公路桥梁抗震与减震关键技术研究

1、震后交通基础设施重建技术系列指南之四公路桥梁抗震性能评价与抗震技术指南 TOC o 1-5 h z 总则1. HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 术语与符号2. HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1术语2. HYPERLINK l bookmark8 o Current Document .2主要符号3. HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 桥梁抗震性能评价的原则和等级标准5. HYPERLINK l bookmark12 o Current Docum

2、ent 桥梁抗震设防标准5. HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 桥梁抗震性能评价的等级标准6. HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 桥梁抗震性能评价的流程和方法7. HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 桥梁抗震性能评价的流程7. HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 桥梁抗震性能一级评价方法1.0 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 桥梁抗震性能二级评价方法

3、1.1 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 桥梁结构部位的抗震性能评价1.3 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 一般规定1.3. HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 场地液化可能性评价1.4 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 地基基础抗震性能评价1.6 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 桥台抗震性能评价1.7 HYPERLINK l bookmark4

4、2 o Current Document 桥墩抗震性能评价1.8 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 梁部抗震性能评价2.3 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 支座、伸缩缝的抗震性能评价2.4 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 桥梁抗震构造措施评价2.5 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 一般规定2.5. HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 防落梁构造

5、2.6. HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 限制位移装置3.0. HYPERLINK l bookmark92 o Current Document 连接构造3.0. HYPERLINK l bookmark94 o Current Document 其他构造措施3.1. HYPERLINK l bookmark96 o Current Document 既有桥梁抗震加固技术3.1 HYPERLINK l bookmark98 o Current Document 一般规定3.1. HYPERLINK l bookmark100 o Curre

6、nt Document 桥梁场地加固3.3. HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 基础加固3.6. HYPERLINK l bookmark104 o Current Document 桥台加固3.8. HYPERLINK l bookmark106 o Current Document 墩柱的加固4.0. HYPERLINK l bookmark108 o Current Document 盖梁、节点区加固4.2 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document 支座、伸缩缝及防落梁措施抗震加固4.4减隔震

7、加固技术4.8上部结构加固4.9.8、基于性能（多水平性能目标）的既有桥梁抗震性能评价501总贝U1.0.1为了贯彻执行中华人民共和国防震减灾法并实行以预防为主的方针，统一既有公路桥梁抗震性能评价与抗震加固的技术要求，更好地发挥公路运输及其在抗震救灾中的作用，特制定本指南。1.0.1既有公路桥梁有相当一部分未考虑抗震设防，有些虽然考虑了抗震设防，但与现行中国地震动参数区划图(GB18306-200)的规定相比，并不能满足相应的设防标准的要求，而且随着抗震理论水平的发展和震害经验的不断总结，抗震设计规范也进行了改进。对既有桥梁抗震性能进行评价并采取相应的抗震加固措施，是减轻桥梁结构的地震灾害，更

8、好地发挥公路运输及其在抗震救灾中的作用的重要手段。1.0.2本指南适用于抗震设防地震动峰值加速度为0.05g、0.10g、0.15g、0.20g、0.30g和0.40g地区的未经抗震设计的常规公路桥梁。当既有桥梁所在地区抗震设防标准提高或地震后已经出现病害时，也应按照本指南进行抗震性能评价与抗震加固。抗震设防地震峰值加速度大于0.40g地区的桥梁和行业有特殊要求的大跨度或特殊桥梁，其抗震性能评价方法和抗震加固措施应作专门研究。1.0.2对既有公路桥梁进行抗震性能评价和抗震加固时，本指南适用范围与现行公路桥梁抗震设计规范相同。1.0.3按本指南进行抗震性能评价与加固后的桥梁，当遭受桥梁设计基准期

9、内发生概率较高的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用，当遭受桥梁设计基准期内发生概率较低的罕遇地震影响时，应保证不致倒塌或产生严重结构损伤，经加固修复后仍可继续使用。1.0.3对既有公路桥梁进行抗震性能评价和抗震加固后，其抗震设防标准应与现行公路桥梁抗震设计规范的规定相同。1.0.4抗震设防地震动参数必须按国家规定的权限审批、颁发的文件(图件)确定。一般情况下，抗震设防地震动参数可采用中国地震动参数区划图(GB18306-2001)的地震动参数。对已作过专门地震安全性评价的桥址，应采用批准的抗震设防烈度或设计地震动参数值。1.0.4地震动参数区划图的规定是为一般工程提供抗震设防要求

10、，而抗震设防地震峰值加速度大于0.40g地区的桥梁和行业有特殊要求的大跨度或特殊桥梁，应对其桥址进行专门的地震安全性评价。中国地震动参数区划图(GB18306-200)给出了II类场地50年超越概率为10%勺峰值加速度分区图,分区值为0.05g,0.05g,0.10g,0.15g,0.20g,0.30g,0.40g。形式上相当于在原烈度区划图中增加了VII度半和VIII度半两档。1.0.5验算公路桥梁的抗震强度、变形和稳定性时，应按照本指南第四章规定的方法进行。1.0.5对既有公路桥梁进行抗震性能评价和抗震加固时，其抗震强度、变形和稳定性的验算方法应根据桥梁的具体情况，选用本指南给出的一个或几

11、个方法进行。1.0.6处于地震区的公路桥梁，应按照本指南第六章规定的方法进行抗震构造措施的评价。1.0.7立体交叉的跨线工程，对其进行抗震性能评价和抗震加固时不应低于线下工程抗震设防的要求。1.0.7避免地震时上部桥梁结构的破坏对线下工程造成影响。1.0.8对公路桥梁进行抗震性能评价时，除应符合本指南外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。1.0.8对既有公路桥梁进行抗震性能评价和抗震加固时应遵守的有关规定，主要包括：抗震主管部门发布的有关通知；现行公路桥梁设计规范中，关于公路桥梁设计的原则、术语和符号的规定；静力设计的荷载取值、材料性能计算指标等。2术语与符号2.1术语抗震性能评价sei

12、smicperformanceassessment按确定的抗震设防标准，对结构在现有状况下的安全性进行评估。抗震加固seismicretrofit对安全性不足的结构采取加固措施，以满足规定的抗震设防要求。抗震设防地震动参数seismicfortificationparametersofgroundmotion抗震设防地震动参数必须按国家规定的权限审批、颁发的文件(图件)确定。抗震设防地震动峰值力口速度seismicfortificationpeakaccelerationofgroundmotion抗震设防地震动峰值加速度一般由中国地震动参数区划图(GB18306-2001)的地震动峰值加速度

13、确定。抗震设防标准seismicfortificationcriterion衡量抗震设防要求的尺度，由抗震设防地震动参数和公路桥梁使用功能的重要性确定。地震作用earthquakeaction由地震动引起的结构动态作用，包括水平地震作用和竖向地震作用。地震影响effectsofearthquake由地震动引起的作用于桥梁结构上的惯性力、土压力、水压力以及地基液化、滑移等影响的总称。液化liquefaction因地震动造成覆盖土内孔隙水压急剧上升，饱和砂土失去抗剪强度，土体的构造发生破坏而出现的破坏现象。抗震概念设计seismicconceptualdesign根据地震灾害和工程经验等所获得的基

14、本设计原则和设计思想，进行桥梁结构总体布置并确定细部构造的过程。减隔震技术seismicisolationmethod在桥梁上部结构和下部结构或基础之间设置隔震支座，以增大原结构体系周期和阻尼，减小输入到上部结构的能量，达到结构预期防震的要求。能力设计capacitydesignmethod对可能出现塑性钱的构件，为确保非塑性校区不发生塑性变形和剪切破坏，必须对非塑性校区进行加强设计，以保证非塑性校区的能力高于塑性校区。抗震措施seismicfortificationmeasures除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施。抗震构造措施detailsofseismicdes

15、ign根据抗震概念设计原则，一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。2.2主要符号材料性能和抗力Vn桥墩截面总的抗剪切强度Vc桥墩截面混凝土提供的剪切强度Vs桥墩截面横向钢筋提供的剪切强度Vc桥墩截面混凝土提供的名义抗剪应力_.fc混凝土圆柱体抗压强度fyh桥墩箍筋的设计强度fy桥墩纵筋屈服应力几何参数Ae有效剪切面积Ag立柱横截面的毛面积Av桥墩同一截面上箍筋的总面积S箍筋的间距D沿计算方向墩柱的宽度ds纵筋直径a简支梁梁端至墩、台帽或盖梁边缘的距离L简支梁的计算跨径计算参数d桥墩的需求位移延性系数钢筋混凝土桥墩的位移延性系数c墩顶的极限位移y墩顶的屈服位移p墩顶的塑性位移

16、y延性构件临界截面的屈服曲率u延性构件临界截面的极限曲率p延性构件临界截面的塑性曲率lP等效塑性钱的长度p墩柱的塑性转角3桥梁抗震性能评价的原则和等级标准桥梁抗震设防标准待评价的公路桥梁应根据路线等级及桥梁的重要性和修复（抢修）的难易程度，分为A类、B类、C类、D类四个抗震设防类别。A类桥梁是指位于高速公路和一级公路上的主跨径超过150米的特大型桥梁（不含引桥及引道），B类桥梁是指高速公路和一级公路上的除A类以外的桥梁及二级公路上的大桥、特大桥等，C类桥梁是指属A、B、D类以外的公路桥梁，D类桥梁是指位于三、四级公路上的抗震次要的桥梁。不同类别的桥梁的设计基准期见表3.1.2规定。表3.1.2

17、不同重要性桥梁对应设计基准期重要性分级设计基准期A100B75C50D25待评价的公路桥梁抗震设防标准应符合如下规定：对于不同重要性的桥梁，按设计基准期内的风险概率采取相近的原则，规定如下设计地震：1、设计地震E1,设计基准期内超越概率为63.2%,即所谓的“小震”2、设计地震E2,设计基准期内超越概率为2%,即所谓的“大震”3、设计地震E3,设计基准期内超越概率为10%,即所谓的“中震”设防目标是：当遭受桥梁设计基准期内发生概率较高的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用，当遭受桥梁设计基准期内发生概率较低的罕遇地震影响时，应保证不致倒塌或产生严重结构损伤，经加固修复后仍可继续使用

18、。3.1.3对既有公路桥梁进行抗震性能评价和抗震加固时，其设防标准应与现行公路桥梁抗震设计规范的规定相同，对重要性程度不同的桥梁结构采用不同的地震动参数进行分级设防。公路桥梁抗震设防地震动峰值加速度应根据不同类别桥梁的设计基准期，依照其设计基准期的超越概率水平参照中国地震动参数区划图(GB18306-2001)的地震动峰值加速度(采用的概率水平为50年超越概率为10%确定。对重要性程度不同的桥梁结构采用不同的地震动峰值加速度进行抗震设防，这是分级设防的具体体现。公路桥梁抗震设防地震动峰值加速度与抗震设防烈度取值的对应关系，应符合表的规定。表3.1.5抗震设防地震动峰值加速度与抗震设防烈度的对应

19、关系地震动峰值加速度0.05g0.10g0.15g0.20g0.3g0.40g抗震设防烈度677度半88度半9对于A类特大型桥梁，应根据工程场地地震安全性评价技术规范(GB17741-2004)规定的II级地震安全性工作确定本指南所规定的抗震设防标准对应的超越概率水准的场地地震动参数并进行地震地质灾害评价。中国地震动参数区划图(GB18306-200D给出了II类场地50年超越概率为10%的峰值加速度分区图，为了顺利地与以往抗震设计规范衔接，本指南列出了地震动峰值加速度的分区值与原抗震设防烈度的对应关系。桥梁抗震性能评价的等级标准抗震性能评价工作级别的界定。为了提高工作效率、明确工作内容，根据

20、待评价桥梁的位置、规模、抗震设防水平及重要程度等条件将工作级别划分为以下三类：I级：专门研究。对于抗震设防地震峰值加速度大于0.40g的桥梁、行业有特殊要求的大跨度或特殊桥梁、综合重要程度很高的桥梁，其抗震性能评价方法应作专门研究。II级：需要评价。根据桥梁历史资料和现状，进行现场调查和分析，对桥梁抗震性能进行分析和判断。III级：不需评价。对于基本满足设防要求或抗震设防要求较低、桥梁规模较小、综合重要程度较低的桥梁，不需对其抗震性能进行评价，但应加强日常养护和管理。抗震性能评价工作级别的界定应按表3.2.1规定的项目进行。表3.2.1抗震性能评价工作级别界定表工作级别设防地震动参数桥梁规模抗

21、震设防水平重要程度跨度墩高车道结构功能影响I0.4g150m50m很高很高很高II0.1-0.4g20m2较低较高较高较高III0.1gIXCVIvnvnvrnvrnIXDVIvnvnvrnvrnIX既有公路桥梁的抗震构造措施评价标准，应与现行公路桥梁抗震设计规范保持一致，也可参考其他相关规范的规定。根据待评价桥梁实际构造措施的设置情况按以下规定确定项目评价结果：甲级：抗震构造措施的设置不低于现行规范要求，且目前状态良好；乙级：抗震构造措施的设置略低于现行规范要求，且目前状态良好；丙级：设置了抗震构造措施，但不满足现行规范要求，且部分功能失效；丁级：没有按现行规范要求设置抗震构造措施，或虽然设

22、置了抗震构造措施但全部功能失效。6.2防落梁构造简支梁梁端至墩、台帽或盖梁边缘应有一定的距离（如图6.2.1）,其最小值a（cm）除按现行规范评价外也可按下面公式评价：a700.5L,式中L是梁的计算跨径（m）。桥墩桥台吊梁图6.2.1梁端最小边缘距斜桥梁（板）端至墩、台帽或盖梁边缘的最小的距离（如图6.2.2）可按下面公式评价：a50L（sinsin（e）,式中L是上部结构的跨径（m）,斜交角，e是极限脱落角。图6.2.2斜交桥最小边缘距曲线桥梁端至墩、台帽或盖梁边缘的最小的距离(如图6.2.3)可按下面公式评价:E-in30,式中E0570,是上部结构端部向外侧的移动量的跨径cos(/2)

23、(m),是曲线梁的中心角。图6.2.3曲线桥最小边缘距6.2.1-6.2.3不同规范对梁端最小边缘距的几种取值情况比较见下图接 搭桥梁跨度L（米）其中a700.5L是日本新桥梁抗震设计规范的取值，a50L是我国现行公路工程抗震设计规范的取值情况。可以看出我国现行公路工程抗震设计规范关于a的取值对于40米以下跨径的桥梁明显偏小，因此本指南列出了日本规范的结果供参考使用。应按有关规范规定设置防落梁系统，以防止当结构体系伴随结构构件或地基的破坏而发生无法预测的破坏时，上部结构的跌落。防落梁措施时可以参照如下的典型形式，见图6.2.4a6.2.4c。桥台钢缆或钢棒缓冲材料桥台图 6.2.4a桥台处拉杆

24、式防落梁构造图624b桥台处挡块式防落梁构造图624c桥墩处拉杆式防落梁构造对防落梁构造进行具体评价时，应满足如下要求：1、防落桥构造的强度不低于其所承担的设计地震力，同时防落桥构造应不妨碍支座的变形；2、防止落桥构造应无损于支承的移动或回转等机能；4、防止落桥构造应能顺应垂直桥轴方向的移动；5、防止落桥构造应考虑到便于支承部分的维护管理；6、防止落桥构造的安装部分应能将作用于防止落桥构造上的地震力，切实地传递到上下部结构。6.2.6连续曲梁的边墩和上部结构之间宜采用锚栓连接，防止边墩与梁脱离。6.2.6本指南列举了防落梁措施的几种典型形式。还可以根据待评价桥梁防落梁措施设置的具体情况参照以上

25、原则进行评价。限制位移装置为防止结构相邻部件之间产生过大的相对位移，应根据待评价桥梁的具体情况，评价其限制位移装置。限制位移装置可以使用与以上防落梁装置相同的结构（图6.2.4a-6.2.4c）或使用类似图6.3.2的结构。行锚杆或销钉或工一二图6.3.2锚杆或销钉式限位装置对于斜桥、下部结构的顶部宽度狭窄的桥、一条支承线上支承点数量少的桥、由于液化流动使桥墩可能在垂直桥轴方向发生移动的桥，在其端支点处，除设置桥轴方向的防止落桥系统外，宜在梁与梁之间和梁与桥台胸墙之间加装橡胶垫或其它弹性衬垫，以缓和冲击作用和限制梁的位移。连续梁和桥面连续简支梁（板）桥，应采设置横向和（或）纵向挡块，以防止产生

26、较大的位移。-6.3.4使用横向和纵向限位装置可以实现桥梁结构的内力反应和位移反应之间的协调.一般来讲，限位装置的间隙小，内力反应增大，而位移反应减小；相反若限位装置的间隙大，则内力反应减小，但位移反应增大；横向和纵向限位装置的使用应使内力反应和位移反应二者之间达到某种平衡.另外桥轴方向的限位装置移动能力应与支承的变形能力相适应；限位装置必须无损于支承的移动或回转等功能；限位装置必须考虑到支承部分的维护管理；限位装置的设置不得有碍于防落梁构造机能的发挥。限制位移装置的目的之一是保证在中小地震作用下不因位移过大导致伸缩缝等连接部件发生损坏。连接构造对于不同的桥梁形式应根据待评价桥梁的具体情况，对

27、其抗震连接构造措施进行评价。连续梁桥宜采取使上部构造所产生的水平地震荷载能由各个墩、台共同承担的措施，以免固定支座墩受力过大。若连续梁的某一个桥墩在地震荷载作用下内力过大，则可能使整个桥梁结构的受力发生较大的变化。梁桥各片梁间应加强横向连接，以提高上部结构的整体性。当上部结构使用多片梁时，为避免在地震中各片梁之间发生分离，甚至边梁发生横向落梁，各片梁间应加强横向连接，以提高上部结构的整体性。当采用桁架体系时，应采取措施加强其横向稳定性。拱桥的横撑和斜撑应满足地震动力稳定性的要求。6.4.4-6.4.5桁架结构构件和拱桥的横撑或斜撑的稳定性十分重要。1995年日本兵库县南部地震时，有两座拱桥横撑

28、和斜撑发生了失稳，这一震害教训应引起重视。6.4.6应保证支座与构件之间有可靠的连接。6.4.6支座是桥梁上、下部结构之间的连接和传力部件，必须与上下部结构之间连接可靠，这样才能使其功能得到发挥。6.5其他构造措施6.5.1待评价桥梁也可以使用前面各节以外的用于减轻地震影响的构造或装置，但应对加装这些构造和装置的桥梁的抗震性能进行全面和细致的研究，保证这些装置功能的发挥，并且不应减弱其它抗震设计的能力。6.5.1考虑到可能出现新的抗震构造措施，本指南包括它们在桥梁抗震设计中使用后抗震性能的评价。7既有桥梁抗震加固技术一般规定根据抗震性能评价的结果和场地地震、结构以及社会问题等多方面的因素综合确

29、定是否进行抗震加固以及抗震加固的优先顺序。抗震性能评价的结果是确定是否进行抗震加固以及抗震加固优先顺序的重要因素，但场地强震发生的概率、结构的易损性、破坏的社会后果（交通密度、震后救援和紧急服务结构的重要性、替代线路的可行性等）等因素也要综合考虑。选择加固措施的原则应是降低桥梁结构发生倒塌或严重损坏的可能性。当选择加固措施时，应考虑结构的整体的抗震能力。在最终选择加固方案时主要考虑的应是经济和实用。因此，既有桥梁的加固类别分为以下四类：加固类别甲：按照甲方要求，加固桥梁的抗震性能水平高于现行抗震设计规范要求的抗震的性能水平；加固类别乙：以现行规范为标准，加固桥梁的抗震性能水平不低于现行抗震设计

30、规范的抗震性能水平相同；加固类别丙：按照甲方要求，综合考虑加固难度和经济因素，加固桥梁的抗震性能水平低于现行抗震设计规范的抗震性能水平，但应加强对桥梁的养护和监测。加固类别丁：按照甲方要求，综合考虑加固难度和经济因素，不采取加固措施，但应加强日常养护，随时监测桥梁运营情况，尽量减少桥梁破坏所造成的损失。当进行桥梁加固时，应避免将过大的地震力传递给其它不容易检查和加固的构件。如果单个构件的破坏导致结构可能发生倒塌，就必须加固该构件；如果构件破坏导致桥梁的使用功能有所损失，对于重要性桥梁，这可能也是不可接受的，即不满足结构在对应水准地震下的抗震性能要求，就必须加固该构件；如果该构件的破坏不会导致不

31、可接受的后果，可根据实际情况来判别是否需对该构件进行加固。7.1.27.1.4既有桥梁结构的分析是识别桥梁结构中抗震能力不足的缺陷。加固的策略应是提高一个、多个构件的抗震能力或是降低抗震能力不足构件的地震需求。选择加固措施的策略应是降低桥梁结构发生倒塌或严重损坏的可能性。在多数情况下将桥梁加固的到新桥的抗震性能水平不是经济可行的，但有些情况，特别是十分重要的桥梁，可能要求的抗震性能水平比新桥更高。这种情况中的一些是当前AASHTO规范关于新桥特定桥梁类别的抗震性能水平不能满足一些业主的要求。构件的抗震能力/需求比小于1.0表明该构件在对应水准地震作用下可能发生破坏，这可能导致结构强度的损失或影

32、响桥梁的使用功能。尽管这类破坏是不希望的，但该构件的破坏并不是不可接受。工程人员必须评价因局部构件的破坏对桥梁结构整体稳定性的影响。最终决定是否需对该桥梁进行加固将取决于评价结果和这种地震损伤可能发生的风险水平。对于重要性桥梁，如果评价结果表明某个构件的抗震能力/需求比小于1.0,且该构件的破坏导致严重的后果，那么就需考虑对其进行加固。在许多情况下，对桥梁中所有抗震能力/需求比值小于1.0的构件全部进行加固有时是不可行的。在这种情况下，应该根据桥梁结构的重要性和各种加固方案的造价进行分析比较，分析其破坏对桥梁结构整体抗震性能的影响，然后决定是否对桥梁进行替换、加固或加固到一个略低的抗震水平或接

33、受当前的风险水平而不采取任何加固措施。应对经加固后的桥梁结构整体抗震性能进行重新评价，判断通过加固后的抗震性能是否得到了改进，满足了预期的抗震性能要求。桥梁加固技术主要可分为两大类，一种是传统的针对缺陷构件通过加固提高其强度、变形能力的加固技术；另一种是减隔震技术，是通过整体降低地震对结构构件的抗震需求使当前构件能够承担给定的地震需求。对于具体的桥梁加固，宜经过详细分析比较来决定选取这两种方法的一种或二者结合的加固方法。当进行桥梁结构加固时，设计人员通常有两种方案可供选择。一种方案是传统的加固技术，即提高结构的抗震能力满足可能的抗震需求。这是最常用的方法。另一种方案是减隔震技术，即通过降低地震

34、对结构构件的抗震需求使得当前构件的既有承载力足够承担给定的地震需求。减隔震技术包括被动和主动控制装置，安装于桥梁结构来降低地震对结构的抗震需求。目前，由于主动控制造价高且需要经常维护。且在中小桥梁中很少应用，因此，本指南重点放在目前应用较广的且性价比好的被动控制技术。被动控制装置包括力学装置，仅通过耗能来降低结构地震响应，和隔震装置，通过延长结构周期来降低结构的地震响应。尽管减隔震技术不是对所有结构和场地条件都适用，同传统加固技术相比，减隔震技术具有很高的性价比。应该意识到同传统的加固方法相比，有时减隔震技术可能会更有效。但有时可能是二者相结合的方案更有效。这尤其对于隔震后地震需求仍略高于既有

35、桥梁构件抗震能力的情况比较合适，只需通过适当加固即可满足要求。这种情况下，加固造价可能显著小于不采用隔震技术的加固方案。选择加固方案时应该考虑到实际施工和维护的难度，加固的效果宜经过试验研究，证实其有效性。桥梁场地加固桥梁穿过断层或很接近断层时，应尽可能通过加固提高结构的位移能力，应对下部结构塑性校区增加额外的箍筋以提高延性变形能力。多跨简支梁桥穿过断层，宜仔细考虑是否采用使其上部结构保持连续的加固措施；在每个桥墩、桥台处可用弹性支座替换原有支座支撑上部结构，这些支座允许发生很大变形且具有一定的自复位能力。近断层的竖向地震动加速度可能很大，应注意采取加固措施避免上部结构发生上拔的现象。对于重要

36、桥梁位于或接近不稳定的斜坡，应仔细评价斜坡的稳定性，可采取清除岸坡、减轻重量等措施进行加固。对于重要桥梁，可将桥台设置在斜坡顶部的后边，增加两个边跨。使用岩层锚杆锚固或其它技术将位于岸坡的桩承台锚固住。对于预计可能发生液化的桥址场地，一是清除或改进有液化可能的场地条件，二是提高结构承受大位移的能力，通过这两方面来提高结构的抗震性能。当桥址场地的稳定性存在问题时，可采用以下几种加固方法进行加固：降低地下水位；通过振捣压实、振动替换使土壤密实；竖向排水网（石头柱）；使用渗透性强的材料增加可能场地处的压重；压浆。危险的场地条件在地震作用下对任何桥梁结构都会产生很大的力或相对位移。这样的场地条件包括临

37、近活动断层、不稳定的陡坡和可能液化的砂土或淤泥砂土。对于这些条件的加固技术措施是很少的，且很少能够得到现场证实。当桥梁穿过断层或很接近断层，在地震作用下，其相邻桥墩或基础可能会产生很大的相对位移。尽管在一座桥梁的剩余使用期限内发生这样损坏的概率很低，但在评价这样桥梁的加固措施时应考虑这种可能性。果多跨简支梁桥穿过断层，尽管简支跨的优点是可以适应大的相对位移，但很难确保其不落梁。为了降低这种风险，应该提供大的支撑长度（座宽）。上部结构与下部结构整体连接，相邻上部结构保持连续可以使结构具有更大的冗余度而降低了倒塌的风险。值得注意的是，近年来的加速度记录表明，近断层的竖向地震动加速度可达1.0g,这

38、种情况下，如果使用弹性支座，则需增加竖向约束以避免上拔的影响。应该意识到对于这样极端的地震，进行加固的目的是通过降低结构完全倒塌的可能性来避免或使生命损失降低到最低程度。震后这样的桥梁可能需要拆除或替换。许多山区桥梁跨越陡的峡谷。应该仔细评价地震作用下山坡的稳定性，对于重要的桥梁调查应该包括地质和地貌。包括航空图以研究在过去地震作用下的岸坡移动情况，以及大量的钻孔调查来校核地层的稳定性和有无竖向裂缝。尤其应注意排水情况，以免潜在破坏区因表面水的渗透导致空隙水压力的增加。应该对避免边坡破坏而采取的清除岸坡、减轻重量等措施的安全系数进行专门的调查研究。地震震害发现，桥梁结构的破坏主要原因是由于场地

39、液化和侧向扩展导致过大的移动引起的。当预计可能发生严重液化时，仅通过加固桥梁结构来保持结构的使用功能是不可能的。在这种情况下，必须降低土壤液化的可能性。目前来看，桥梁位于液化场地的加固包括两个方面的内容，首先是清除或改进有液化可能的场地条件。第二个方面就是增加结构承受大的相对位移的能力。可使用各种加固技术来提高结构的变形能力。结构方面的加固方法取决于桥梁结构的形式和可能发生损伤的构件。这些方法通常包括将上部结构连接在一起，上部结构和桥墩、柱连接在一起。有时还需加固桥墩、柱。对于重要桥梁要保持桥梁的使用功能，则可能需要使用沉降板（桥台搭板）来加固桥台。降低地下水水位可以排除或降低水的存在，这是发

40、生液化三个因素中的一个。这个方法的可行性和造价取决于具体的场地条件。一些重力排水法优于力学方法。排水有时会引起周边土壤沉降并可能影响既有桥梁的沉降，采用该技术时对此应该进行认真评价。密实土壤也可以有效降低液化的的可能性。因为液化的过程中需要密实松散的土壤，提前密实土壤可降低液化风险。提前密实可能引起较大的沉降，需要保护既有结构避免在振捣密实过程中损坏。如果在土壤密实施工过程中可能会产生过大的沉降，则这种加固方法就不宜使用。一种改进排水条件又不扰动既有结构的方法是设置卵石排水网。这允许在地震中水能顺利排出而避免空隙水压的增长和发生液化。可能在地震中结构会发生沉降，但可避免因土壤液化而可能产生的大

41、变形。使用易透水材料的压重也能够降低液化的风险，同时对既有结构扰动很小。由于压重增加会导致晶粒间的粘结力增加，从而发生液化必须需要很高的空隙水压力。压重材料的渗透性又保证不会增加空隙水压力。当使用该方法时应考虑到伴随固结过程可能发生的沉降。通过压浆来增加土壤的抗剪强度也是一种可能的加固方法。但这种方法降低了土壤的渗透性，加重了空隙压力。因此这样的加固方法应该由有资质的单位来完成。除了注意尽可能减小在施工过程中的沉降，在特定情况下，上述方法中的一些加固方法在有些情况下可能不适合，有些甚至是有害的。因此，在使用上述加固方法稳定土壤之前必须进行认真仔细的设计基础加固当进行基础构件的加固时，应特别注意

42、考虑土的特性，基础构件的分析和设计应考虑土的强度和各种可能的破坏模式。提高承台的弯曲强度可以通过在既有承台表面覆盖一层钢筋混凝土，并通过暗销与原有承台连接起来，见图7.3.2。顶部钢筋应主要布置在一倍的加固承台厚度范围内,承台表面在浇注混凝土前应凿毛表面以利于剪力的传递，承台新、旧混凝土之间应设置足够的暗销以保证之间的剪力传递。如果暗销还用于承受剪力，则暗销应穿过原有承台的厚度，并应可靠锚固。(a)立面图(b)平面图图7.3.2承台抗弯强度加固通过增加承台的厚度将增加截面的抗弯高度，从而提高了承台正弯矩区的抗弯强度。如果还不够，还可通过加宽承台，并需在底部增设钢筋。承台加固种，设置钢筋的位置宜

43、布置在距离墩柱的一倍承台厚度的范围内。如果暗销的抗拉能力不足以满足加固要求，可采用扩大承台并在承台周边的整个厚度内设置箍筋来代替暗销。可以通过设置预应力筋来提高承台的正、负弯矩区的抗弯强度。通过增加承台厚度、穿过承台的竖向钢筋或预应力筋、水平向穿过承台的预应力筋等来提高承台的抗剪能力。在承台加宽部分设置额外的箍筋对于提高承台的抗剪能力效果较差。承台/墩柱节点区的剪切强度加固，可采用与承台剪切强度不足所使用的加固方法相同，加固的有效性宜通过试验来验证。墩、柱纵筋锚固不足的加固，可采用将承台直接锚固到地基或增加承台中的抗拉桩，但加固的有效性需要通过试验验证。承台倾覆抗力的提高可通过扩大承台的平面尺

44、寸、增加抗拉桩（桩数）、直接锚固到地基或基岩等措施实现。如果桩基础的破坏或承台滑动不会导致结构发生倒塌，则可采取震后加固或替换措施。在桥梁抗震加固中，承台加固可能是最昂贵的。发现的缺陷主要有承台弯曲强度、剪切强度、承台/柱剪切强度、桥墩纵筋锚固、桩承载力和倾覆能力等。目前，还没有大量试验来评价承台的各种加固技术。由于承台顶部钢筋较少，而使承台与桩的抗拉连接往往不足导致承台的弯曲强度较低。底部钢筋也可能不足，尤其对于宽的承台，远离桥墩的钢筋发挥的作用很低。要提前说明的是，如果钢筋到柱边缘的距离大于基脚高度时，这些钢筋对于抵抗柱的弯曲几乎不起作用，除非基脚有很大延性。如果超过这个距离，则这些钢筋提

45、供的抗弯强度是很少的，除非允许承台中发生较大的延性变形。当受到情况限制无法采用增加钢筋混凝土来提高承台的弯曲强度时，可以使用预应力技术进行加固。预应力管宜穿过原有的承台，如果不允许，也可从增加的钢筋混凝土中穿过，但后一种方式效果可能比前一种要差。承台剪切强度不足的加固比弯曲强度加固要复杂的多。在大多数既有承台中，在桥墩压力和基础、桩反力之间的剪力是由承台内对角受压部分的混凝土承担的，这往往要求承台底部的钢筋锚固牢固，作成90度弯钩。如果对角受压部分混凝土倾斜角度少于30度，或底部受拉钢筋锚固不足，则需通过增加承台厚度（这将增加混凝土抗剪机构承受的能力）、或穿过承台的竖向钢筋或预应力筋（相当于增

46、加额外的箍筋）水平向穿过承台的预应力筋（一般用于增强弯曲强度，同时也可增强抗剪能力）来提高承台的抗剪能力，如图7.3.7。图7.3.7承台剪切强度加固由于剪力主要集中于桥墩附近的承台内，所以设置的箍筋远离承台产生的剪力位置时其效果就比较差，见图7.3.8。图7.3.8无效加固从理论角度和有限试验结果表明，许多承台/墩柱节点的剪切强度不足。节点剪切强度不足可使用与承台剪切强度不足所使用的加固方法相同。然而，为了提高有效性必须使增加的抗剪钢筋布置在离墩柱尽可能近的周围。目前国内规范还没有评价锚固长度不足的方法，可参照国外规范。墩柱纵筋在承台中锚固不足的情况在既有桥梁中比较多。有时尽管锚固长度足够，

47、但如果纵筋没有延伸到承台底部的钢筋层，则仍有可能存在锚固不足的问题，尤其对于扩大基础（承台）或桩支撑承台没有足够抗拉能力情况。这种情况下，当在墩柱纵筋与承台拉筋之间没有连续连接时，很容易导致伴随承台节点破坏的开裂裂缝出现在这之间。墩、柱纵筋锚固不足的抗震加固是比较困难的。增大承台厚度和钢筋能够提高抗力，但仍无法克服受拉钢筋之间的不连续缺陷。如果采用锚固到地基或增加抗拉桩，从而造成在墩柱范围内承台的弯矩反号，可能会显著改善抗震能力。扩大基础（承台）或桩基础支撑承台在地震作用下可能发生上拔（提离）。这中响应有时是可以允许的。当倾覆弯矩小于墩柱的弯曲强度时，这种承台摇摆可以起到隔震的效果，从而避免墩

48、柱、承台发生屈服。然而当摇摆的位移很大或承台可能发生破坏，这时需进行加固，以提高抗倾覆的能力。增加拉力桩一般与增大承台平面尺寸同时应用。值得指出的是，利用地基锚固很难从地基锚固中得到主动的拉力，因此，当发挥地基锚固作用以提高倾覆抗力之前，承台就可能会发生较大的位移而达不到预期效果。震害表明，桩的弯曲强度、剪切强度不足在地震作用可能发生破坏，承台与地面的摩擦力如果不足其会发生滑动。对这些破坏形式进行加固造价往往很昂贵的。设计人员应该考虑桩破坏或承台滑动是否会导致结构倒塌。因为这些破坏方式引起结构发生倒塌的可能性较小，设计人员也可承担这种风险，可采取地震后替换或加固的方式。但设计人员应保证在地震过

49、程中和震后所有情况下桩基础、承台可以支撑墩柱轴力。桥台加固当桥台的破坏影响重要桥梁的使用功能时，宜考虑对桥台进行加固。可通过设置桥台搭板，改善因填土破坏或桥台破坏导致的桥台过分沉降。为了减少震后桥台的不连续性，搭板至少长3米，搭板应按简支跨计算，钢筋混凝土板应跨越全长。桥台平行于或垂直于桥台面的位移可通过设置锚杆得到改善。由于台后填土在地震作用下可能会移动，锚杆应延伸到台后足够深度，以避免台后填土移动而使锚固失效。设计的锚固方式提供的极限能力应该大于或等于地震作用下上部结构传给桥台的剪力或桥台背后的土压力。桥台破坏很少导致桥梁结构倒塌的，除非是发生液化破坏。桥台挡土的侧向移动或桥台填土的固结可

50、能影响桥梁的使用功能，这对于特别重要的桥梁可能是不允许的。此外，在桥台支座处设置限制相对变形的约束装置可能会增大桥台的受力。因此，如果这些情况存在，则桥台应该进行加固。设计桥台搭板目的是改善因桥台填土沉降造成的上部结构与桥台的不连续性。搭(b)新西兰形式的沉降板图7.4.3两种沉降板形式桥台水平位移可影响桥梁结构的使用功能。可采用各种可能的锚固方式进行改善，常用的有两种锚固方式，一种是直接锚固在桥台后的填土，见图7.4.4;另一种是重力式锚固，包括设置在上部结构或桥台的拉杆和锚固块。重力式锚杆就是上部结构或桥台与锚固物之间的连系杆，锚固物可能是钻孔内浇筑的柱体，或者是距桥台后面一段距离的地沟内

51、浇筑的重量很大的梁。这些连系杆一般都放置在混凝土地沟内。墩柱的加固既有桥梁的钢筋混凝土桥墩、柱弯曲强度、延性变形能力和剪切强度的抗震能力的加固可采用钢管外包加固方法、复合材料加固方法、加大截面方法等一些加固技术进行。对于矩形桥墩、柱，当采用钢管外包加固方法加固时，宜采用椭圆形的钢管。当加固桥墩、柱的弯曲强度、剪切强度后，应评价和加固承台和基础的承载力，以便能够承受增加的剪力和弯矩。采用加大截面法改善钢筋混凝土桥墩、柱的延性能力，必须保证加大截面对原有墩柱截面的约束作用。采用复合材料加固方法，需确认施工环境，正确、合理地安排施工、控制施工品质。在美国，自从1989年LomaPrieta地震后，改

52、进桥梁下部结构（桥墩、柱、盖梁和基础）抗震性能的加固措施受到大量的研究和发展。尤其在加州SanDiego大学对大量新建的和加固的桥墩、柱进行了试验研究。这些研究项目主要是研究各种加固措施对提高桥墩、柱构件的弯曲、剪切强度和桥墩的弯曲延性能力的有效性。既有桥梁的钢筋混凝土桥墩通常在弯曲延性能力和剪切强度方面存在不足。弯曲强度不足可能是由于在塑性较区的纵筋搭接不足或纵筋提前截断造成的。对于钢筋混凝土桥墩、柱，目前应用比较多的加固技术有钢管外包加固方法、复合材料加固方法、加大截面方法等。下面对每一种技术给予简要介绍：钢管外包技术：这个技术最初是针对圆柱桥墩提出的。采用两块半圆形的钢管现场沿竖向接缝焊

53、接，钢管内径比桥墩直径略大，空隙中灌注添加微膨胀剂的水泥沙浆，钢管的下端与承台顶面有3-5cm的间隙，防止桥墩在地震作用下弯曲时因钢管的受压而增加截面的弯曲强度。钢管提供的是有效的被动约束应力，这种被动约束应力来自于混凝土受压而引起的膨胀受到钢管环向强度和刚度的限制。类似的效果当桥墩发生对角剪切破坏裂缝时也存在。因此，钢管可被看作连续的环向箍筋。对于矩形桥墩，为了提供类似于圆柱桥墩的连续的约束效果，建议加固时采用椭圆形的钢管，较大空隙可灌注与原桥墩（柱）同标号的混凝土。加固后的矩形桥墩具有很好的弯曲和抗剪能力。矩形钢管对提高桥墩、柱的抗剪能力是有效的。但桥墩进行抗剪加固时必须保证足够的弯曲延性

54、能力，但矩形钢管提供的延性能力很差。日本曾使用薄矩形钢管在纵筋提前截断的区域与混凝土桥墩粘接来局部增强桥墩的弯曲和剪切强度。确保非弹性行为仅发生在墩底塑性较区。复合材料加固方法：通过外包组合纤维/环氧树脂套管来实现约束效果已经通过试验的研究得到证实。通过水泥浆加压到1.7Mpa,可以达到一定的主动约束效果。由于组合材料套管相对低的弹性模量，这个主动压力的一部分可能因徐变松弛而降低。在桥墩的关键区域如桥墩底部可由无应力纤维/环氧树脂缠绕套管提供被动约束应力。这个加固技术试验研究表明可有效提高圆形桥墩的弯曲延性能力和抗剪强度。现场安装和耐久性等因素是否能满足要求是该项技术能否应用的关键。加大截面法

55、（外包混凝土）：加大截面法是一种常用的墩柱加固方法，在原有墩柱的表面增加一层混凝土及纵向钢筋和横向钢筋，增加的横向钢筋能提高墩柱的剪切强度及延性能力，而纵向钢筋能否提高墩柱的弯曲强度则取决于纵筋是否锚固在承台中，承台也必须加固以便承受增加的剪力及倾覆弯矩。若纵筋在承台表面处被切断，则弯曲强度不会增加，由于外包混凝土对核心混凝土的约束作用，提高了墩柱的延性能力。加大截面加固方法通常采用的截面形式有圆形、矩形等，加固方式可分为全截面加固和部分加固方法。为提高加固后墩柱的延性能力，必须保证加大截面对原有墩柱截面的约束作用，对圆形墩柱而言比较容易实现，可采用密布箍筋或螺旋式箍筋，而对于矩形或方形墩柱截

56、面，则采用添加辅助箍筋，同时凿去原有墩柱转角处的混凝土，并采用多角形箍筋，可获得较好的约束效果。对于矩形墩柱的补强加固，大都采用椭圆形，除非允许搭接钢筋的滑动是可以控制的，则矩形补强可以采用，但需满足延性加固时的限制要求。复合材料加固方法采用的底漆和环氧树脂在低温状况下，粘度会增加，硬化反应较迟缓，引起硬化反应不良的状况。冬季或寒冷地带，施工条件要慎重对待，气温在5C以下不可施工。水分的存在会阻碍底漆及环氧树脂的粘结，有漏水情形时，先做止水、导水处理，有可能结露的时候不可施工。盖梁、节点区加固应加强盖梁的抗弯能力，确保加固后的盖梁的弯曲强度足以使塑性钱仅在桥墩、柱内形成。当盖梁是通过支座支撑上

57、部结构时，可通过在盖梁两立面凿毛其表面设置加劲的支撑梁来提高盖梁的弯曲强度，新的混凝土与旧的混凝土应该通过直接穿过既有盖梁的螺栓连接。当盖梁是通过支座支撑上部结构时，盖梁的弯曲强度可以通过设置在支撑梁内的预应力筋或体外预应力筋来提高，见图7.6.3。图7.6.3提高盖梁弯曲强度的加固方式整体式盖梁的弯曲强度加固，可通过将支撑梁设置在盖梁底面来提高正弯曲强度，负弯曲强度提高可通过凿去顶部部分混凝土，设置附加钢筋来实现。整体式盖梁的弯曲强度加固，可通过设置体外预应力筋并在预应力管内压浆来提高盖梁正、负弯弯矩区的弯曲强度，如图7.6.5所示。用钢即静代图7.6.5整体式盖梁的弯曲强度加固方式盖梁的剪

58、切强度提高可通过设置全高度的支撑梁来实现。预应力筋通过增加弯压区的深度和减小桁架抗剪机理中混凝土对角压杆的临界角也可提高盖梁的抗剪能力。盖梁、柱节点区抗震能力的提高可通过在既有节点区两侧面增加钢筋混凝土或完全更换节点实现。可通过在既有盖梁下部现浇一根连梁来改进盖梁的抗震性能,如图7.6.8所示。并应根据能力设计原理设计以确保塑性较形成在桥墩中而不是在连梁内。采用增加连梁来加固盖梁，应对新塑性校区的延性能力进行校核。桥墩中的剪力由于连梁以下的桥墩高度变矮而增加，因此有时还需要评价是否需对桥墩进行加固。盖梁抗扭能力的提高可通过在桥墩面内从一排桥墩到另一排桥墩之间增加一个边梁（平行于主梁）来降低盖梁

59、的扭矩来实现。并应根据能力设计原理确保塑性较不出现在边梁中。盖梁提供了在上部结构和桥墩间传递力的连接。对于横向地震响应，多柱桥墩的盖梁将受弯、剪和节点剪力，通常这三方面均有缺陷。对于纵向响应，通过支座支撑上部结构的盖梁通常没有问题.但当桥墩、盖梁和上部结构为整体连接时，盖梁可能存在抗扭不足的问题。1989年LomaPrieta地震，许多桥梁的盖梁震害比较严重且损伤盖梁的抗震加固很困难。通过调查发现，一些桥梁中的盖梁的弯曲强度低于与盖梁连接处桥墩的弯曲强度。特别是由于伸入节点区的钢筋锚固不足而且数量少，盖梁正弯矩区（盖梁底面受拉）弯曲强度较低。负弯矩区屈服强度往往也不足以保证仅在桥墩处形成塑性较

60、，尤其当盖梁顶面处的纵筋提前截断后更是如此。整体式盖梁的节点区其剪切强度往往不足。一般说来，在节点区竖向、水平向都需增加剪切钢筋。最好的加固方案是完全替换节点。同时也可以改善桥墩、柱和盖梁之间钢筋锚固不足的缺陷。但是，也可以通过在既有节点区两侧面增加钢筋混凝土可以提高节点的剪切强度。由于节点的抗剪能力需要通过节点区外部增加的钢筋来提高，新增加的外包混凝土必须与原有的混凝土很好的栓接以保证剪力的传递。这是因为桥墩、柱弯曲在既有节点产生的剪力必须被传递到外部增加的钢筋。值得指出的是通过粘接钢板在节点侧面由于不能有效传递剪力而不能有效的提高节点的抗剪能力。一种改进盖梁抗震性能的方法是在盖梁下部现浇一