚴重橋梁震害。

　　3. 下部結(jié)構(gòu)破壞

　　鋼筋混凝土墩柱的大量損壞是地震中橋梁破壞的最主要形式，可以說橋梁的震害主要是墩柱的破壞，如橋墩彎曲延性、抗彎能力不足造成的橋墩變形、保護層剝落等破壞，橋墩剪切或彎剪等脆性斷裂破壞甚至完全倒塌等。

　　橋臺設(shè)計一般具有很好的穩(wěn)定性，地震中橋臺基本上未發(fā)現(xiàn)發(fā)生較大整體位移的情況，,這在很大程度上保證了中、小長度橋梁的抗震性能。但橋臺胸墻強度不足、破壞導致落梁的情況必須引起高度重視。

　　此外，墩臺擋塊在地震中破壞普遍，并且破壞后上部梁體發(fā)生橫向移位乃至落梁，后果較為嚴重。

　　二、 橋梁震害原因分析

　　地震危害性即工程結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)和破壞程度，包含地震危險性及結(jié)構(gòu)易損性兩個方面，其中地震危險性是地震從發(fā)生、傳播過程到場地條件的影響所造成的橋址環(huán)境危險程度，結(jié)構(gòu)易損性則是從橋梁選址、橋梁設(shè)計到橋梁施工一系列建設(shè)行為所形成的橋梁自身固有特性。

　　地震中橋梁破壞的原因具體可歸納如下：

　　1. 不良地質(zhì)條件

　　震害統(tǒng)計結(jié)果表明，在好的和比較好的地基條件下，橋梁震害程度明顯較輕，但在不良地基上，即使在相對低烈度條件下，震害往往較為嚴重?？梢姡瑯蛄赫鸷Τ潭炔粌H取決于地震烈度，很大程度上還取決于橋址地基條件。

　　在強烈地震下，地形地貌發(fā)生劇烈的變化，如地裂、斷層等導致橋梁結(jié)構(gòu)的破壞;地基發(fā)生砂土液化、地基失效、橋梁墩臺基礎(chǔ)發(fā)生較大沉降或不均勻沉降等均可造成橋梁破壞。

　　2. 橋墩設(shè)計和構(gòu)造上的缺陷

　　橋墩基礎(chǔ)種類的不同對于橋墩的震害率和震害程度有著重要的影響，一般來說，樁基礎(chǔ)優(yōu)于淺埋擴大基礎(chǔ)。墩體構(gòu)造和結(jié)構(gòu)形式不同，其抗震能力也有很大差異，橫向雙墩優(yōu)于橫向單墩，實體橋墩優(yōu)于薄壁空心墩。

　　橋墩設(shè)計和構(gòu)造僅考慮了結(jié)構(gòu)靜態(tài)的受力，而對結(jié)構(gòu)的變形能力和耗能能力沒有進行充分考慮，導致墩柱在強烈地震作用下，往往因為彎曲延性不足和塑形鉸區(qū)抗剪強度不足而發(fā)生彎剪破壞或剪切破壞。

　　3. 橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力或變位超限

　　在地震力作用下，橋梁結(jié)構(gòu)某一部分產(chǎn)生的內(nèi)力或變位超過結(jié)構(gòu)構(gòu)造和材料強度所能承受的限度，從而發(fā)生不同程度的破壞，如蓋梁和塑形鉸節(jié)點的大量破壞、橋梁墩臺橫向擋塊的破壞、橋臺胸墻的剪切破壞等。

　　曲線橋梁本身動力特性較為復雜，受雙向地震力作用時，上部結(jié)構(gòu)的重心偏離橋墩附加彎矩作用明顯，特別是在豎向地震和雙向水平地震聯(lián)合作用下，曲線橋梁的反應(yīng)不對稱，其倒塌破壞可能性大大增加。

　　三、 橋梁抗震優(yōu)化設(shè)計

　　1. 構(gòu)造設(shè)計優(yōu)先

　　抗震構(gòu)造設(shè)計問題是保證橋梁達到“中震可修，大震不倒”的設(shè)防目標的關(guān)鍵，恰恰也是當前規(guī)范較薄弱、而且工程師往往忽略的關(guān)鍵。由于實際地震動強度往往超過設(shè)計預期的地震動水準，所以，要保證橋梁的抗震性能，強度已不足以依靠，重要的是結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計細節(jié)，如使塑性鉸區(qū)混凝土形成約束混凝土的縱筋和箍筋構(gòu)造，防止縱筋錨固失效的構(gòu)造，防止落梁的構(gòu)造等等。

　　2. 橋梁選址及形式選用審慎嚴謹

　　橋梁橋址場地及地質(zhì)條件必須能夠確保墩臺的整體穩(wěn)定性，在漫灘、山(河)谷修建橋梁時必須重視砂土液化問題，必要時可以對不良土質(zhì)進行適當?shù)耐翆蛹庸檀胧?/p>

　　曲線梁橋很多情況下對線型仍具有很好的適應(yīng)性，但應(yīng)視情況盡量選擇小橋長、小跨度、 曲線連續(xù)梁、雙柱墩帶蓋梁的結(jié)構(gòu)形式。盡量避免采用連續(xù)曲線剛構(gòu)形式,特別是當曲率半徑較小時，因地震時橋墩承受復雜的彎、剪、扭共同作用，其破壞風險仍很大。

　　3. 減隔震措施選用恰當高效

　　現(xiàn)行《抗震設(shè)計細則》為延長橋梁結(jié)構(gòu)周期、消耗地震能量、降低結(jié)構(gòu)對震害的響應(yīng)，對橋梁減隔震設(shè)計進行了專項規(guī)定。

　　其中減震指采取措施降低地震作用下支座等構(gòu)件的連接剛度，減震技術(shù)的基本思想就是將地震振動頻率帶與建筑物固有震動頻率帶分隔開，吸收地震震動的能量，減弱地震對結(jié)構(gòu)的影響，目前分為積層橡膠技術(shù)和減震器兩大類。

　　隔震指地震過程中通過增加結(jié)構(gòu)彈性和能量耗散來減少作用于結(jié)構(gòu)的地震力，如支座等構(gòu)件發(fā)生有效阻尼耗能，最大程度減少結(jié)構(gòu)對地震能量的吸收，增加彈性使得結(jié)構(gòu)的自振周期增大，可明顯減少地震力。通過調(diào)整隔震器的阻尼和能量耗散性能，可以將橋梁上、下部結(jié)構(gòu)間的相對位移控制在設(shè)計允許范圍內(nèi)。目前，最理想、最常見的隔震裝置就是隔震支座。

　　4. 提高橋墩延性能力

　　從破壞的橋墩、蓋梁來看，直接剪切破壞或形成彎曲塑性鉸后的彎剪破壞現(xiàn)象較為多見，主要原因是對構(gòu)件抗剪強度計算重視不夠，設(shè)計橋墩橫向箍筋和縱向鋼筋的錨固應(yīng)注意滿足規(guī)范要求，如箍筋在端部完成135°彎鉤并伸入混凝土核心，橋墩中的箍筋間距和體積配筋率也應(yīng)滿足規(guī)范要求。橋墩局部塑形鉸區(qū)體積配筋率的提高，對橋梁整體造價影響甚微，但是意味著結(jié)構(gòu)整體延性的提高。

　　此外，應(yīng)重視系梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計及施工，系梁在抗震中起到的作用不容忽視，系梁施工時候應(yīng)和橋墩或樁基一次性澆注，并有足夠數(shù)量和長度的鋼筋連接錨固，加強結(jié)構(gòu)整體性。

　　5. 墩臺擋塊適當加強

　　設(shè)計中應(yīng)適當加大擋塊厚度及擋塊主筋直徑，其配筋必須注意具備足夠錨固長度，豎向深入到(蓋梁)內(nèi)部。且在擋塊與梁體之間設(shè)緩沖橡膠墊塊。此外，還需注意加強擋塊和蓋梁的連接處構(gòu)造，如考慮在擋塊和蓋梁連接處設(shè)置合適的梗腋加強連接處的剛度。

　　橋面連續(xù)多跨長簡支梁橋設(shè)計時，因橋臺對其地震縱向位移約束較弱，應(yīng)特別重視縱向防落梁設(shè)計，如在每一跨(蓋梁)處均設(shè)置防落梁的縱向擋塊，對特長大橋梁還可在中部伸縮縫處設(shè)置縱向允許位移較大的約束平臺，以防止因碰撞等造成縱向位移累加，照成橋梁墜毀。

　　以上構(gòu)造措施對保證橋梁在不可預期的“ 大震” 下的抗震能力非常重要，同時其造價相對橋梁總投資影響幾乎可以忽略，設(shè)計中應(yīng)予以充分考慮。