汶川地震桥梁抗震的设计思考
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摘要：桥梁是交通的枢纽，必须防止地震带来的桥梁损坏。本文简要分析了地震给桥梁带来的破坏，并分析了震害的原因，其大概可分为支承连接件失效，下部结构失效和软弱地基失效等三个方面。最后作者详细地从结构设计角度，即基础，桥台，桥墩，支撑连接的构建和上部结构等五个方面提出了提高桥梁抗震能力的设计措施。
关键词：桥梁；地震；抗震；措施
Abstract: the bridge is traffic hub, must prevent earthquake brings the bridge. This paper briefly analyzes the earthquake damage to the bridge, and analyzes the causes of the earthquake damage, its probably can be divided into supporting fittings failure, the failure of the structure and the weak foundation three aspects such as the failure. In the end, the author detailed view of design from the structure, namely the foundation, the abutment, bridge and support the construction of the upper structure and connection in five aspects such as bridge are put forward to improve the ability of the seismic design measures.
Keywords: bridge; The earthquake; Seismic; measures
中图分类号： TU973+.31 文献标识码：A文章编号：
一、 桥梁的震害原因
国内外学者对桥梁震害的调查研究结果表明，现在桥梁的破坏大多沿顺桥向和横桥向发生，而顺桥向震害尤其严重，分析其破坏原因主要表现在以下几个方面
（一） 地震位移造成的梁式桥梁上部活动节点处因盖梁宽度设置不足导致落梁或梁体相互磁撞引起的破坏，而对拱式结构则主要表现在拱上建筑和腹拱的破坏，拱圈在拱顶，拱脚产生的破损裂缝，甚至整个隆重起变形。
（二） 由于地基上的地震液化影响，同样加大了地震位移的影响，进而放大了结构的振动反应，使落梁的可能性增大，当采用排架桩基础时，则使桩基的承载力降低，从而造成与地震反应无关的过大的载力降低竖向和横向位移，而简支梁桥对此尤为明显，另外，由于地基软弱，地震时当部分地基液化失效后引起的结构物的整体倾斜，下沉等严重变形，进而导致结构物的破坏，震害较重。
（三） 支座破坏，在地震力的作用下，由于支座设计没有充分考虑抗震要求，构造上连接与支挡等构造措施不足，或由于某些支座型式材料的上缺陷等因素，导致了支座发生过大的位移和变形，从而造成如支座锚固螺栓拔出，剪断，活动支座脱落及支座本身上构造上的破坏等，并由此导致结构力的传递形式的变化，进而对结构的其他部位产生不利的影响。
（四） 软弱的下部结构破坏，即由于桥梁下部结构不足以抵抗其自身的惯性务和支座传递的主梁的地震力，导致结构下部的开裂，变形和失效，甚至倾震，并由此引起全桥的严重破坏。
（五） 在松软地基上的桥梁，特别是特大桥，大中桥，地震时往往发生在河岸滑移，使桥台向河心移动，导致全桥长度的缩短，这类震害是比较严重的。
（六） 另外桥梁结构的震害还表现在如结构构造及连接不当造成的破坏，桥台台后填土位移过大造成桥台沉降或斜度过大造成桥墩台承受过大的扭矩而引起的破坏等原因。
二、 地震对桥梁的破坏分析
当地震发生时，首先会对场地和地基产生破坏。由于地基软弱，地震时会使部分地基液化失效，导致基础发生沉降或滑移，桩基础也随之发生剪断，倾斜破坏，最后引起墩台倾斜，倒塌或挫断，进而导致结构物的破坏，这是导致桥梁结构破坏的重要因素。地震时，桥台填土的纵向土压力增大，造成桥台有移动的趋势，建造在液化土上的桥台还可能发生垂直沉陷，使桥台承受过大的扭矩而产生破坏，地震还会普遍的造成墩桩的破坏，主要表现在：弯曲强度不足，纵筋搭接区的抗剪切强度以及抗弯能力不足。
桩墩的破坏往往引起像落梁乃至整个结构的倒塌等一系列的连锁反应，地震造成上，下部结构的相对位移过大将导致锚固螺栓拔出或剪断，使支撑连接构件失效，还可能导致结点区域产生破坏，使上，下部间的相对位移进一步加大，相邻梁体之间发生撞击，撞击破坏过大会造成落梁的发生。
大量震害表明，桥梁结构的破坏主要发生在桥墩上，其破坏主要源于设计和构造两方面的缺陷，具体包括以下方面
（一） 墩柱设计抗剪强度不足，主要是横向约束箍筋配置不足，致使脆性的剪切破坏先于延性的弯曲破坏出现。
（二） 墩柱设计延性不足，主要也是机警向约束箍筋配置不足。
（三） 构造缺陷。主要包括横向约束箍筋数量不足和间距过大，不足以约束混凝土和防止纵向受压钢筋屈曲，纵向钢筋焊接强度不够或搭接失效。纵筋在桥墩中过早切断，纵向钢筋和横向箍筋锚固长度不足，箍筋端部没有做成弯钩等，这些构造缺陷，往往使得桥墩的强度和延性达不到预期的设计要求。
（四） 活动支座是梁式桥抗震中一个最薄弱的环节，调查表明，当烈度大于或等于7度时，摆相式支座，滚动式支座普遍会出现失稳，倾倒，脱落的现象。
四、 桥梁的抗震设计措施
随着人们对地震作用及震害机理认识越来越深，桥梁抗震设计措施也越来越全面，在设计中，尽量避免高墩与大跨的结合，桥梁应该体形简单，自重轻，刚度和质量分布均匀。
（一） 基础抗震措施。桥梁位置应选在地质良好的河段，如果必须通过稳定性差的软土地基时，应尽量采用桥梁中线与河流正交，以减小地震产生的河岸滑移，应加强基础的整体性和刚度并可采取合理调协桥洞等措施减轻上部荷载，双防止地震引起不均匀变形。
（二） 桥台抗震措施。桥台胸墙应适当并增加配筋。在梁与梁之间应设置弹性垫块，以减轻地震的冲击力，当桥位处于液化土或软土地基时，应适当增加桥长，使桥台坐落到稳定的河崖上，在地基条件好的情况下，应尽量采用整体性强的方法。
（三） 桥墩抗震措施。将桥墩某些部位设计成具有足够的延性，在强震作用下该部位能形成稳定的延性塑性铰，利用弹塑性变形来耗散地震力，延长结构的振周期。对于较高的排架桥墩，采用钢筋混凝土结构，截面设计成空心，并适当加大桩，桩直径，或采用双排的柱式墩，墩间庆增设横系梁以减少墩柱横向位移，提高其抗弯延性和抗剪强度，在桥墩塑性铰区域内应加强箍筋位置，为了给墩桩提供足够的约束，墩柱设计中应尽可能的使用螺旋形箍筋。
（四） 支撑连接构件抗震措施。对简支桥梁结构应加强桥面的连续构造，为防止主梁发生位移落梁，应提供足够的加固宽度，还应适当加宽墩台顶盖梁及支座的宽度，并增设隔挡装置以防止位移，对采用塑性支座而无固定支座的桥跨，橡胶支座具有一定的消能作用，还应加设防移角钢或设置挡轨。选用伸缩缝时，尽量采用连续的桥跨代替简支梁跨越来越减少伸缩缝的数量，以减小落梁的可能性，并充分考虑其变形能力能够满足地震产生的位移。
上部结构抗震措施。加强上部结构的整体性，能有效限制其位移，防止落梁，提高桥梁上部结构抗震能力，通常在梁底部加焊钢板，或采用拉杆，钢筋砼挡块，锚杆等纵，横向约束装置限制梁的位移。桥梁的销钉，支座锚栓，剪力键等应有足够的强度，梁端至墩台帽或盖梁边缘的距离必须满足地震时位移的要求，对于跨径较大的桥梁，为减少伸缩缝，可用连续梁替代简支梁，并宜采用箱型截面。
结束语
桥梁结构有效的抗震措施还有许多，作为桥梁研究人员，我们在桥梁设计过程中应不断总结分析，掌握结构的地震反应和特性，提出更多更有效的提高桥梁抗震性能的措施，进一步提高和完善桥梁的安全性，耐久性，适用性和经济性，尽可能降低震害带来的损失，并为震后灾区的救振动和重建工作提供便利。
参考文献
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[3]叶爱君，桥梁抗震[M]，北京，人民交通出版社，2001。