探讨桥梁抗震加固技术

摘要：随着对地震机理认识的逐步加深,提高和完善桥梁结构物的各项功能,以及桥梁抗震构造措施的进一步的改进和完善,可以很好地达到桥梁结构的防震和抗震效果。针对我国公路桥梁的特点,得出适合于我国公路桥梁的抗震加固技术,并推广应用,为提高我国公路桥梁的抗震性能和抵御地震灾害的能力提供可靠的技术保证。

关键词：公路桥梁抗震加固震害种类加固方法

中图分类号：U448文献标识码： A

前言：我国的经济发展十分迅猛，各项建设都在持续进步。当前桥梁抗震加固方法和理论具有多样化、科学化的特点，技术人员应在桥梁抗震加固中根据具体情况进行针对性的加固，采取相应的抗震加固措施，保证桥梁加固施工的科学性和通行安全性。

一、桥梁抗震加固的意义

如今，世界范围内的地震次数越来越多，很多国家为了使地震灾害降到最低程度，都在不断探索桥梁的抗震加固设计，不断普及桥梁抗震加固设计的重要性。在了解桥梁抗震加固设计的重要性的同时，我们更要清楚的了解桥梁震害的主要原因。只有找到原因，才能找到桥梁的抗震加固的方法。如今我国很多桥梁特别是依据旧规范修建的老桥，或因设计、施工以及使用上的种种原因存在不同程度的损伤,处于无法满通拥挤、车辆猛增的状况，与其选择耗费大量人力、物力去重建这些桥梁，不如采用适当的加固技术，可有效恢复和提高旧桥的承载能力和通行能力、延长桥梁的使用寿命。通过维修和加固旧桥消除交通安全隐患，提高公路通行能力和服务水平、满足现代化交通运输的需求。

二、桥梁的震害种类

2.1 桥台震害：主要表现为桥台与路基一起滑动，移向河心，导致桥头、重力式桥台的胸腔及桩柱式桥台的桩柱发生不同程度的沉降、开裂、倾斜和折断等情况。

2.2 支座震害：某些桥梁的支座设计，并没有充分考虑到抗震的需求所以在某些支座形式和材料上存在着缺陷，在连接与支挡等构造措施上存在不足，导致支座在地震能量的作用下会发生较大的变形和位移。

2.3 桥墩震害：当地震发生后，桥墩在地震能量的作用下，会发生不同程度的倾斜、沉降、滑移、开裂、剪断和钢筋扭曲等问题，严重影响到桥梁的平衡和牢固，桥梁面临随时倒塌和倾倒的情况。

2.4上部结构破坏：对于梁式结构由于地震效应造成结构本身的破坏在报道中见的不多。梁式结构破坏多是在地震作用下支撑连接构件破坏或下部结构失效导致的落梁。而落梁对墩台侧壁的撞击又对下部结构造成破坏。拱式结构主要表现为拱上建筑和腹拱破坏，拱圈在拱脚和拱顶出现裂缝，拱圈隆起变形甚至倒塌。

2.5支承连接件的受损情况：分析桥梁在发生地震的时候，特别容易出现支承连接件受损的现象。桥梁的支承连接件受损就是桥梁的上下部位结构由于强烈的地震发生了相对位移，而这样的相对位移是桥梁的支承连接件所不能够承受的。这样一来，桥梁的支承连接件就如同虚设，不能够发挥人们安装时所预期的作用，最终导致了桥梁的上下部分相分离，桥梁坠毁的后果。桥梁出现支承连接件失效的情况，其主要原因还是在于桥梁设计的时候，没有考虑到桥梁相邻跨之间可能出现的最大相对位移，没有正确的设定好支承连接件的承受范围。

2.6下部结构破坏：一般出现倾斜、倒塌、开裂破坏。钢筋混凝土结构会出现轻微开裂、保护层混凝土剥落、纵向受力主筋压曲，截面变化处核心混凝土压碎等。

2.7软弱地基破坏：地震最先影响的部位一定是桥梁的地基。如果桥梁的地基很容易受到地震强烈的震动之后而发生变软、下沉的情况，使得桥梁的下部结构发生了水平移动或者下沉的动作，那么整座桥梁也随着报废。如砂土的液化和断层等，在地震中都可能引起墩台的毁坏。地基失效引起的桥梁结构破坏，有时是人力所不能避免的，因此在桥梁选址时就应该重视，并设法加以避免。如果无法避免时，则应考虑对地基进行处理或采用深基础。

三、桥梁抗震加固方法

3.1上部结构加固

上部加固的主要目的是防止各种原因引起的落梁破坏。

（1）伸缩缝和铰。加固简支钢梁或预制混凝土梁,最常用的、也是最传统的方法就是使用缆索约束装置,设计缆索时应注意尽可能少地占用梁和下部路面之间的竖向净空。如果期望纵向位移大于有效支座宽度,简支梁的缆索加固方法可以与墩帽支座的加宽相结合。钢梁的另一种加固办法是,用拼接板把腹板联系在一起,使梁在墩帽支座上保持连续。跨中有铰的梁,应增加铰的约束装置。由于在地震中,铰支座会发生局部性损伤,铰支座可用的实际长度要比最初设计的长度要小的多。因此要加宽铰支座或者将框架体系连在一起是很有必要的。

（2）侧向支撑。梁之间的侧向刚度通常由某种横向支撑体系或横隔梁提供。这些侧向支撑体系常用来抵抗风荷载、施工荷载、活荷载所引起的离心力及地震荷载。而且,侧向支撑体系不能承受支座承载能力和剪切键能力那么大的力,结果是支撑体系屈曲。理想的办法是,增加另外几组实际上尽可能接近支座的支撑、加强 肋或横隔梁。

（3）混凝土边梁。边梁是用来提高混凝土桥的纵向能力。这些梁把已有的箱型结构外的相邻排架连接在一起。在单层桥梁结构中,外伸梁在纵向激励下易扭曲。在双层结构中,边梁需要有足够的刚度和强度,以保证塑性铰出现在柱上,减小了下层桥面外伸梁墩帽的扭转需求量

3.2下部结构加固

桥梁的大部分地震损伤破坏发生在下部结构上,因此下部结构加固是整个桥梁抗震加固工程的重点,也是难点。

（1）柱罩。所依据的理论是提高现有钢筋混凝土桥墩的延性、抗剪和抗弯能力。在一些情况下,限制塑性铰区域的径向膨胀应变。实验表明,把径向膨胀应变限制在规定范围内,钢筋的搭接接头就会保持固结而且能产生截面完全塑性弯矩能力。与限制径向应变相反,在提供整个塑性铰区域足够约束的同时,允许发生一定的径向膨胀应变,使得有可能形成铰

（2）填充墙。对于多柱桥梁来说,填充墙是个较好的方法。它有两个明显的优点：不仅提高了柱的横向能力,而且限制了柱的横向位移。通过限制柱的横向位移,便消除了在墩帽中形成塑性铰的可能。费用可能小于前述的其他几个加固方法。值得注意的是,在稍微倾斜或没有倾斜的桥梁排架的纵向能力方面,填充墙不是有效的。

（3）连梁。连梁是用于提高混凝土排架的横向能力的。连梁的功能由它在地面标高以上的位置决定。连梁置于排架底部标高处,以替代现有不足的墩帽。这类连梁的主要功能就是保护现有上部结构,迫使在柱上产生塑性铰。

（4）帽梁的加固。帽梁存在着几种潜在的失效模式。按照墩帽的类型,这些易损性可能包括支座破坏、剪切键破坏、支座宽度不够以及帽梁破坏等。帽梁失效模式包括弯曲、剪切、扭转和节点剪切。

（5）基础加固。通常基础的加固是:增设上覆盖层以提高基础抗剪能力,或均匀加宽基础,增加接触面积以提高稳定性和抗弯能力,还有就是把基础锚固于土中或是通过连接杆穿过基础把承台与桩联系起来。

四、桥梁抗震加固技术发展趋势

从桥梁震害调查中发现，遭受严重破坏和倒塌的桥梁结构，绝大部分是源于落梁和抗弯延性不足，因此强调桥梁结构整体的延性能力，或是在原有规范的基础上，相应地保证桥梁结构整体的延性能力，并通过设计和构造保证桥梁结构的整体延性能力，这已成为世界主要的多震国家地震工程界的共识。从加固的对象上来看，美国、日本等桥梁抗震加固水平最高的国家，已经把加固的重点从以前单一的防落梁构造措施，转移到重视桥墩整体延性上来，以保证加固后的桥梁与新建桥梁的抗震能力相当。

结束语：

桥梁结构有效的抗震加固措施还有许多，为了有效提高桥梁的质量、避免桥梁在地震等灾害中造成一定程度的损失，必须加强桥梁的抗震加固工作。认真分析和了解结构的地震反应和特性，精心设计并采取一系列有效的抗震加固措施。并结合本地桥梁特有的结构，在经过反复试验后总结出桥梁抗震加固技术，进行推广应用，为提高我国桥梁的抗震性能和抵御地震灾害的能力提供可靠的技术保证。