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調査與分析橋梁的震害及其產生的原因

作者:

  橋梁震害分析

  調査與分析橋梁的震害及其產生的原因是建立正確的抗震設計方法,釆取有效抗震措施的科學依據。國內外地震工作者歷來都很重視震害的調查研究。近20余年發生的幾次大地震使橋梁結構遭到嚴重破壞,但也使我們獲得了非常寶貴的經驗與教訓。國內外學者對橋梁震害的調查研究結果表明,橋梁的震害主要表現為:上部結構的破壞:橋梁上部結構本身遭受震害而被毀壞的情形比較少見,往往是由于橋梁結構其他部位的毀壞而導致上部結構的破壞;

  支承連接部位的震害:橋梁支承連接部位的震害極為常見。由于支承連接部位的破壞會引起力的傳遞方式的變化,從而對結構其他部位的抗震產生影響,進一步加重震害。在我國海城、唐山地震中,就有不少支座破壞以及連接措施不當引起落梁的例子。

  馨下部結構和基礎的震害;下部結構和基礎的嚴重破壞是引起橋梁倒塌,并在震后難以修復使用的主要原因。除了地基毀壞的情況,撟梁墩臺和基礎的震害是由于受到較大的水平地震力,瞬時反復振動在相對薄弱的截面產生破壞而引起的。從大量震害實例來看,比較髙柔的橋墩多力彎曲型破壞,矮粗的橋墩多為剪切型,介于兩者之間的則為混合型。在1995年的阪神地震中,阪神高速線在神戶市內的高架橋共有8個獨柱墩剪斷,長500m左右的梁側向傾倒。

  特別值得注意的是,在最近的幾次大地震中,歷來聲譽較好的大跨度橋梁也有不少遭受震害的實例,主要表現為邊跨脫落、支承系統以及細部結構的破壞=在1明9年美國LonrnPrieta地震中,奧克蘭海灣大橋引橋公路橋面脫落。在1995年阪神地震中,位于震區的四座大跨度橋梁也發生了不同程度的震害。

  其中,西宮港大橋(主跨252m的鋼系桿拱橋)第一跨引橋脫落,一座主跨485m的雙層橋面斜拉橋邊跨錨墩I的鋼搖軸栓釘脫落,另一座主跨214m的鋼拱橋發生鑄鋼支座移位損壞和拱上風撐屈曲破壞,而主跨大費度橋染抗設計1990m的明石海峽大橋,當時已完成的結構部分雖未見損傷,但橋塔與錨臺均發生了較大位移。這些震害的出現,引起了國內外學者對大跨度橋梁抗震問題的重視。如美國在LtnmPrieta地震之后,花巨資,歷時幾年,對著名的金門大橋進行了抗震加固,并決定重建奧克蘭海灣大橋,前者抗震加固設計所確定的地震加速度峰值取0.65g,后者重建大橋所確定的地震加速度峰值為i。

  通過對橋梁震害的進一步分析,可以將橋梁震害的起因分為以下幾類:

  參由于砂土液化,地基下沉,岸坡滑移或開裂而引起基礎的破壞,從而導致橋梁的倒塌。因此,在選擇路線和橋位時,應繞避對抗震不利或危險的地段。

  因橋梁結構形式、構造或連接措施不當而引起落梁等震害。在年美國的Northridge地震和1995年日本的阪神地震中,用逐跨施工法修建的連續高架橋損壞特別嚴重。由于這種連續高架橋的結合部常設在跨內彎矩較小處,結合部主要傳遞剪力,構造簡單,但牛腿太短,支承面過窄,在強烈的地震豎向和水平作用下,結合部損壞,使結構處于長懸臂狀態,產生斷裂而塌落。這呰震害給我們的啟示是:一定要進行正確的概念設計,避免使用先天不良的抗震結構體系。而大量因局部構造或連接措施不當而造成的震害實例則一再告誡我們要重視構造和連接措施的設計。

  橋梁各支承點的地面運動不一致(地面運動的空間變化性)引起震害:最為典型的例子是在阪神地震中位于震中附近正在建設的明石海峽大橋。地震時,1990m的懸索橋主纜已架好,正待吊設鋼梁。震后,位于淡路島一側的錨臺相對于神戶一側的主塔及錨臺水平移位1.4m,而主塔相對水平移位1.3m。不過,這一移位并不大(相對于1990m),塔基的各向移角都很小,原主塔結構完好至于如果全橋已合攏通車,地震將會對橋梁產生什么樣的

  影響,還有待于模擬分析。雖然這一震害并沒有對明石海峽大橋造成破壞,但不同結構形式對各支承點不一致運動的敏感程度是不一樣的,換了一種結構形式,這樣的移位情況可能會導致很嚴重的后果s因此,進行地震反應分析時,需考慮多點不一致激勵問題。重慶君正的橋梁預壓水袋具有搬運鋪裝方便快捷、成本低廉、可重復使用、符合預壓支撐橋梁底模板載量計量,廣泛適用于鐵路公路橋梁建設。。

  橋梁墩柱本身抗震能力不足引起的破壞,包括強度和延性的不足。在歷次大震中,大量鋼筋混凝土墩柱的嚴重破壞主要是由于本身的抗剪強度和彎曲延性不足引起的。

  總之,震害研究給我們的啟示是:要重視橋梁結構動力概念設計,選擇較理想的抗震結構體系;要重視延性抗震,用能力設計思想進行抗震設計;要重視支承連接部位的設計;要重視采用減、隔震措施提高結構的抗震能力。

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