張迪 孫英博

（鄭州大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南 鄭州 450000）

自然災(zāi)害對(duì)人類生存和發(fā)展的危害日趨嚴(yán)重 地震因其發(fā)生的突然性和巨大破壞力而被列為各種自然災(zāi)害之首。我國(guó)位于世界兩大地震帶:環(huán)太平洋地震帶和歐亞大陸地震帶間，板內(nèi)地震也十分活躍，因此，地震頻繁發(fā)生。橋梁是生命線工程的重要組成部分，是交通運(yùn)輸?shù)臉屑~工程，在抗震救災(zāi)中處于極其重要的地位。因此，如何提高橋梁的抗震能力，使橋梁在地震時(shí)能起到安全疏散、避難的作用，地震后確保抗震救災(zāi)重建家園的交通需要，是橋梁工程中的重要研究課題。1971年美國(guó)圣費(fèi)爾南多((San Fernado)地震，僅6.6級(jí)，;接著1989年美國(guó)洛馬·普里埃塔((Loma Preta)地震，為7.0級(jí)，;1994年諾斯雷奇(North-ridge)地震，亦僅為6.7級(jí)，;日本阪神地震，震級(jí)為7.2級(jí)，這四次地震都造成了大量高速公路及高速鐵路橋隧的毀壞，使經(jīng)濟(jì)遭受巨大損失.如都以當(dāng)時(shí)的幣值為準(zhǔn)，這四次中等強(qiáng)度的地震導(dǎo)致城市經(jīng)濟(jì)總損失相應(yīng)為(以美元計(jì)):10億，70億，200億，1000億.

我國(guó)公路行業(yè)目前正在執(zhí)行的《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》CJTJ 004- 89)采用單一的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有采取足夠的構(gòu)造措施來(lái)保證橋梁結(jié)構(gòu)的整體延性，也沒(méi)有采用能力設(shè)計(jì)的思想來(lái)防止橋墩等構(gòu)件的剪切破壞。隨著我國(guó)90年代經(jīng)濟(jì)起飛，交通事業(yè)迅猛發(fā)展，特別是高速公路的興建、跨越大江、大河的大跨橋梁、大型立交工程以及城市中大量高架橋的興建，規(guī)范已大大不能適應(yīng).因此，對(duì)于我國(guó)地震區(qū)的已修建橋梁，按照更為先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行抗震性能評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)的結(jié)果采取相應(yīng)的抗震加固措施，就顯得十分必要。

1 橋梁抗震加固現(xiàn)狀

針對(duì)橋梁在地震中的震害類型，目前，國(guó)內(nèi)外橋梁抗震加固主要采取以下技術(shù)措施:(1)在伸縮縫、鉸和梁端等上部接縫處采用拉桿、擋塊或者增加支承面寬度等措施，以防止落梁震害的發(fā)生; (2)增加鋼筋混凝土橋墩的橫向約束，提高其抗彎延性和抗剪強(qiáng)度，防止橋墩彎曲和剪切震害;(3)采用減隔震技術(shù)及專門的耗能裝置，提高橋梁的抗震性能。例如采用鉛芯橡膠耗能支座等。

目前，在橋梁抗震研究方面處于領(lǐng)先水平的是美國(guó)和日本。1971年San Fernando地震使加州Golder州際高速公路上多座橋梁受到損害，用于橋梁修復(fù)的費(fèi)用達(dá)到了1億美元。此次地震后，美國(guó)加州交通局開始啟動(dòng)橋梁抗震加固計(jì)劃，加固計(jì)劃分為三個(gè)階段進(jìn)行，第一個(gè)階段的主要的目的是加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，以抵抗豎向加速度，以防止上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件從支承上滑落。這一階段在1989年基本完成，對(duì)全州公路系統(tǒng)中大約1 260座橋梁進(jìn)行了加固，投資額超過(guò)了5 500萬(wàn)美元。后兩個(gè)階段是同時(shí)進(jìn)行的，其目的是提高墩柱的抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度及延性、提高蓋梁、上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與橋臺(tái)的承載能力，提高節(jié)點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度。日本1971年以后，數(shù)次對(duì)公路橋梁地震震害進(jìn)行調(diào)查，多次采取抗震加固對(duì)策，直到1995年，重點(diǎn)一直是防止落梁構(gòu)造。1995年阪神大地震之后，日本也開始重視基礎(chǔ)和橋墩的抗震加固。近年來(lái)他們做了許多開創(chuàng)性的工作，例如橋梁全橋模型的多振動(dòng)臺(tái)模擬地震試驗(yàn)，橋梁上下部結(jié)構(gòu)相互作用力學(xué)模型，非線性地震反應(yīng)分析方法等，并將所取得的成果應(yīng)用于工程實(shí)際，制定出橋梁的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范。

國(guó)內(nèi)在對(duì)鋼筋混凝土橋梁的抗震加固性能研究中，同濟(jì)大學(xué)作過(guò)一些墩柱加固后的室內(nèi)試驗(yàn)研究包括橋墩延性與變形能力的研究;橋梁結(jié)構(gòu)減、隔震與結(jié)構(gòu)控制研究(包括抗震支座及緩沖橡膠檔塊);深人完善大跨度橋梁空問(wèn)非線性地震反應(yīng)分析方法，特別是結(jié)構(gòu)邊界(支承)條件的非線性性質(zhì)，主橋與引橋藕連振動(dòng)，橋跨連接部位變形性能等;而在具體的抗震加固實(shí)際工程應(yīng)用中，南京長(zhǎng)江大橋在1977一1994年期間進(jìn)行了抗震加固，加固的對(duì)象是支座、防落梁措施和可液化砂土。我國(guó)鐵道部于1999頒布了《鐵路橋梁抗震鑒定與加固技術(shù)規(guī)范》，適用范圍為梁式橋。

目前，國(guó)外在對(duì)鋼筋混凝土柱的抗震加固中，常用的技術(shù)有:鋼套管外包加固、混凝土加大截面加固、FRP系列復(fù)合材料加固。到目前為止用得最多的還是鋼套管外句加固?？傊瑥牧W(xué)性能、經(jīng)濟(jì)效益等方面綜合考慮，現(xiàn)有橋梁在避震方面仍需很大的改進(jìn)。

2 展望

2.1 美國(guó)、日本、歐洲橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造都比較重視。與之相比，我國(guó)橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)條款比較粗糙。導(dǎo)致橋梁抗震設(shè)計(jì)中有許多問(wèn)題不能定量描述。

2.2 遭受嚴(yán)重破壞和倒塌的橋梁結(jié)構(gòu)，絕大部分是源于落梁和抗彎延性不足。因此，則在原有規(guī)范的基礎(chǔ)上，也相應(yīng)地對(duì)保證橋梁結(jié)構(gòu)整體的延性能力，并通過(guò)設(shè)計(jì)和構(gòu)造保證橋梁結(jié)構(gòu)的整體延性能力，為了保證鋼筋混凝土梁橋結(jié)構(gòu)的整體延性能力目前通常的做法是增加防落梁構(gòu)造措施和在預(yù)期出現(xiàn)塑性鉸的關(guān)鍵部位(鋼筋混凝土橋墩的墩底和墩頂局部范圍內(nèi))增加橫向約束，以提高橋墩的抗彎延性和抗剪強(qiáng)度。

2.3 常用避震設(shè)備均是采用建筑力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但由于其成本較治理效果差，僅可作為一種輔助措施。因此，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，抗壓能力強(qiáng)，堅(jiān)固耐用，力學(xué)支撐能力強(qiáng)，工作和運(yùn)行效率高使用壽命長(zhǎng)的公路橋梁避震支座，具有廣泛的市場(chǎng)前景。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外橋梁抗震加固技術(shù)已經(jīng)有了快速的發(fā)展，但由于橋梁結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，橋梁抗震技術(shù)還不完善，橋梁抗震技術(shù)還需要從事該領(lǐng)域的學(xué)者不斷完善與發(fā)展。

[1] 公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ 004-89 )

[2] 橋梁抗震的研究進(jìn)展 王克海，李茜。