論述公路橋梁震害現(xiàn)象

1、論述公路橋梁震害現(xiàn)象、原因及其經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)論述公路橋梁震害現(xiàn)象、原因及其經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)林昀昕，方鵬，陳亞釗（福州大學(xué)土木工程專業(yè)路橋方向051301614，051301605051301604）一.概述概述地震經(jīng)常發(fā)生，據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界每年可達(dá)數(shù)百萬(wàn)次，但其中絕大多數(shù)是小地震，不為人們所感覺(jué)，只有極少量震級(jí)M(見(jiàn)地震烈度)在5級(jí)以上的較強(qiáng)烈的地震會(huì)造成災(zāi)害，平均每年只有十多次。如中國(guó)1976年7月28日3時(shí)42分56秒在唐山豐南的強(qiáng)地震(M=7.8)

2、該地區(qū)公路中等跨度簡(jiǎn)支梁橋的震害大都是擺柱式支座傾倒、固定支座齒板剪脫滑出，有的是墩臺(tái)傾斜，樁柱式墩的基樁折斷，甚至墩倒梁落(見(jiàn)圖)；而柔性樁墩的雙曲連續(xù)拱橋的震害多為主拱圈和拱上建筑的小拱圈嚴(yán)重開(kāi)裂，個(gè)別有主拱圈拱起而嚴(yán)重破壞。該地區(qū)的鐵路橋梁因橋墩基礎(chǔ)較好，側(cè)向剛度較強(qiáng)，震害嚴(yán)重程度比公路橋稍輕，如墩臺(tái)沿施工接縫處開(kāi)裂或被剪斷，鋼支座的錨固螺栓被拉出而移位，但落梁事故較少。在其他多地震國(guó)家如日本，橋梁震害也以中小跨度的橋梁為多。日本

3、1964年7月新潟地震(M=7.5)時(shí)，昭和大橋因河床土層液化導(dǎo)致墩臺(tái)基礎(chǔ)大規(guī)模下沉而落梁。大跨度的懸索橋和斜張橋尚無(wú)因地震墜落的事例，但在日本一些輕便懸索橋有塔柱折斷，纜索破壞的震害。在多地震國(guó)家如日本、美國(guó)都積極開(kāi)展這類大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的抗震研究。中國(guó)也正在研究地震區(qū)天津市郊建造大跨預(yù)應(yīng)力混凝土斜張橋的抗震性能。二二直接起因直接起因①在強(qiáng)烈地震時(shí)，地形地貌產(chǎn)生劇烈的變化（如地裂、斷層等），河流兩岸地層向河心滑移等導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的破壞；②

4、地震時(shí)河床砂土液化，地基失效，橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)大量下沉或不均勻下沉引起的破壞；③在地震慣性力作用下，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)某一部分產(chǎn)生的內(nèi)力或變位超過(guò)結(jié)構(gòu)構(gòu)造和材料強(qiáng)度所能承受的限度，從而發(fā)生不同程度的破壞。三.抗震措施抗震措施為防止或減輕震害，提高結(jié)構(gòu)抗震能力，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造所作的改善和加強(qiáng)處理，通常稱為抗震措施。各國(guó)的工程結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范對(duì)此都有明確的規(guī)定。而具體的針對(duì)性減隔震措施有：1.阻尼器、鎖定裝置和緩沖器。利用了結(jié)構(gòu)本身的延性或外加阻尼來(lái)消耗地震

5、作用的能量，以減少橋梁的主要結(jié)構(gòu)損失，這類技術(shù)在蘇通長(zhǎng)江大橋主橋上采用過(guò)。其中鎖定裝置對(duì)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)起到一種快速停止的作用，而阻尼器對(duì)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)起到耗能，衰減振動(dòng)的作用，從而有效減震。2.各種減隔震支座。其中包括疊層橡膠支座、鉛芯橡膠支座、鋼耗能體系、回彈滑動(dòng)支座、摩擦擺支座等等。支座的設(shè)置有效地對(duì)地震進(jìn)行了緩沖。地震具有突發(fā)性與毀滅性，一次地震，持續(xù)時(shí)間往往只有幾十秒，卻會(huì)造成巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，這是其它自然災(zāi)害無(wú)法相比的。歷來(lái)是嚴(yán)重危害人

6、類的大自然災(zāi)害，尤其是最近20年全球發(fā)生的許多次大地震，其中，多次破壞性地震都集中在城市，造成了非常慘構(gòu)每一瞬時(shí)的位移、速度和加速度反應(yīng)，從而可以分析出結(jié)構(gòu)在地震作用下彈性和非彈性階段的內(nèi)力變化以及構(gòu)件逐步開(kāi)裂、損壞直至倒塌的全過(guò)程。這一計(jì)算過(guò)程相當(dāng)冗繁，須借助專用計(jì)算程序完成。動(dòng)態(tài)時(shí)程分析法可以精確地考慮地基和結(jié)構(gòu)的相互作用，地震時(shí)程相位差及不同地震時(shí)程多分量多點(diǎn)輸入，結(jié)構(gòu)的各種復(fù)雜非線性因素（包括幾何、材料、邊界連接條件非線性）以及

7、分塊阻尼等問(wèn)題，建立結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算圖式和相應(yīng)地震振動(dòng)方程，使結(jié)構(gòu)的非線性地震反應(yīng)分析更趨于成熟與完善。4.4.Push4.Push—overover法Push—over分析方法是將地震荷載等效成側(cè)向荷載，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)施加單調(diào)遞增水平荷載來(lái)進(jìn)行分析的一種非線性靜力分析方法，它研究結(jié)構(gòu)在地震作用下進(jìn)入塑性狀態(tài)時(shí)的非線性性能。采用對(duì)結(jié)構(gòu)施加呈一定分布的單調(diào)遞增水平力的加載方式，用二維或偽三維力學(xué)模型代替原結(jié)構(gòu)，按預(yù)先確定的水平荷載加載方式將結(jié)構(gòu)“

8、推”至一個(gè)給定的目標(biāo)位移，來(lái)分析其進(jìn)入非線性狀態(tài)的反應(yīng)，從而得到結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的變形能力是否滿足設(shè)計(jì)及使用功能的要求。盡管這一方法還有待進(jìn)一步完善，但它基本可以滿足工程要求。對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，Pushover分析方法通常將相鄰伸縮縫之間的橋梁結(jié)構(gòu)當(dāng)做空間獨(dú)立框架考慮，上部結(jié)構(gòu)通常假定為剛性，分析的初始階段是對(duì)單獨(dú)的排架墩在所考慮的方向上（順橋向或橫橋向）進(jìn)行獨(dú)立的倒塌分析，以獲得構(gòu)件在單調(diào)遞增水平荷載作用下的整個(gè)破壞過(guò)程和變形特征，從而發(fā)現(xiàn)