淺談公路工程抗震加固及抗震設(shè)防
2015-06-23
我國(guó)的公路網(wǎng)正在形成，交通網(wǎng)絡(luò)一旦因地震遭到破壞，就會(huì)切斷交通生命線，對(duì)造成救災(zāi)工作的重大損失。
一、我國(guó)公路工程抗震加固的特點(diǎn)
我國(guó)西部多為山嶺丘陵區(qū)，地形、地貌和地質(zhì)水文條件復(fù)雜，其橋梁結(jié)構(gòu)的典型特點(diǎn)是上部結(jié)構(gòu)彎、斜、坡，下部一般為高墩且墩高相差懸殊，屬非規(guī)則橋梁。西部又是我國(guó)的地震多發(fā)區(qū)和強(qiáng)震區(qū)，我國(guó)6個(gè)地震活動(dòng)帶中有4個(gè)分布在西部,其強(qiáng)度大、頻度高，因而西部公路工程抗震問(wèn)題是我國(guó)工程抗震的重點(diǎn)和難點(diǎn)。隨著西部開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，大量工程急需解決公路工程抗震設(shè)計(jì)、抗震性能評(píng)估及抗震加固問(wèn)題。
近十幾年來(lái)，通過(guò)對(duì)震害的認(rèn)識(shí)，國(guó)內(nèi)外在場(chǎng)地地震動(dòng)參數(shù)、橋梁抗震設(shè)計(jì)和橋梁抗震性能評(píng)估方法等方而取得了許多成果。應(yīng)用概率方法預(yù)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)、多級(jí)抗震設(shè)防、能力設(shè)計(jì)原則及延性抗震等已用于許多國(guó)家的橋梁抗震設(shè)計(jì)和抗震性能評(píng)估，但在路基和擋土墻、隧道、邊坡的抗震設(shè)計(jì)和抗震性能評(píng)估方法等方而進(jìn)行的研究工作很少。1980年頒布的中國(guó)地震區(qū)劃圖采用了概率水準(zhǔn)下的地震動(dòng)參數(shù)，比前幾個(gè)版本更詳細(xì)、合理。
我國(guó)現(xiàn)行的公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范和鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范只局限于針對(duì)規(guī)則橋梁，采用單一的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)地震作用下的強(qiáng)度驗(yàn)算，沒(méi)有真正體現(xiàn)和采用具體措施來(lái)確保橋梁結(jié)構(gòu)的整體延性，也沒(méi)有采用能力設(shè)計(jì)方法來(lái)防止地震作用下結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的剪切破壞。在橋梁抗震性能評(píng)估和抗震加固方而，公路行業(yè)還沒(méi)有統(tǒng)一的評(píng)估方法、評(píng)估指南或規(guī)范，也沒(méi)有抗震加固手冊(cè)。由于規(guī)范的局限性和西部橋梁結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，新建和已建的橋梁難以保證結(jié)構(gòu)的抗震安全性。我國(guó)為地震多發(fā)區(qū)，發(fā)震頻繁且烈度高，為保證生命線工程的安全，減少震后次生災(zāi)害引起的損失，急需加強(qiáng)對(duì)公路橋梁的抗震性能評(píng)價(jià)及抗震加固技術(shù)的研究。
二、道路抗震加固技術(shù)研究的現(xiàn)狀
對(duì)位于地震區(qū)的道路工程(含路基、擋土墻、邊坡和隧道等)，由于飽和砂土在地震的作用下易造成砂土的震動(dòng)液化，因而必須研究道路工程的抗震性能，為道路工程的抗震措施設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。1965年智利的Elcobron尾礦壩的地震潰壩引起了世界各國(guó)學(xué)者對(duì)土工構(gòu)筑物抗震性能的關(guān)注，從此許多學(xué)者致力于土工構(gòu)筑物的動(dòng)力性能和地震穩(wěn)定性研究，并不斷地發(fā)展和完善抗震理論。
過(guò)去對(duì)道路工程的抗震研究，大多是針對(duì)地震荷載作用下路基邊坡的液化穩(wěn)定性問(wèn)題，而對(duì)地震荷載的處理主要采用邊坡動(dòng)力穩(wěn)定性的擬靜力分析法。擬靜力分析法只適合在動(dòng)荷載作用下不會(huì)引起土的強(qiáng)度降低的土工構(gòu)筑物，因此應(yīng)采用地面運(yùn)動(dòng)加速度時(shí)程曲線進(jìn)行動(dòng)力強(qiáng)度變形分析法。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在動(dòng)力分析中做了大量的工作，并取得了進(jìn)展，但同時(shí)還存在不足：上述動(dòng)力反應(yīng)分析是用確定論方法進(jìn)行的；主要是進(jìn)行強(qiáng)度分析，而對(duì)液化造成的破壞產(chǎn)生過(guò)大的永久變形研究不夠；對(duì)固體的阻尼及其阻尼理論的研究雖有近百年的歷史，但有不少問(wèn)題尚未得到解決或得到比較滿意的解決。
三、抗震設(shè)防是公路工程安全的基本保障
公路工程前期工作是整個(gè)工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。公路工程抗震的關(guān)鍵是防御，《防展減災(zāi)法》明確提出“新建、擴(kuò)建、改建建設(shè)工程，必須達(dá)到抗震設(shè)防要求，重大建設(shè)工程應(yīng)進(jìn)行地震安全性評(píng)價(jià)；并根據(jù)地展安全性評(píng)價(jià)結(jié)果，確定抗震設(shè)防要求，進(jìn)行抗展設(shè)防。”
首先，地震區(qū)的分布是有規(guī)律的，選線設(shè)計(jì)人員及項(xiàng)目負(fù)責(zé)人員、公路工程的設(shè)計(jì)單位的領(lǐng)導(dǎo)都要重視這種規(guī)律，可行性研究階段公路工程設(shè)計(jì)選線時(shí)就應(yīng)盡量避開(kāi)地震帶，初步設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避開(kāi)局部地震區(qū)。從汶川地震的重災(zāi)區(qū)分布來(lái)看，三江、都江堰、綿竹、北川、平武、青川等基本上都平行于京昆高速公路，在北偏東30度的緯線上，沿地震裂度帶分布。由此可見(jiàn)，這就要求今后選線時(shí)，應(yīng)更重視道路的地質(zhì)選線，盡量規(guī)避地震帶地區(qū)。
其次，施工圖設(shè)計(jì)階段針對(duì)實(shí)在無(wú)法規(guī)避的地震區(qū)域，應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)有強(qiáng)化抗震及治理的措施，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震驗(yàn)算，要滿足抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、地震烈度，同時(shí)進(jìn)行地震區(qū)域的地震安全性評(píng)價(jià)工作。實(shí)現(xiàn)公路工程結(jié)構(gòu)大震不倒、中震可修、小震不壞的抗震設(shè)防目標(biāo)。特別是公路山體滑坡及其臨界狀態(tài)的認(rèn)識(shí)需要更保守一些，更要注重邊坡地質(zhì)對(duì)公路的影響程度和范圍，要更強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)物的安全系數(shù)和安全儲(chǔ)備。
四、交通工程對(duì)公路工程抗震安全進(jìn)行補(bǔ)充
對(duì)于地震區(qū)域的公路除了公路工程結(jié)構(gòu)上的抗震設(shè)防外，同時(shí)可采用交通工程方面的警示措施，在機(jī)電工程中的可變情報(bào)板中，提示駕駛員在該路段為危險(xiǎn)的地震區(qū)域，小心駕駛；在地震發(fā)生時(shí)，可變情報(bào)板可以發(fā)出警報(bào)通知駕駛員立即離開(kāi)該區(qū)域。交通安全設(shè)施方面，利用標(biāo)志牌，對(duì)可變情報(bào)板進(jìn)行補(bǔ)充，告訴駕駛員，該地區(qū)為地震多發(fā)區(qū)域，為危險(xiǎn)路段，禁止停車(chē)與逗留，應(yīng)快速駛離該路段；同時(shí)警告司機(jī)，要小心駕駛，防止山上的落石滾下、滑坡以及泥石流的發(fā)生。
五、結(jié)束語(yǔ)
公路工程為地震發(fā)生區(qū)域的生命線工程。一旦中斷，將影響該區(qū)域的救援工作，而最有效的方法就是防患于未然，抗震防災(zāi)和抗震救災(zāi)是密不可分的。要真正實(shí)現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的分級(jí)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，確保公路工程各結(jié)構(gòu)具有足夠的抗震安全度，提高公路工程的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，減小“強(qiáng)震區(qū)”公路工程災(zāi)害損失，降低
公路設(shè)防成本，確保交通生命線工程的暢通。
