淺析公路橋梁抗震加固技術的應用
2016-03-23
我國的地理位置使得我國部分地區(qū)處于環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，個別地區(qū)地震發(fā)生幾率高，作為經(jīng)濟命脈的交通干線也同樣是地震發(fā)生時救災的生命線。橋梁作為交通的重要組成部分，是地震災害發(fā)生時容易損壞的一個環(huán)節(jié)，成為制約公路交通發(fā)揮作用的關鍵部位。近年來我國多次大地震的發(fā)生中，均造成了橋梁的嚴重損壞，間接導致了更大的生命和財產(chǎn)損失，因而加強我國公路橋梁的抗震加固工作具有著十分重要的意義。
一、我國公路橋梁抗震加固技術的現(xiàn)狀
近年來世界各國都加大了對公路橋梁抗震加固技術的研究，我國的抗震加固技術是在借鑒其他國家先進技術的基礎上建立起來的。我國的抗震評估主要包括優(yōu)先研究和結構分析兩個階段。第一個階段主要確定需要進行抗震加固的結構，第二階段對該結構進行相應的抗震加固結構分析。在抗震評估的第一階段主要需要分析該結構的作用、特點、易損性和結構基礎、場地的土質(zhì)等各項特征等等；第二階段要對該結構進行抗震性能的評估，盡可能明確其性能和地震作用下的狀態(tài)以便于選擇合適的抗震加固技術和措施。
二、公路橋梁地震情況下?lián)p壞的原因
1.地震發(fā)生時地面地質(zhì)產(chǎn)生巨大的變化導致橋梁的損壞，如地裂、斷層導致的北川縣龍尾大橋的損壞。
2.地震使得砂土液化，使得橋梁的地基受損而引起的損壞。
3.地震時由于地震產(chǎn)生的作用力使得橋梁結構受力超限形成不同程度的損壞。
4.曲線橋梁自身結構形式的特點使得其在地震時容易由于自身上部中心偏離造成損壞甚至倒塌。
5.地震時產(chǎn)生的塌方和滑坡等災害對公路橋梁的沖擊造成公路橋梁的損壞橋梁。
6.公路橋梁自身施工質(zhì)量不過關，使得地震時造成橋梁損壞。
三、公路橋梁抗震的建議
1.橋梁選址時就需要明確知道地區(qū)的地震烈度、地形地貌等地質(zhì)條件，避開可能產(chǎn)生嚴重崩塌、滑坡、砂石液化的區(qū)域以及可能在地震時坍塌、沉陷的溶洞、暗河等地區(qū)，充分考慮其可能對于橋梁的影響。
2.在地震多發(fā)區(qū)域建設公路橋梁時需要盡量選擇結構簡單、穩(wěn)定性好的橋梁形式，并且主要對橋梁連接部位進行加強加固。
四、公路橋梁抗震加固技術的應用
對公路橋梁進行抗震加固首先是防止橋梁倒塌，然后是盡量控制損壞程度。橋梁彈性設計的上部結構是抗震加固的重要環(huán)節(jié)，提供穩(wěn)定支持的下部結構是抗震加固的基礎。
橋梁上部結構的抗震加固
地震時上部結構的損壞主要是由于下部結構不穩(wěn)和橋段間撞擊引起的，對其進行加固是為了避免上部結構造成落梁破壞。
1.伸縮縫加固技術
（1）地震發(fā)生時橋梁間框架容易因為不同相位移動造成框架在鉸處發(fā)生碰撞或是鉸連接分離，前者造成的損傷一般影響較小，后者則有可能導致落梁情況的產(chǎn)生。常用方法是通過纜索約束裝置來加固簡支鋼梁，纜索在設計時要考慮減少占用下部路面和梁間的豎向凈空。需要縱向位移比有效支座的寬度還大時，可以結合使用加寬墩帽支座和纜索加固簡支鋼梁兩種措施。由于地震中相鄰跨的相對位移不會有簡支橋梁大，用纜索加固的方式就不適用于多跨連續(xù)橋梁，而適用于多跨簡支橋梁。還有種加固鋼梁的辦法是把腹板用拼接板相連使鋼梁保持連續(xù)。另外，國際上多使用限位器來安裝在相鄰跨各個方位以連接支座來限制相對位移，比較先進的是使用記憶性合金限位器，該限位器具有極強的彈力，能夠承受更大的變形，可能有效限制相對位移。
（2）當鋼梁的跨中有鉸時需要加設鉸的約束裝置，鉸支座加寬或?qū)⒖蚣苓B接可以很好的避免地震時支座發(fā)生損傷。
2.側向支撐加固技術
橫隔梁或某種其他橫向的支撐體來提供梁間側向的剛度，由于側向支撐要抵抗各種荷載引起的離心力，難以承受剪切鍵和支座承載能力那般的力。一般加固措施是額外增加接近支座的支撐或橫隔梁等等。
3.混凝土邊梁加固技術
邊梁可以連接相鄰排架來提高混凝土橋梁的縱向抗震能力。單層橋梁結構可以加強外伸墩帽并保持彎曲固定連接和柱頂?shù)呐まD，或是將柱頂進行鉸接來避免外伸梁扭曲；雙層橋梁結構要加強邊梁的強度和剛度來避免損傷。
橋梁下部結構的抗震加固
橋梁下部結構損壞一般指的是橋墩等橋梁基礎的失效，橋臺、橋墩等在地震時承受不住地震力和自身慣性力就會造成開裂、折斷的情況。橋墩抗震加大的技術主要是加大截面和加設纖維、鋼板，還可以進行橋墩的延性設計來避免橋墩過大的損壞?；炷两Y構的橋梁可用多種纖維、復合材料加固法等多種方法進行加固，磚石結構的橋梁可用鋼板和混凝土襯套方法進行抗震加固。
1.柱罩技術
柱罩技術可有效提高橋墩的抗震性。首先是鋼罩，用鋼板焊接成柱子的套管可以提高柱子的抗彎、抗剪能力，對于圓形或方形的橋墩柱可以用圓形鋼罩，對矩形的橋墩柱可使用橢圓形的罩，另外為了避免鋼罩承受支座反力，在橋墩柱頂部留有不小于50mm的間隙；其次是混凝土罩，在需要不改變橋墩柱形狀時可以用混凝土罩來加固橋墩柱，先在橋墩柱表面用鋼筋包住環(huán)箍鉆入柱子里，然后用混凝土澆筑；第三種是高級復合材料罩，這種罩子的科技水平較高，不僅大大提高橋墩柱的抗震能力，還可以保持橋墩柱的原有形狀，通常用CFRP、FRP等對橋墩柱進行加固，可以加強橋墩柱抗側向變形和延性，CFRP對已有裂縫的柱子加固效果特別好，F(xiàn)RP可以顯著改善柔性橋墩的性能。
2.填充墻技術
填充墻可以提高多柱橋梁橋墩柱的橫向能力，不僅費用比較小，還可以對橋墩柱橫向位移進行限制。
3.支座的加固技術
盡量不使用剛滾軸式支座，使用鉛芯橡膠墊支座或隔震支座可以保障支座的抗震性，支座比較不易損壞。
4.帽梁加固技術
添加墊板并且施加預應力可以有效加固帽梁，避免其彎曲、剪切等。
5.橋臺加固技術
填塞橫隔梁與背墻間的夾縫，加設支座延長裝置可以有效加固橋臺。
6.基礎加固技術
均勻加寬基礎或是增加基礎覆蓋層，還可以連接基礎、承臺、樁，或是固定基礎錨等可以有效加固基礎。由于基礎較不容易損壞且加固的費用較高，一般采取的抗震加固措施比較少。
總結：
國際上對于橋梁抗震加固技術的應有已取得了相當?shù)倪M展，近年來我國頻發(fā)的地震災情才使得公路橋梁建設者們對橋梁結構抗震加固技術的應用產(chǎn)生足夠的重視，我國的公路橋梁抗震加固工作需要充分借鑒國外的先進經(jīng)驗和技術，并大力開展自身對相關技術的研究和應用，以確保我國的公路交通成為經(jīng)濟發(fā)展和抗震救災安全、可靠的生命線。
