梁式桥震害分析，桥梁抗震论文

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摘要：为了研究梁式桥的震害影响因素，通过国内几次大地震中梁式桥震害调查资料，对梁式桥震害现象进行分类分析其原因，从地震烈度、建设年代、结构体系、地震次生地质灾害等4个方面对桥梁震害的影响分别进行分析，得到了关于梁式桥地震破坏的影响因素、破坏机理等方面的认识。
关键词：梁式桥；震害；影响因素；
国内外很多从事桥梁工作者对桥梁震害模式及机理进行了总结，并每次大地震发生之后都会对桥梁震害资料进行整理，深入研究桥梁震害机理进行了总结，并且每次大地震发生之后桥梁震害资料都会更加丰富，为深入研究桥梁结构震害机理及抗震措施等奠定了基矗如2008 年5 月12 日四川汶川发生的8 级大地震，极震区烈度高达Ⅺ度，地震造成24 条高速公路、161 条国省干线、8 618 条乡村公路、6 140 座桥梁、156 条隧道受损，这次地震同样为桥梁抗震研究留下了宝贵的震害资料。
本文对国内外几次大地震中的梁式桥震害现象进行了研究，结合汶川8. 0 级大地震中梁式桥的震害，从震害特点和影响因素两方面进行了总结分析。
1.梁式桥震害特点
本文收集了海城7. 3 级地震( 1975 年) 、唐山7. 8 级大地震( 1976 年) 、洛马•普里埃塔7. 1 级地震( 1989 年) 、美国北岭6. 6 级地震( NorthridgeEarthquake) ( 1994 年) 、云南丽江7. 0 级地震( 1996年) 、土耳其伊兹米特7. 8 级地震( 1999 年) 、我国台湾集集7. 3 级大地震( 1999 年) 、汶川8. 0 级大地震( 2008 年) 等地震中的梁式桥震害资料，共包含112 座梁式桥梁的震害，并进行了分类统计( 表1) 。由表1 可知，梁式桥梁可能出现的8 类震害，在震害调查中均有发现，出现前4 类震害的桥梁占多数，显然，这4 类震害是最为常见的震害。
表1 梁式桥震害分析
震害类型 出现震害的桥梁数 震害桥梁与总数量的百分比
支座破坏 73 65.2
桥墩破坏 51 46.4
梁体位移 52 46.4
桥台损坏 48 42.9
地基及基础震害 29 25.9
落梁 26 23.2
上部结构本身损坏 26 23.2
碰撞损伤 11 9.8

1.1支座破坏
在调查的112 座桥梁中有53 座桥梁约占65. 2%发生了支座破坏，综合国内外几次大地震的调查结果，在中、美、日等国的多个地震中，支座的破坏现象均较为普遍。支座的震害表现为支座倾斜、剪断、锚固螺栓拔出、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等。支座破坏的同时也伴随着支座下垫石板破碎。落梁震害与支承破坏密切相关，因振动导致的落梁多因支承破坏所致。当支座破坏后，墩－梁间的位移失去控制，当墩梁间的相对位移大于主梁搁置长度后，主梁将从桥墩脱落从而导致落梁。统计的53 座支座破坏桥梁中，有26 座落梁。另外统计的53 座支座破坏桥梁中，有29 座桥梁的桥墩没有破坏，说明对于下部结构而言，支座破坏可以避免上部结构的地震荷载传到桥墩，从而起到保护桥墩的作用。
1.2墩台损坏
桥墩是桥梁结构中最重要的承重构件，在地震中，桥墩-旦破坏将会导致桥梁不能再使用甚至落梁或整体倒塌，本文调查的26 座落梁的桥梁中有16 座墩台破坏，表明墩台破坏是落梁的主要原因。由表1 可知，调查的112 座桥梁震害中就有51 座桥墩破坏和48 座桥台破坏，分别占总体的46. 4%和42. 9%，表明在地震中墩台破坏现象比较普遍。墩台的震害形式有发生严重倾斜移位、墩台沉降、墩身破坏∠高的柔性墩柱大多是弯曲破坏，在地震中，此类破坏不是太多，主要发生在墩柱顶部和底部。汶川地震中百花大桥桥墩抗弯能力不足而导致墩底保护混凝土的剥落损坏( 图1) ∠矮的墩中较为普遍出现剪切或弯剪破坏，桥墩的抗剪强度不足，是出现这类震害的根本原因。在地震中此类破坏较多，可能发生在帽梁与墩柱连接处、墩柱中部或墩柱与承台的连接处。汶川地震中回澜立交桥匝道桥墩破坏方向沿切向较为明显，遭受严重破坏的桥墩大多为短柱，发生剪切破坏( 图2，图3)。


在城市高架桥中常使用框架墩，框架墩的震害也经常见到。震害主要表现为: 盖梁的破坏，墩柱的破坏以及节点的破坏。盖梁的破坏形式:当地震力和重力叠加时，剪切强度不足引起的剪切破坏; 盖梁负弯矩钢筋的过早截断引起的弯曲破坏; 以及盖梁钢筋的锚固长度不够引起的破坏≮点的破坏主要是剪切破坏( 图4) 。

1.3梁体移位
上部结构的移位震害比较常见，纵向移位、横向移位以及扭转移位，在伸缩缝处比较容易发生移位震害。地震发生时，桥梁的梁体移位是避免不了的，如果不是太大的移位，震后通过换掉破坏的支座，把梁体恢复原位，桥梁还可以继续使用。但是过大的移位会导致落梁，这是不允许的，所以必须采裙震措施减小梁体位移。汶川地震有些桥梁上部结构虽然没有落梁，但发生了比较大的移位，导致无法通行。台湾集集大地震中东丰桥产生了10 ～ 20 cm 的大的竖向位移并且在横向偏离30 ～50 cm。PCI 梁因大的横向移动脱离支座。汶川地震中百花大桥主梁均发生横、纵向移位及碰撞( 图5) 。