摘 要：文章結(jié)合橋梁震害實(shí)際情況，分析了橋梁震害的多種成因，同時(shí)有的放矢的提出了橋梁設(shè)計(jì)中的改善措施。 

　　 關(guān)鍵詞：梁橋；震害；成因；延性設(shè)計(jì)；改善 

　　 在近年發(fā)生的幾次特大地震災(zāi)害中，公路、橋梁、隧道等交通基礎(chǔ)設(shè)施往往遭到嚴(yán)重地震破壞，其中橋梁損毀往往最為嚴(yán)重。 

　　 眾所周知，陸路交通是抗震救災(zāi)的生命線，與居民住宅等建筑物的破壞不同，地震災(zāi)害中直接發(fā)生在橋梁上的人員傷亡一般并不多，但是由于交通生命線損毀、中斷而造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡等“次生災(zāi)害”則巨大而不可估量。 

　　 陸路交通全部中斷致使救援人員、尤其是大型救援機(jī)械設(shè)備不能及時(shí)到位，為后續(xù)搶險(xiǎn)救災(zāi)工作造成了困難和阻礙，同時(shí)嚴(yán)重影響到災(zāi)后重建和災(zāi)區(qū)正常生產(chǎn)生活。此外，由于公路交通設(shè)施在地震中受災(zāi)特別嚴(yán)重，特別是受橋梁等控制性工程和沿線地質(zhì)災(zāi)害的影響，損毀大中型橋梁的修復(fù)重建往往耗時(shí)較長(zhǎng)、具有相當(dāng)難度，成為道路恢復(fù)通車的控制性工程。 

　　 1995年阪神地震后，日本一位專家曾指出，阪神地震之所以造成前所未有的慘重經(jīng)濟(jì)損失，除震級(jí)大、預(yù)報(bào)不力外，關(guān)鍵是生命線系統(tǒng)的脆弱性加重了災(zāi)情；地震后橋梁嚴(yán)重破壞造成公路中斷，交通處于“死亡”狀態(tài)。因此，我們必須關(guān)注交通生命線的地震安全問(wèn)題。 

　　鋼筋混凝土梁橋震害 

　　上部結(jié)構(gòu)墜毀、撞擊破壞 

　　 上部結(jié)構(gòu)通常十分堅(jiān)固，被設(shè)計(jì)成橋梁體系中一個(gè)較強(qiáng)的環(huán)節(jié)，在地震期間基本上保持彈性。地震作用下橋跨在縱向位移過(guò)大、超過(guò)支座長(zhǎng)度，使得落梁墜毀成為常見(jiàn)的橋梁破壞形式。 

　　 通常橋梁上部結(jié)構(gòu)落梁墜毀和撞擊損壞，是由地面運(yùn)動(dòng)引發(fā)下部結(jié)構(gòu)的搖動(dòng)和不同橋墩柱的運(yùn)動(dòng)相異，或是由于相鄰橋段伸縮縫處相互撞擊引起的。 

　　 梁體墜毀下落以順橋向占絕大多數(shù)，梁在順橋向發(fā)生墜落時(shí)，時(shí)常與橋墩發(fā)生撞擊，給下部結(jié)構(gòu)帶來(lái)巨大破壞。 

　　支座、伸縮縫等支撐連接部件破壞移位 

　　 橋梁支座、伸縮縫和掛梁懸掛節(jié)點(diǎn)等支撐連接部件是橋梁結(jié)構(gòu)體系中抗震性能比較薄弱的環(huán)節(jié)。 

　　 橋梁伸縮縫能解決橋梁混凝土溫度變化、及荷載作用等產(chǎn)生的漲縮作用，滿足橋梁變形要求的同時(shí)，也保證行車順暢，但其存在同時(shí)造成結(jié)構(gòu)的不規(guī)則、不均一，地震力作用導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)的位移，都能造成伸縮縫的變形和破壞。 

　　 支座能將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞給下部、同時(shí)能在一定程度上減小橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，但地震作用下橋梁支座的橡膠體分層破壞和移位破壞都是不可恢復(fù)的嚴(yán)重橋梁震害。 

　　下部結(jié)構(gòu)破壞 

　　 鋼筋混凝土墩柱的大量損壞是地震中橋梁破壞的最主要形式，可以說(shuō)橋梁的震害主要是墩柱的破壞，如橋墩彎曲延性、抗彎能力不足造成的橋墩變形、保護(hù)層剝落等破壞，橋墩剪切或彎剪等脆性斷裂破壞甚至完全倒塌等。 

　　 橋臺(tái)設(shè)計(jì)一般具有很好的穩(wěn)定性，地震中橋臺(tái)基本上未發(fā)現(xiàn)發(fā)生較大整體位移的情況，,這在很大程度上保證了中、小長(zhǎng)度橋梁的抗震性能。但橋臺(tái)胸墻強(qiáng)度不足、破壞導(dǎo)致落梁的情況必須引起高度重視。 

　　 此外，墩臺(tái)擋塊在地震中破壞普遍，并且破壞后上部梁體發(fā)生橫向移位乃至落梁，后果較為嚴(yán)重。 

　　橋梁震害原因分析 

　　 地震危害性即工程結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)和破壞程度，包含地震危險(xiǎn)性及結(jié)構(gòu)易損性兩個(gè)方面，其中地震危險(xiǎn)性是地震從發(fā)生、傳播過(guò)程到場(chǎng)地條件的影響所造成的橋址環(huán)境危險(xiǎn)程度，結(jié)構(gòu)易損性則是從橋梁選址、橋梁設(shè)計(jì)到橋梁施工一系列建設(shè)行為所形成的橋梁自身固有特性。 

　　 地震中橋梁破壞的原因具體可歸納如下： 

　　 不良地質(zhì)條件 

　　 震害統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在好的和比較好的地基條件下，橋梁震害程度明顯較輕，但在不良地基上，即使在相對(duì)低烈度條件下，震害往往較為嚴(yán)重�？梢�(jiàn)，橋梁震害程度不僅取決于地震烈度，很大程度上還取決于橋址地基條件。 

　　 在強(qiáng)烈地震下，地形地貌發(fā)生劇烈的變化，如地裂、斷層等導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的破壞；地基發(fā)生砂土液化、地基失效、橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)發(fā)生較大沉降或不均勻沉降等均可造成橋梁破壞。 

　　 橋墩設(shè)計(jì)和構(gòu)造上的缺陷 

　　 橋墩基礎(chǔ)種類的不同對(duì)于橋墩的震害率和震害程度有著重要的影響，一般來(lái)說(shuō)，樁基礎(chǔ)優(yōu)于淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)。墩體構(gòu)造和結(jié)構(gòu)形式不同，其抗震能力也有很大差異，橫向雙墩優(yōu)于橫向單墩，實(shí)體橋墩優(yōu)于薄壁空心墩。 

　　 橋墩設(shè)計(jì)和構(gòu)造僅考慮了結(jié)構(gòu)靜態(tài)的受力，而對(duì)結(jié)構(gòu)的變形能力和耗能能力沒(méi)有進(jìn)行充分考慮，導(dǎo)致墩柱在強(qiáng)烈地震作用下，往往因?yàn)閺澢�延性不足和塑形鉸區(qū)抗剪強(qiáng)度不足而發(fā)生彎剪破壞或剪切破壞。 

　　 橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力或變位超限 

　　 在地震力作用下，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，如蓋梁和塑形鉸節(jié)點(diǎn)的大量破壞、橋梁墩臺(tái)橫向擋塊的破壞、橋臺(tái)胸墻的剪切破壞等。 

　　 曲線橋梁本身動(dòng)力特性較為復(fù)雜，受雙向地震力作用時(shí)，上部結(jié)構(gòu)的重心偏離橋墩附加彎矩作用明顯，特別是在豎向地震和雙向水平地震聯(lián)合作用下，曲線橋梁的反應(yīng)不對(duì)稱，其倒塌破壞可能性大大增加。 

　　橋梁抗震優(yōu)化設(shè)計(jì) 

　　 構(gòu)造設(shè)計(jì)優(yōu)先 

　　 抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)問(wèn)題是保證橋梁達(dá)到“中震可修，大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)的關(guān)鍵，恰恰也是當(dāng)前規(guī)范較薄弱、而且工程師往往忽略的關(guān)鍵。由于實(shí)際地震動(dòng)強(qiáng)度往往超過(guò)設(shè)計(jì)預(yù)期的地震動(dòng)水準(zhǔn)，所以，要保證橋梁的抗震性能，強(qiáng)度已不足以依靠，重要的是結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，如使塑性鉸區(qū)混凝土形成約束混凝土的縱筋和箍筋構(gòu)造，防止縱筋錨固失效的構(gòu)造，防止落梁的構(gòu)造等等。 

　　 橋梁選址及形式選用審慎嚴(yán)謹(jǐn) 

　　 橋梁橋址場(chǎng)地及地質(zhì)條件必須能夠確保墩臺(tái)的整體穩(wěn)定性，在漫灘、山（河）谷修建橋梁時(shí)必須重視砂土液化問(wèn)題，必要時(shí)可以對(duì)不良土質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐翆蛹庸檀胧��?nbsp;

　　 曲線梁橋很多情況下對(duì)線型仍具有很好的適應(yīng)性，但應(yīng)視情況盡量選擇小橋長(zhǎng)、小跨度、 曲線連續(xù)梁、雙柱墩帶蓋梁的結(jié)構(gòu)形式。盡量避免采用連續(xù)曲線剛構(gòu)形式,特別是當(dāng)曲率半徑較小時(shí)，因地震時(shí)橋墩承受復(fù)雜的彎、剪、扭共同作用，其破壞風(fēng)險(xiǎn)仍很大。 

　　 減隔震措施選用恰當(dāng)高效 

　　 現(xiàn)行《抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》為延長(zhǎng)橋梁結(jié)構(gòu)周期、消耗地震能量、降低結(jié)構(gòu)對(duì)震害的響應(yīng)，對(duì)橋梁減隔震設(shè)計(jì)進(jìn)行了專項(xiàng)規(guī)定。 

　　 其中減震指采取措施降低地震作用下支座等構(gòu)件的連接剛度，減震技術(shù)的基本思想就是將地震振動(dòng)頻率帶與建筑物固有震動(dòng)頻率帶分隔開(kāi)，吸收地震震動(dòng)的能量，減弱地震對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，目前分為積層橡膠技術(shù)和減震器兩大類。 

　　 隔震指地震過(guò)程中通過(guò)增加結(jié)構(gòu)彈性和能量耗散來(lái)減少作用于結(jié)構(gòu)的地震力，如支座等構(gòu)件發(fā)生有效阻尼耗能，最大程度減少結(jié)構(gòu)對(duì)地震能量的吸收，增加彈性使得結(jié)構(gòu)的自振周期增大，可明顯減少地震力。通過(guò)調(diào)整隔震器的阻尼和能量耗散性能，可以將橋梁上、下部結(jié)構(gòu)間的相對(duì)位移控制在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。目前，最理想、最常見(jiàn)的隔震裝置就是隔震支座。 

　　 提高橋墩延性能力 

　　 從破壞的橋墩、蓋梁來(lái)看，直接剪切破壞或形成彎曲塑性鉸后的彎剪破壞現(xiàn)象較為多見(jiàn)，主要原因是對(duì)構(gòu)件抗剪強(qiáng)度計(jì)算重視不夠，設(shè)計(jì)橋墩橫向箍筋和縱向鋼筋的錨固應(yīng)注意滿足規(guī)范要求，如箍筋在端部完成135°彎鉤并伸入混凝土核心，橋墩中的箍筋間距和體積配筋率也應(yīng)滿足規(guī)范要求。橋墩局部塑形鉸區(qū)體積配筋率的提高，對(duì)橋梁整體造價(jià)影響甚微，但是意味著結(jié)構(gòu)整體延性的提高。 

　　 此外，應(yīng)重視系梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及施工，系梁在抗震中起到的作用不容忽視，系梁施工時(shí)候應(yīng)和橋墩或樁基一次性澆注，并有足夠數(shù)量和長(zhǎng)度的鋼筋連接錨固，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性。 

　　 墩臺(tái)擋塊適當(dāng)加強(qiáng) 

　　 設(shè)計(jì)中應(yīng)適當(dāng)加大擋塊厚度及擋塊主筋直徑，其配筋必須注意具備足夠錨固長(zhǎng)度，豎向深入到（蓋梁）內(nèi)部。且在擋塊與梁體之間設(shè)緩沖橡膠墊塊。此外，還需注意加強(qiáng)擋塊和蓋梁的連接處構(gòu)造，如考慮在擋塊和蓋梁連接處設(shè)置合適的梗腋加強(qiáng)連接處的剛度。 

　　 橋面連續(xù)多跨長(zhǎng)簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)時(shí)，因橋臺(tái)對(duì)其地震縱向位移約束較弱，應(yīng)特別重視縱向防落梁設(shè)計(jì)，如在每一跨（蓋梁）處均設(shè)置防落梁的縱向擋塊，對(duì)特長(zhǎng)大橋梁還可在中部伸縮縫處設(shè)置縱向允許位移較大的約束平臺(tái)，以防止因碰撞等造成縱向位移累加，照成橋梁墜毀。 

　　 以上構(gòu)造措施對(duì)保證橋梁在不可預(yù)期的“ 大震” 下的抗震能力非常重要，同時(shí)其造價(jià)相對(duì)橋梁總投資影響幾乎可以忽略，設(shè)計(jì)中應(yīng)予以充分考慮。