淺談簡(jiǎn)支梁橋的抗震加固設(shè)計(jì)

1、<p>　　淺談簡(jiǎn)支梁橋的抗震加固設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：我國(guó)是地震多發(fā)國(guó)家，為保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全及公路設(shè)施的完好，更好地發(fā)揮公路運(yùn)輸在抗震救災(zāi)中的作用，必須對(duì)公路橋梁進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。本文通過分析簡(jiǎn)支梁橋震害成因詳細(xì)闡述了簡(jiǎn)支梁橋的抗震及加固設(shè)計(jì)措施。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)支梁橋；抗震加固；震害；支座；減隔震中圖分類號(hào)：U448.21+7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

2、 </p><p>　　簡(jiǎn)支梁橋震害的破壞形式及震害原因分析 </p><p>　?。ㄒ唬┖?jiǎn)支梁橋震害的破壞形式 </p><p><b>　　1、上部結(jié)構(gòu)破壞 </b></p><p>　　對(duì)于梁式結(jié)構(gòu)由于地震效應(yīng)造成結(jié)構(gòu)本身的破壞在報(bào)道中見的不多。梁式結(jié)構(gòu)破壞多是在地震作用下支撐連接構(gòu)件破壞或下部結(jié)構(gòu)失效導(dǎo)致的落梁。

3、而落梁對(duì)墩臺(tái)側(cè)壁的撞擊又對(duì)下部結(jié)構(gòu)造成破壞。 </p><p>　　2、下部結(jié)構(gòu)破壞圬工 </p><p>　　下部一般出現(xiàn)傾斜、倒塌、開裂破壞。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)輕微開裂、保護(hù)層混凝土剝落、縱向受力主筋壓曲，截面變化處核心混凝土壓碎等。 </p><p><b>　　3、基礎(chǔ)破壞 </b></p><p>　　擴(kuò)大基

4、礎(chǔ)和樁基的承臺(tái)因本身剛度比較大，自身震害極少見。多是地基發(fā)生沉降、滑移造成基礎(chǔ)變位。樁基礎(chǔ)卻有發(fā)生剪斷、傾斜的破壞。 </p><p><b>　　（二）震害原因 </b></p><p><b>　　1、地基土的影響 </b></p><p>　　由于地基土(如飽和粉細(xì)紗和飽和粘沙土)的地震液化影響，同樣加大了地震位移的

5、影響，進(jìn)而放大了結(jié)構(gòu)的振動(dòng)反應(yīng)，使落梁的可能性增大。當(dāng)采用排架樁基礎(chǔ)時(shí)，則使樁基的承載力降低，從而造成與地震反應(yīng)無關(guān)的過大的豎向和橫向位移，而簡(jiǎn)支梁橋?qū)Υ擞葹槊黠@。另外，由于地基軟弱，地震時(shí)當(dāng)部分地基液化失效后引起了結(jié)構(gòu)物的整體傾斜，下沉等嚴(yán)重變形，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物的破壞，震害較重。 </p><p><b>　　2、支座破壞 </b></p><p>　　在地震力的作

6、用下，由于支座設(shè)計(jì)沒有充分考慮抗震要求，構(gòu)造上連接與支擋等構(gòu)造措施不足，或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素，導(dǎo)致了支座發(fā)生過大的位移和變形，從而造成如支座錨固螺栓拔出、剪斷、活動(dòng)支座脫落及支座本身構(gòu)造上的破壞等，并由此導(dǎo)致結(jié)構(gòu)力的傳遞形式的變化，進(jìn)而對(duì)結(jié)構(gòu)的其他部位產(chǎn)生不利的影響。 </p><p><b>　　下部結(jié)構(gòu)缺陷 </b></p><p>　　由于橋梁

7、下部結(jié)構(gòu)不足以抵抗其自身的慣性力和支座傳遞的主梁的地震力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)下部的開裂、變形和失效，甚至傾覆，并由此引起全橋的嚴(yán)重破壞。 </p><p>　　簡(jiǎn)支梁橋抗震設(shè)計(jì)的思想 </p><p>　?。ㄒ唬┛拐鸶拍钤O(shè)計(jì) </p><p>　　由于地震的發(fā)生存在不確定因素和復(fù)雜因素，同時(shí)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型需要假定結(jié)果且與實(shí)際情況存在較大差異，以致“計(jì)算設(shè)計(jì)”在一定程度上較難控制

8、結(jié)構(gòu)的抗震性能，因此，對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)來說，不能完全依賴計(jì)算，“概念設(shè)計(jì)”其實(shí)比“計(jì)算設(shè)計(jì)”更加重要。而良好的“概念設(shè)計(jì)”將直接影響著結(jié)構(gòu)抗震性能。良好的“概念設(shè)計(jì)”必須是，在設(shè)計(jì)橋梁方案階段應(yīng)根據(jù)功能要求、靜力分析和橋梁的抗震性能等取舍抗震結(jié)構(gòu)體系。 </p><p>　　在抗震概念設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重視上、下部結(jié)構(gòu)連接部位和過渡孔處連接部位的設(shè)計(jì)及塑性鉸預(yù)期部位和橋墩形式的選??；應(yīng)對(duì)動(dòng)力特性進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析、對(duì)地震反應(yīng)

9、進(jìn)行評(píng)估，接著結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位、構(gòu)造設(shè)計(jì)及是否能通過配筋等進(jìn)行進(jìn)一步地分析。以分別保證橋梁結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、抗震安全性和在橋址處的場(chǎng)地條件下所選擇的結(jié)構(gòu)體系是良好的結(jié)構(gòu)體系。最后，應(yīng)根據(jù)分析結(jié)果對(duì)抗震性能的優(yōu)劣進(jìn)行綜合性評(píng)判，再?zèng)Q定是否對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改。 </p><p>　?。ǘ┭有钥拐鹪O(shè)計(jì) </p><p>　　簡(jiǎn)支梁橋的抗震延性設(shè)計(jì)主要是反復(fù)進(jìn)行以下兩項(xiàng)工作： <

10、;/p><p>　　仔細(xì)地對(duì)預(yù)期會(huì)出現(xiàn)的塑性鉸部位進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)； </p><p>　　為保證抗震安全性應(yīng)分析并驗(yàn)算整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的抗震能力這兩個(gè)階段，直到通過抗震能力驗(yàn)算。 </p><p>　?。ㄈ蛄簻p、隔震設(shè)計(jì) </p><p>　　此設(shè)計(jì)可以較好地提高橋梁抗震能力，并且具有簡(jiǎn)便、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。此種設(shè)計(jì)的裝置主要是通過對(duì)結(jié)構(gòu)的能量耗散

11、能力的增大或者增大結(jié)構(gòu)主要振型周期使其落在能量較少的范圍內(nèi)兩種措施使結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)減少。在進(jìn)行減、隔震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和場(chǎng)地地震波頻率特性，選用適合的設(shè)置方案、相應(yīng)參數(shù)、及減隔震裝置，并對(duì)結(jié)構(gòu)的受力和變形進(jìn)行合理地分配。 </p><p>　　簡(jiǎn)支梁橋抗震設(shè)計(jì)及加固的要點(diǎn) </p><p>　?。ㄒ唬┛拐鹪O(shè)計(jì)要點(diǎn) </p><p>　　1、利用橋墩延性減震 &

12、lt;/p><p>　　利用橋墩的延性減震是當(dāng)前橋梁抗震設(shè)計(jì)中常用的方法。橋墩延性減震是將橋墩某些部位設(shè)計(jì)得具有足夠的延性，以便在強(qiáng)震作用下使這些部位形成穩(wěn)定的延性塑性鉸產(chǎn)生彈塑性變形來延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)周期、耗散地震能量。 </p><p>　　在進(jìn)行延性抗震設(shè)計(jì)時(shí)，按彈性反應(yīng)譜計(jì)算塑性反應(yīng)的地震荷載需要修正。橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范采用了綜合影響系數(shù)來反映塑性變形的影響，其理論依據(jù)是，當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性階段時(shí)，

13、地震荷載可以比彈性結(jié)構(gòu)的地震荷載折。結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù)主要考慮了這一因素。 </p><p>　　對(duì)常規(guī)的簡(jiǎn)支橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)橋面的連續(xù)構(gòu)造，以及需提供足夠的加固寬度以防止主梁發(fā)生位移落梁，另外還應(yīng)適當(dāng)?shù)募訉挾张_(tái)頂蓋梁及支座的寬度，并增設(shè)防止位移的隔擋裝置。 </p><p>　　在地震區(qū)的橋梁結(jié)構(gòu)以采用跨度相等、每聯(lián)連續(xù)跨內(nèi)下部墩身剛度相等為宜?？缍炔痪?，墩身剛度不等極易發(fā)生震害，這已經(jīng)為國(guó)

14、內(nèi)外許多震害所證實(shí)。對(duì)各墩高度相差較大的情況可采用調(diào)整墩頂支座尺寸和樁頂設(shè)允許墩身位移的套筒來調(diào)整各墩的剛度，以便使之剛度盡量保持一致。 </p><p>　　對(duì)高烈度區(qū)的橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)在縱向設(shè)置一定的消能裝置，如采用減、隔震支座(如聚四氟乙烯支座、迭層橡膠支座、鉛芯橡膠支座等)以及在梁體和墩臺(tái)的連接處增加結(jié)構(gòu)的柔性和阻尼以便共同受力和減小水平橋梁荷載。 </p><p>　　墩柱設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可

15、能的使用螺旋形箍筋，以便為墩柱提供足夠的約束。另外墩身及基礎(chǔ)的縱向鋼盤伸入蓋梁和承臺(tái)應(yīng)有一定的錨固長(zhǎng)度以增強(qiáng)連接點(diǎn)的延性，并且，橋墩基腳處應(yīng)有足夠的抵抗墩柱彎矩與剪切力的能力，不允許有塑性鉸接。 </p><p>　　6、橋梁位置應(yīng)選在良好和穩(wěn)定的河段，如果必須在穩(wěn)定性差的軟弱場(chǎng)地上河段通過時(shí)，應(yīng)盡量采用橋梁中線與河流正交，這樣即使地震產(chǎn)生河岸滑移，影響也較??；若采用斜交，地震時(shí)極易產(chǎn)生河岸向河心滑移，會(huì)使橋梁隨

16、之發(fā)生錯(cuò)動(dòng)或扭轉(zhuǎn)破壞。 </p><p>　　另外，應(yīng)注意在主河槽與河灘分界的地形突變處，應(yīng)盡量避免設(shè)墩，否則應(yīng)予以加強(qiáng)措施以減免滑移。 </p><p>　?。ǘ┘庸淘O(shè)計(jì)的要點(diǎn) </p><p>　　1、維護(hù)結(jié)構(gòu)連接件 </p><p>　　當(dāng)支承連接件不能承受橋梁上、下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的相對(duì)位移時(shí)可能會(huì)失去相應(yīng)的作用，并導(dǎo)致梁體墜毀。而這種情

17、況往往都是由施工單位和養(yǎng)護(hù)單位在橋梁支承連接件的性能質(zhì)量的重視度不夠所引起的。因此，我們應(yīng)定期對(duì)橋梁支座、伸縮縫等連接構(gòu)件進(jìn)行維護(hù)。在國(guó)內(nèi)目前采用較多的維護(hù)方法有采用擋塊、連梁裝置等安裝于伸縮縫等上部接縫處；安裝限位裝置于簡(jiǎn)支的相鄰梁間；為耗散作用于機(jī)構(gòu)的地震能量增加耗能裝置及減隔震支座；增加支承面的寬度等措施。此外，在橋梁使用期間定期檢查并維護(hù)支座時(shí)應(yīng)隨時(shí)清除伸縮縫內(nèi)的雜物。 </p><p><b>

18、;　　2、加固上部結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　加固上部結(jié)構(gòu)主要有粘貼鋼板加固法、增大截面加固法和結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換法。粘貼鋼板加固法主要在梁板橋的主梁底部出現(xiàn)嚴(yán)重橫向裂縫時(shí)使用。在粘貼鋼板、鋼筋或纖維時(shí)應(yīng)特別注意粘貼位置，即粘貼位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離中性軸加固區(qū)。同時(shí)還應(yīng)注意黏結(jié)劑的性能以保證錨固的可靠性；增加截面加固法主要是增設(shè)鋼筋在橋梁下部以提高主梁的抗彎能力。同時(shí)，如果增設(shè)的鋼筋較多可考慮將主梁下部的

19、截面面積增大以避免超筋構(gòu)件的出現(xiàn)。 </p><p>　　另外，應(yīng)設(shè)置錨固筋、傳力銷、剪力鍵等可靠的連接物在新老結(jié)構(gòu)材料之間以避免增加的重量破壞原截面；結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換法主要指將可承受負(fù)彎矩的鋼筋設(shè)置在簡(jiǎn)支梁的梁端，使相鄰兩主梁連起來就可形成多跨連續(xù)梁，進(jìn)而達(dá)到提高橋梁承載力的目的。 </p><p><b>　　3、加固下部結(jié)構(gòu) </b></p><

20、p>　　下部結(jié)構(gòu)的加固主要有柱罩、填充墻、連梁、加固支座、加固帽梁、橋臺(tái)和加固基礎(chǔ)等措施。填充墻具有提高柱的橫向能力和限制柱的橫向位移等特點(diǎn)，可用于多柱橋梁；連梁可提高混凝土排架的橫向能力。連梁可置于排架底部標(biāo)高處替代墩帽，也可置于地面標(biāo)高和排架底部標(biāo)高之間的某個(gè)位置以調(diào)整特定排架的橫向剛度；一直以來支座都是地震中受損最容易的部位，而為加固支座現(xiàn)在一般都采用隔震支座加固橋梁的方式，此外還有用鉛芯橡膠支座或者纜索與彈性支座配套使用代

21、替彈性支座的方法。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　綜上，簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)有效的抗震和加固措施還有許多,因此我們?cè)跇蛄涸O(shè)計(jì)過程中只要認(rèn)真分析和了解結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)和特性,精心設(shè)計(jì)并采取一系列有效的抗震措施,我們不但可以很好地達(dá)到結(jié)構(gòu)的防震和抗震效果,同時(shí)對(duì)提高和完善橋梁結(jié)構(gòu)物的各項(xiàng)功能性、經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效應(yīng)性同樣是有益的。 </p>

22、;<p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]謝旭.橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析與抗震設(shè)計(jì)[M].北京:人民交通出版社，2006. </p><p>　　[2]李偉，崔雷，王玉海，韓繼國(guó)，等.橋梁抗震設(shè)計(jì)及對(duì)策分析[J].吉林交通科技，2010.2.[3]錢讓清.簡(jiǎn)支梁橋抗震設(shè)計(jì)的研究——以江蘇宿遷橋抗震設(shè)計(jì)為例[J].工程抗震，2003.