桥梁抗震及抗震加固总结

PAGEPAGE223第十一章桥桥梁抗震及及抗震加固固强烈地地地震时，公公路路桥梁往往往遭遭到严重重的破破坏。不不但直直接影响响交通通，而且且经常常引起次次生灾灾害(由于地震震而而引起的的水、火火等灾害)，加剧地地震震危害的的严重重性，修修建在在人口稠稠密地地区和重重要交交通干线线上的的桥梁更更是如如此。为为了减减轻地震震造成成的损失失，要要求地震震区的的桥梁在在抗震震、防震震方面面贯彻预预防为为主的方方针。因因此，对对现有有的桥梁梁要做做好抗震震加固固工作；；对新新建的桥桥梁要要从设计计上采采取措施施，并并应进行行抗震震强度和和稳定定性的验验算，以以适应抗抗震的的要求。第一节地震震震震级与与烈度度地壳内部部部发生地地震的的地方称称为“震源”。由震源源到到地表的的垂直直投影称称为“震中”。震源至至震震中的垂垂直距距离称为“震源深度”。通常把把震震源深度度在60km以内的地地震震称为“浅源地震”，60～300kkm的称为“中源地震”，300～700kkm的称为“深源地震”。至目前前止止，观测测到的的最深地地震是是720kkm。全世界95％以上的的地地震是浅浅源地地震，震震源深深度集中中在5～20km左右。中中源源地震较较少，而而深源地地震为为数极少少。一般讲讲讲，对同同样大大小的地地震，当当震源较较浅时时，波及及范围围较小而而破坏坏程度较较大；；当震源源深度度较大时时，波波及范围围较大大，而破破坏程程度相对对较小小。多数数破坏坏性地震震发生生于比较较浅的的地方，深深度度大于100kkm的地震在在地地面上不不致引引起灾害害。此此外，也也应看看到有的的地方方“震级”虽小，若若深深度很浅浅，则则也会引引起灾灾害，但但在此此情况下下受灾灾面积较较。地震“震级”(以M表示)是表示地地震震本身强强度大大小的物物理量量，其数数值是是根据地地震仪仪记录的的地震震波图来来确定定的，它它与震震源释放放能量量的大小小有关关，震级M与地震释释放放能虽E(单位为尔尔格)之间的关关系系是；11gE＝11.8＋1.5MM一一一级地震震的能能量相当当于2×100113尔格，震级每增增加加一级，能能量量增大30倍左右。七七七级的破破坏性性地震就就相当当于近30个两万吨吨梯梯恩梯(TNTT)的原子弹弹所所具有的的能量量。地震可以按震级级级的大小小划分分，如表表122—1所示。地震按震级分类类类名称震级（M）名称震级（M）大地震M≥7微小地震3＞M≥1中地震7＞M≥5极微小地震1＞M小地震5＞M≥3一般说说说，7级以上的的浅浅源地震震，可可以引起起大的的灾害；7级以下至6级的地震震，可可以造成成一定定的灾害害，但但影响面面积较较小；小小于5级的地震震，都都不会造造成灾灾害。一般小小小于2级的地震震，人人们感觉觉不到到，通称“微震”；2～4级的地震震即即为人们们所感感觉，即即所谓谓“有感地震”；5级以上将将引引起不同同程度度的破坏坏，又又统称为“破坏性地地震”；7级以上的的地地震亦被被称为为“强烈地震”。如上所所所述，地地震烈烈度表示示地震震后受震震区地地面影响响和破破坏的强强烈程程度，评评定烈烈度的标标准称称为烈度度表。其其内容包包括对对客观现现象的的描述，如如人人的感觉觉、器器物反映映、建建筑物的的破坏坏和地表表现象象等。地震烈烈烈度的划划分。在在当前国国际上上普遍来来用的的是划分分为12度的烈度度表表，除我我国外外还有美美国等等国家，但但也也有的国国家采采用10度和8度的烈度度表(如日本采采用0～7度的8度制，欧欧洲洲某些国国家采采用10度制)。中国新新的12应烈度划划分分如表12—2所示。烈度表表表说明：：为了使使使各度间间对比比明确，论论述述简单，便便子子使用，除除去去在数量量上作作了大致致划分分(大多数，许许许多，少少数)外，对房房屋屋类型和和建筑筑物的破破坏程程度也作作了如如下区分分：房屋类型I类：1．简简陋的棚舍2．土坯坯坯或毛石石等砌砌筑的拱拱窑；；3．夯土墙或或或土坯、碎碎砖砖、毛石石、卵卵石等砌砌墙，用用树枝、草草泥泥做顶，施施工工极糙的的房屋屋。II类：1．夯夯夯土墙或或用低低级灰浆浆砌筑筑的土坯坯、碎碎砖、毛毛石、卵卵石等墙墙，不不用木柱柱的或或虽有细细小木木柱但无无正规规木架的的房屋屋。III类：1．．．有木架架的房房屋(宫殿，庙庙宇宇，城楼楼，钟钟楼，鼓鼓楼和和质量较较好的的民房)；2．竹笆或灰板板板条外墙，有有木架的房屋屋3．新式砖石房房房屋。建筑物的破坏程程程度轻微损坏——粉粉粉刷的灰灰粉散散落。抹抹灰层层上有小小裂缝缝或小块块别落落。偶有有砖、瓦瓦、土坯坯或灰灰浆碎块块等坠坠落。不不稳固固的饰物物滑动动或损伤伤。损坏——抹灰层层上有裂裂缝，泥泥块脱落落。砌砌体上有有小裂裂缝。不不同的的砌体之之间产产生裂缝缝。个个别砌体体局部部崩塌。木木架架偶有轻轻微拔拔榫。砌砌体的的突出部部分和和民房烟烟囱的的顶部扭扭转或或损伤。破坏——抹灰层层大片崩崩落。砌砌体裂开开大缝缝或破裂裂，并并有个别别部分分倒塌。木木架架拔掉，柱柱脚脚移动，部部分分屋顶破破坏，民民房烟囱囱倒下下。倾倒——建筑物物的全部部或相相当大部部分的的墙壁、楼楼板板和屋顶顶倒塌塌。有时时屋顶顶移动。砌砌体体严重变变形或或倒塌。木木架架显著倾倾斜，构构件折断断。第二节抗震震震设防标标准一、设防要求要求桥梁梁梁在遭到到强烈烈地层时时完整整无损，势势必必大大增增加工工程建设设本身身的抗震震投资资，且在在技术术上也有有困难难，作为为破坏坏性的震震害并并非经常常发生生。因此此，应应当容许许桥梁梁在遭到到相当当于设计计烈度度的地震震影响响时；有有一定定程度的的损坏坏。亦即即使震震害影响响得到到减轻(符合设防防标标准)具体要求求是是，(一)对于于于修建在在一般般地段的的桥梁梁所谓“一般地段段”是是相对于抗抗抗震危险险的地地段、软软弱性性土层和和可液液化土层层而言言。大量的震害调查查查表明，一一般般地段的的桥梁梁的震害害往往往较轻，有有可可能以不不多的的抗震投投资达达到避免免或减减轻震害害的目目的。因因此，对对修边于于一般般地段的的桥梁梁，提出出了较较高的设设防要要求，即“基本不坏坏，不不需整修修，或或略有损损坏，但但经过一一般整整修后即即可按按原设计计标准准继续使使用。”(二)))对于修建建在在抗震危危险地地段、软软弱粘粘性土层层或可可液化土土层上上的桥梁梁所谓“抗震危险险地段段”是指地震震断断层及其其邻近近地段和和地震震时可能能发生生大规模模滑坡坡、崩塌塌等震震害的不不良地地质地段段。这这些地段段在强强烈地震震时，将将会发生生大规规模的地地表错错动、滑滑坡、崩崩塌等严严重震震害。软软弱粘粘性土层层和可可液化土土层在在强烈地地震时时承载力力会大大幅度降降低并并引起河河岸滑滑移，对对桥梁梁的危害害严重重。在上述地段的桥桥桥梁，目目前还还缺乏行行之有有效的抗抗震措措施，或或者虽虽有了一一定的的技术措措施，但但由于投投资、设设备等条条件限限制也难难于普普遍采用用。因因此，对对修建建于这些些地段段的桥梁梁的设设防要求求应有有所降低低，即即仅要求求其震震害程度度不超超过“略有损坏坏，经经过一般般整修修或短期期抢修修即可维维持通通车”的限度。二、设计烈度(一)))设计烈度度的的确定为了对桥梁设施施施进行有有充分分依据的的抗震震设计，必必须须先了解解该桥桥所在地地区的的地震烈烈度((地震时地地面面各处受受到的的影响和和破坏坏的程度度)。某一地地区区在今后后一定定时期内内(一般以一一百百年为限限)可能普遍遍遭遭遇到的的最大大地震烈烈度，称称为基本本烈度度(亦称地层层地地区烈度度)。桥梁在在抗抗震设计计时实实际采用用的地地震烈度度称为为设计烈烈度。一一般来说说，设设计烈度度采用用桥梁所所在地地区的基基本烈烈度，亦亦即一一切抗震震强度度的验算算与构构造措施施的采采取都以以基本本烈度为为基础础，并根根据建建筑物的的重要要性按抗抗震规规范作适适当调调整，调调整后后的烈度度称为为设计烈烈度。例例如在政政治、经经济、国国防上上有特殊殊要求求的桥梁梁或技技术特别别复杂杂、修复复特别别团难的的桥梁梁，其设设计烈烈度可考考虑比比基本烈烈度提提高(通常提高高一一度)，但应按按规规定的批批准权权限报请请批准准。因为为设计计烈度提提高后后造价增增加并并给设计计带来来一定的的困难难。对于公路桥梁，设设计烈度的采采用应根据工工程的重要性性和修复的难难易程度，在在基本烈度的的基础上按下下列情况分别别确定。1．对对对于干线线上的的特别重重要的的桥梁，按按国国家的批批准权权限报请请批准准后，其其设计计烈度可可比基基本烈度度提高高一度采采用。2．对对对于二级级公路路的桥梁梁和三三级公路路的抗抗震重点点桥梁梁，其设设计烈烈度应按按基本本烈度采采用。3．对对对于三级级公路路的一般般桥梁梁和四级级公路路的抗震震重点点桥梁其其设计计烈度可可比基基本烈度度降低低一度采采用，但但基本烈烈度为为7度时不再再降降低。4．对对对于四级级公路路的一般般桥梁梁，可不不设防防或采取取简易易的抗震震措施施。对于于临时时公路工工程可可不设防防。5．对对对于政治治、经经济或国国防上上具有重重要意意义的三三、四四级公路路的桥桥梁，共共设计计烈度的的确定定，可按按二、三三级公路路桥梁梁的标准准执行行。6．对对对于立体体交叉叉的跨线线桥，其其设计烈烈度尚尚应不低低于下下线工程程所采采用的设设计烈烈度。7．对对对岩石地地基上上的桥梁梁设计计烈度，可可比比基本烈烈度降降低一度度采用用。对岸岸坡滑滑移和可可液化化地基上上的桥桥梁设计计烈度度，可在在基本本烈度提提高后后按刚性性地基基考虑。上述“抗震重点点桥梁梁”系指大桥桥和和破坏后后修复复困难的的中、小小桥；“一般桥梁”则指非重重点点的中、小小桥桥。(二)抗震设防防的起起点调查表明，经受受受过7度地震的的桥桥梁，其其中大大多数基基本完完好或仅仅有轻轻微损坏坏。所所以，在在一般般条件下下，桥桥梁能够够经受受住7度地震的的影影响。因因而可可以把以以设计计烈度表表示的的抗震设设防起起点定为为8度，亦即即对对一般工工程，当当其所在在地区区的基本本烈度度为8度时，均均应应考虑抗抗震设设防；但但对下下列工程程，其其抗震设设防起起点须为为7度。1．修修修建于地地震时时可能发发生大大规模滑滑坡、崩崩塌地段段的桥桥梁。2．修修修建于软软弱粘粘性土层层、饱饱和砂层层等可可液化土土层上上的桥梁梁。3．连连连续梁、TT型刚构、大大大跨悬臂臂梁桥桥。三、可液化土的的的鉴定桥梁墩台的抗震震震能力与与地基基好坏直直接有有关，对对于软软弱粘性性上和和可液化化砂土土地基，地地震震时往往往会出出现严重重震害害。因此此，对对可液化化土的的鉴定(或者说对对抗抗液化能能力的的分析)以判断地地基基在地震震中能能否液化化，对对桥梁抗抗震具具有重要要意义义。关于地基是否会会会液化的的分桥桥，各国国都有有不同的的研究究，我国国自唐唐山地震震后，亦亦有九个个单位位联合进进行一一些工作作，认认为从地地质角角度考虑虑，则则地质年年代愈愈老愈不不易发发生液化化，从从勘察手手段方方面考虑虑，则则以标准准贯人人击数N6633.5的修修正正值作为为判断断的基础础，并并列入《工工业业与民用用建筑筑抗震设设计规规范(TJ111—78)》中中，其其公式如如下；；液化的产生，除除除了土层层必须须饱和外外，还还与砂土土的粒粒径组合合、密密实程度度、土土层上面面的压压载大小小、排排水条件件以及及地震历历时长长短等因因素有有关。因因此，对对于饱和和砂土土和饱和和粘砂砂土是否否会发发生液化化，除除上式外外还有有一些不不同的的判断方方法。我国《水工建筑筑筑物抗震震设计计规范(SDJ1100－78)》认认为为，可根根据砂砂土的相相对密密度Dr来判断断饱饱和砂的的液化化可能性性：即即当设计计烈度度为7度，Dr＞0.7；设设计计烈度为为8度，Dr＞0.755以及及设计烈烈度为为9度，Dr＞0.8时，不不可能发发生液液化。我国《铁路工程程程抗震设设计规规范(19777年)》认为，塑塑塑性指数数Ipp＜7，液性指指数数IL＞0.7的饱饱和和粘砂土土(通常认为为Ipp＜3时称为非非粘粘性土或或砂土土，Ipp＞3时为少粘粘性性土或粘粘砂土土)在地震时时可可能发生生液化化。《水水工建建筑物抗抗震设设计规范范(SDJ1100－78)》认认为为饱和粘粘砂。当当其饱和和含水水量ωs＞(0.9～1.0))ωL时(ωL为液限含含水水量)或IL＞0.755～1.0，地地震震时可能能发生生液化。饱和砂土和饱和和和粘砂土土可能能液化时时，一一般认为为这些些土层的的竖向向承载力力和水水平承载载力均均接近于于零，这这是因为为地震震区液化化层内内土的竖竖向承承载力和和侧向向摩擦力力会大大大降低低。降降低的程程度不不仅与地地震烈烈度有关关，还还和该土土层的的具体情情况有有关，为为安全全计一般般认为为零。实实际上上，很少少碰到到从地面面或一一般冲刷刷线起起某一较较大深深度内整整个深深度均为为可液液化层的的情况况，而往往往是是可液化化土层层与非液液化土土层交替替形成成的土层层，甚甚至其中中可液液化的平平面范范围不很很大，对对比较为为复杂杂的情况况，必必须根据据桥的的大小、高高矮矮、型式式、重重要性、修修复复难易程程度、土土层情况况、地地震烈度度等具具体情况况作且且体分析析确定定。第三节地震对桥桥桥梁的危危害一、地震波及其其其传播地震时，从震源源源发出的的地震震波在地地壳弹弹性体中中扩散散，形成成纵波波和横波波两个个方向的的传播播力。纵纵波往往地面扩扩散时时，质点点的振振动方向向与地地震波前前进的的方向一一致，可可产生竖竖直振振动(上下颤动动)。横波的的质质点振动动方向向与地震震波的的前进方方向垂垂直，可可产生生水平振振动((左右摇晃晃)。两波相相比比，纵波波的传传播速度度为横横波的1..88倍，因此此纵纵波先于于横波波到达。纵纵波波的振动动周期期短(约为0～0.5ss))、振幅小小、传传播的距距离近近。纵波波的影影响范围围为880～110kkmm，横波为为1660kmm以上上。所以以地震震时，在在震中中附近人人们会会感到同同时产产生上下下颤动动(竖直振动动)和左右摇摇晃晃(水平振动动)；在震中中段段远处，竖竖直直振动较较小，先先感觉有有微弱弱上下颤颤动，然然后才感感觉左左右摇晃晃。一一般当横横波到到达时，地地面面运动最最为剧剧烈。因因此，许许多国家家在抗抗震设计计中，除除一些特特种工工程外，只只考考虑横波波的影影响。亦亦即水水平振动动的影影响。二、地震对桥梁梁梁的危害害由于地震波传播播播到地基基，使使桥基受受到因因地震而而引起起的水平平和竖竖直振动动，这这种振动动必将将导致桥桥梁本本身也产产生水水平和竖竖直振振动，从从而产产生了水水平和和竖直惯惯性荷荷载(或称地震震荷荷载)，使桥梁梁各各部受力力和变变形。在在惯性性荷载中中以水水平惯性性荷载载对桥梁梁的影影响较大大，而而且顺桥桥向的的水平惯惯性荷荷载在结结构中中产生的的地震震应力远远比横横桥向的的水平平惯性荷荷载产产生的地地震应应力为大大。竖竖直惯性性荷载载只对某某些不不对称的的或双双悬、单单悬臂臂结构的的桥梁梁产生较较大的的地震应应力，因因此在《公公路路工程抗抗震设设计规范范》中中规定对对框架架桥、大大跨径径悬臂梁梁桥、T型刚构等等桥型才计计入竖向地地震荷载的的影响。在砂性土和软粘粘粘土地区区，地地震将使使土的的剪力大大幅度度降低，从从而而降低了了土的的承载能能力，使使墩台下下沉和和倾斜．．特别别是砂性性土地地区地下下水极极易从桩桩周夹夹带细砂砂从底底层冒出出地面面，导致致墩台台大幅度度下沉沉。构造造地裂裂缝使桥桥台产产生水平平、竖竖宜、倾倾斜变变形。这这些变变形均愿愿大幅幅度的变变形，例例如墩台台变形形有时可可达2210ccm，这这种变形形将导导致桥梁梁产生生严重破破坏。由于砂土液化．．．地基失失效和和岸坡滑滑移，亦亦将导致致桥梁梁大幅度度破坏坏乃至倒倒塌。岸岸坡在地地震力力作用下下出现现滑移，滑滑移移土体对对桥墩墩、桥台台都产产生了动动土压压力(台背在地地震震中产生生的土土压力，称称为为动土压压力)这种移动动动动土压力力不仅仅在台背背地面面以上的的土体体中存在在，而而且在台台背地地面以下下的土土体中也也存在在，不是是突变变临空面面的桥桥墩土体体也会会出现这这种移移动动土土压力力，并将将沿着着岸坡滑滑移方方向移动动。对对出现岸岸坡滑滑移的桥桥梁，其其震害往往往较较重，而而且震震害主要要是由由这种移移动动动土压力力所造造成。因因此，对对出现岸岸坡滑滑移的桥桥梁，移移动动土土压力力是造成成桥梁梁震害的的主要要原因。地震对工程结构构构的破坏坏情况况，随结结构类类型的不不同、抗抗震措施施的多多少而有有差别别，即便便是在在等烈度度区内内的同类类结构构，其破破坏程程度也不不尽相相同。对对桥梁梁而言，若若强强烈地震震时桥桥梁震毁毁而中中断交通通，则则将影响响抗震震救灾工工作的的进行。同同时时桥梁落落梁往往往还会会打断断墩身、出出现现全桥被被震毁毁的严重重震害害。第四节桥梁震害害害基本规规律大量调查资料表表表明，无无论是是梁式桥桥或拱拱桥，震震害都都有它的的规律律性，这这些规规律表明明了震震害与烈烈度高高低和地地基地地质的关关系，以以及顺桥桥向和和横桥向向震害害的区别别。(一)))高烈度震震害害比低烈烈度震震害严重重惯性荷载、岸坡坡坡滑移产产生的的移动动动土压压力、地地基失失效产生生的墩墩台变位位、土土的动土土压力力都是随随烈度度的增加加而增增加的。因因此此，烈度度高则则震害严严重，烈烈度低则则震害害较轻。一一般般地说，在在稳稳定地基基上烈烈度为8度时，才才使使桥梁产产生震震害，但但岸坡坡滑移和和地基基失效的的桥梁梁，烈度度为77度(有时6度)时就使桥桥梁梁产生震震害。根据唐山、丰南南南地震中中单排排桩梁式式桥的的震害调调查统统计表明明当列列度为7度时，有有377.5％桥桥梁梁受到中中等程程度的破破坏，6..3％受到到严重破坏坏。当烈度度8度时，中中等破坏程程度达500％，并产产生桥梁严严重破坏和和塌桥震害害。烈度在在9度及9区以上时时；桥梁倒倒塌和严重重破坏的达达到1000％，可见见桥梁震害害与烈度高高低的关系系甚为密切切。实际事事例表明了了“烈度高、震震害重，烈烈度低、层层害较轻”这一总的的基本规律律。(二)))岸坡滑移移和和地基失失效的的桥梁比比稳定定地基上上的桥桥梁震害害严重重亦即在三类场地地地土上的的桥梁梁要比在在一、二二类场地地土上上的桥梁梁受到到的震害害严重重。建桥桥场地地处较广广范围围的地面面以下下10～20m深度度内内的土层层称为为场地土土。它它的好坏坏对地地震时桥桥梁产产生的反反应具具有重要要影响响。一般说来，一类类类土抗震震性较较强地震震时其其上的建建筑物物即使出出现震震害也较较轻，三三类土在在强震震的作用用下物物理力学学性质质能发生生根本本变化而而导致致地基失失效；；故震害害一般般较严重重。岸坡滑滑滑移对墩墩台将将产生根根大的的水平土土压力力，使桥桥梁产产生严重重破坏坏，地基基失效效产生大大幅度度的变位位，导导致桥梁梁产生生严重震震害。有有岸坡滑滑移的的桥梁，当当烈烈度7度时就会会倒倒塌，而而在稳稳定的地地基土土上的桥桥梁，则则往往要要在99度或9度以上时时才才倒塌。(三)顺顺顺桥向震震害比比横桥向向震害害严重在大量调查的桥桥桥梁震害害实例例中，所所有梁梁桥和拱拱桥的的倒塌或或严重重破坏都都出现现在顺桥桥的方方向，而而横桥桥方向仅仅出现现中等程程度的的破坏，极极个个别桥梁梁发生生边梁落落梁现现象。主主要原原因是：：1．墩墩墩台在顺顺桥向向的刚度度远比比横桥向向为小小，亦即即墩台台顺桥向向的抗抗弯能力力远比比横桥向向为小小。2．墩墩墩台在顺顺桥向向的搭接接长度度远比墩墩台横横桥向的的富余余宽度为为小，从从而容易易在顺顺桥向造造成落落梁。3．各各各梁各墩墩在顺顺桥向为为串连连结构，而而横横桥向为为并连连结构，从从而而使地震震荷载载和相对对位移移在顺桥桥向出出现较大大的传传递和不不均匀匀分配。第五节梁式桥的的的震害一、刚性地基上上上梁式桥桥的震震害凡是在地震中基基基础不出出现位位移、倾倾斜、岸岸坡不出出现滑滑移的地地基，称称为刚性性地基基。一般般说，一一、二类类场地地土在地地震中中多可属属刚性性地基。这这种种地基在在地震震过程中中可近近似地视视为绝绝对刚性性，即即任意两两点之之间在地地震过过程中将将不出出现大幅幅度的的相对位位移。将将地基分分为刚刚性地基基和失失稳地基基是因因为在这这两种种地基中中桥梁梁的动力力图式式和基本本受力力有着本本质的的不同，而而且且形成明明显的的两种类类型的的震害，在在刚刚性地基基上桥桥梁只受受到桥桥梁结构构本身身自重产产生的的惯性荷荷载和和台背动动土压压力两种种作用用力的影影响。刚性地基上桥梁梁梁受力的的图式式如图12—1所示。图图中中地面以以下的的墩台和和桩基基为弹性性固结结，E、E’为台背地地面面以上土土体产产生的动动土压压力P1～P11为桥桥梁梁各部结结构质质量产生生的水水平惯性性荷载载，当桥桥的总总长小于于半个个地震波波长且且梁墩间间的连连接未遭遭破坏坏时，全全桥将将在地震震时整整体振动动，因因而顺桥桥向的的地震荷荷载PP1～P7在同一一时时刻方向向相同同。又P11～P7将随烈烈度度的增加加而加加大。桥桥梁横横向水平平地震震荷载P88～P11在同同一一时刻也也具有有相同方方向。根根据这些些基本本的受力力性质质，可以以看出出桥梁在在顺桥桥向和横横桥向向所产生生的震震害。(一)))顺桥向的的震震害1．活活活动支座座的失失稳、倾倾倒、脱脱落活动动支座座是梁式式桥抗抗震中一一个最最薄弱的的环节节，调查查表明明当烈度度＞77度时，摆摆柱柱式支座座、滚滚动支座座普遍遍出现失失稳、倾倾倒、脱脱落现现象，几几乎无无一例外外。由于活动支座本本本身就是是一个个机动结结构，加加上桥梁梁在地地震作用用下将将产生较较大的的水平地地震荷荷载和大大幅度度的水平平相对对位移，对对柔柔性墩墩墩身还还将产生生较大大的转角角。因因此，活活动支支座失稳稳的原原因并不不仅仅仅是强度度不足足，顺桥桥向位位移过大大和墩墩身顺桥桥向与与横桥向向的变变形过大大也会会引起失失稳。事事实上活活动支支座的破破坏及及桥梁的的危险险震害、落落梁梁等部是是出于于位移和和变形形过大而而产生生的。所所以对对结构在在地震震中的位位移和和变形必必须予予以特别别重视视。2．固固固定支座座的破破坏固定定支座座在地震震中出出现的震震害有有两种情情况，一一是顺桥桥向的的纯剪切切破坏坏，二是是横桥桥向的弯弯扭破破坏。实实际震震害表明明：当当烈度大大于或或等于8度时，固固定定支座才才出现现破坏，顺顺桥桥向的破破坏性性质为纯纯剪切切所致。对对一一端固定定一端端活动的的梁式式结构，当当Δ远小于δ时(A为相对位位移移，5为梁端伸伸缩缩缝宽)，各墩顶顶的的剪力大大小与与梁的自自重、烈烈度成正正比。当Δ>δ时，与高高墩相邻的的底墩或桥桥台上的固固定支座将将首先破坏坏或破坏严严重，因为为它除了受受到来自它它本身的水水平地震荷荷载外，还还将受到邻邻孔梁的冲冲击力。对对墩顶铰接接的梁式结结构，抗推推刚度大的的墩顶受到到的剪力也也大，因而而它将首先先破坏(当支座系系按等强度度设计时))。3．梁梁梁墩的相相对位位移将引引起固固定支座座销钉钉剪断，摆摆柱柱式支座座t倾斜甚至至倾倾倒，桥桥台胸胸墙及梁梁端撞撞裂，每每孔缩缩短或延延长成成不规律律的交交替变化化等震震害。上上述情情况一般般在烈烈度大于于或等等于8度时才会会出出现。当墩身首先破坏坏坏时，对对一端端固定一一端活活动的梁梁桥，除除台上的的固定定支座将将被剪剪断出现现相对对位移外外，其其墩上的的固定定支座完完好而而不出现现相对对位移，仅仅在在活动支支座端端出现相相对位位移，因因而其其相对位位移曲曲线在全全桥为为锯齿状状。对对两端均均为平平板滑动动支座座，油毡毡支座座的桥梁梁，除除两台上上的支支座出现现相对对位移外外，其其余墩顶顶上的的支座将将不出出现相对对位移移。当墩身强度较大大大，在地地震中中不被破破坏时时，则不不论是是活动支支座或或固定支支座均均可能被被剪断断而出现现相对对位移，因因而而其位移移曲线线在全桥桥呈同同方向，只只有有在桥梁梁总长长大于半半个地地震波长长的情情况下才才有部部分支座座呈反反方向。在刚性地基上，梁梁墩相对位移移值不应大于于地面在地震震中出现的最最大位移值。4．胸胸胸墙及梁梁端破破坏烈度度等于于或大于于9度时，当当墩墩身开裂裂或固固定支座座被剪剪断后，则则梁梁将撞击击胸墙墙或梁端端出现现互相撞撞击。对对于高度度较大大的胸墙墙，如如果梁端端的冲冲击力作作用在在胸墙的的较高高部位时时，则则胸墙将将出现现弯剪破破坏，当当作用力力的作作用点较较低、且且胸墙刚刚度较较大时，将将出出现剪断断破坏坏。梁端与梁端或梁梁梁端与胸胸墙撞撞击时的的作力力点，省省时在在梁高的的下部部，有时时在梁梁高的中中部，但但也有可可能撞撞击梁高高的上上部而将将桥面面系撞碎碎。胸墙在正常使用用用情况下下，由由于多为为竖向向荷载，受受力力不大，故故一一般按构构造决决定尺寸寸，截截面尺寸寸和强强度都较较小，不不足以承承受地地震时产产生的的水下荷荷载。同同时，由由于胸胸墙并非非主要要承重结结构，故故常被忽忽视。在在地震中中胸墙墙却成了了要害害部位，因因受受力很大大使许许多胸墙墙被剪剪断。特特别在在岸坡滑滑移时时，几乎乎所有有桥梁的的胸墙墙均被剪剪断，在在高烈度度区刚刚性地基基上的的桥梁几几乎有有一半桥桥梁的的胸墙被被剪断断。胸墙对防止梁端端端的过大大位移移和短桥桥的落落梁起关关键作作用。在在刚性性地基上上，当当全桥上上部结结构伸缩缩缝的的总长度度小于于梁墩的的搭接接长度时时，如如能保证证胸墙墙在地震震中的的刚度和和强度度，则落落梁是是不可能能发生生的。为为此，在在地震区区的桥桥梁，对对胸墙墙应予以以高度度重视。5．墩墩墩身破坏坏由于于墩身断断折会会造成落落梁震震害，因因此墩墩身应有有足够够的强度度以抵抵抗地震震力的的破坏。调调查查表明，当当烈烈度等于于或大大于9度时会出出现现墩身裂裂缝和和断折。墩墩身身在顺桥桥向的的破坏主主要是是由弯应应力引引起的，因因此此系属弯弯曲破破坏性质质。墩身破坏大都发发发生在墩墩身抗抗震能力力薄弱弱之处。如如：：1)地面附附近近；(2)承台顶顶部部；(3)截面突突变变处；4))盖梁与墩墩柱联结结处，(5)对混凝凝土桥墩则则在混凝土土的工作缝缝处。对全桥而言，由由由于跨径径突变变．墩高高突变变、结构构形式式突变、抗抗推推刚度突突变，使使墩台受受到的的地震水水平推推力最大大而拧拧先开裂裂或产产生较严严重的的破坏。为为此此，当设设计新新桥时应应尽可可能地减减小这这种突变变，使使每一单单墩单单梁的自自振频频率尽可可能地地接近，以以协协调全桥桥各墩墩的振动动，从从而减小小地震震力在各各墩的的不均匀匀分布布。6．落落落梁一般般情况况下，在在刚性性地基上上当烈烈度在9度或大于于9度时会出出现现落。落落梁是是桥梁震震害中中的危险险震害害，它使使交通通中断且且难于于在短附附期内内修复通通车。落落梁主要要是由由于梁墩墩相对对位移过过大而而造成的的；落落梁时可可能打打断桥墩墩，使使下部构构造破破损甚至至引起起全桥倒倒塌；；墩台在在地震震作用下下也可可能首先先被破破坏、折折断而而引起落落梁。此外，在在地震作作用下下台背主主动土土压力和和梁与与胸墙的的撞击击力，可可能使使强度不不够的的台身遭遭到破破坏，从从而造造成落梁梁。(二)))横桥间的的震震害桥梁在地震中横横横桥向的的震害害远较顺顺桥向向的震害害为轻轻。在横横桥内内的震害害中，除除出现支支座横横移、扭扭转，梁梁墩相对对横移移以及墩墩身弯弯曲、扭扭转裂裂缝；边边梁倾倾覆失稳稳等震震害外，尚尚未未有过上上部结结构整孔孔横向向落梁和和墩身身横桥向向折断断等危险险震害害。横桥向震害是桥桥桥梁在地地震中中出现横横桥向向的振动动，从从而产生生横向向水平地地震荷荷载所引引起的的，简述述如下下。1．支座横移和和和扭转当地地震震荷载在在桥梁梁上部结结构中中产生的的横向向水平力力大于于支座的的摩阻阻力(平板或油油毡毡支座)或支座的的抗抗剪强度度时，梁梁将相对对墩台台出现相相对横横向位移移并剪剪断支座座，支支座产生生横向向位移。如如果果梁两端端的支支座型式式相同同，则梁梁的两两端支座座会出出现大致致相等等的横向向位移移，即梁梁的平平移(因为支座座型型式相同同，共共边界条条件相相似)。2．梁梁梁墩相对对位移移当烈度度为88度及8度以上时时，梁梁墩即开开始出出现横移移。最最大横移移值与与烈度大大小、支支座形式式和产产生的部部位有有关，如如烈度度为8度时，在在五五座桥梁梁调查查中最大大横移移位为155～60cmm，其其中以摆摆柱式式支座端端横移移最大，而而墩墩顶两侧侧均为为滚动支支座时时居于中中档((横移35ccmm)，在桥桥台台顶部横横移且且最小(15cmm))。烈度为为9度时在四四座座桥梁中中对两两座进行行了震震后调查查，在在全桥全全长中中部最大大横移移值各为为155及30cmm；而而另两座座中一一边摆柱柱式支支座端横横移量量为40ccmm，一座在在桥桥梁全长长中部部摆格式式支座座端最大大位移移量为966ccm。由于梁墩的相对对对位移，出出现现上部横横移后后形成多多波横横移曲线线，使使桥面弯弯弯曲曲；有的的上部部结构边边梁已已移至盖盖梁边边缘，并并将盖盖梁压碎碎；也也有的由由于部部分梁的的横移移，使梁梁与梁梁之间产产生横横向错动动的情情况。3．墩身弯曲和和和扭转裂缝缝当当烈度为为8度及8度以上时时，墩墩身在横横向水水平地震震荷载载作用下下会出出现不同同程度度的裂缝缝和破破，这些些裂缝缝和破坏坏的震震害部位位主要要有以下下几种种：(1)盖梁与柱柱柱顶连接处处产产生破损损。当当盖梁的的抗弯弯刚度小小于柱柱的抗弯弯刚度度时，紧紧接柱柱身连接接处的的盖梁将将被破破坏。如如图112—5所示，该该盖盖梁的EII远小于柱柱的EI值，所所以以地震后后柱顶顶完好，而而与与拄项连连接的的盖梁两两端遭遭到弯曲曲破坏坏。当柱柱的EEI值小于于盖盖梁的EII值时，震震后盖梁梁完好好，而柱柱顶遭遭到剪切切破坏坏，钢筋筋弯曲曲变形，如如图图12—6所示。(2)))柱与系梁梁连连接处产产生破破损。当当柱为为等截面面且柱柱的刚度度大于于系梁的的刚度度时，震震后在在系梁与与柱连连接处产产生弯弯裂或严严重的的弯曲破破损。如如图12—7所示。当柱为变截面时时时，则在在变曲曲面处产产生弯弯曲裂缝缝或破破损。(3)承台顶面面面的裂缝和和破破损。柱柱与承承台连接接处是是地震中中的薄薄弱环节节之一一，见图图12—9及凶12—10所示。4．边梁的的的落梁当当烈度度为9度及9度以上时时，个个别桥梁梁上部部结构的的边梁梁有可能能出现现落梁。二、非刚性地基基基上梁式式桥的的震害非刚性地基是指指指地震中中地表表以下土土层出出现液化化和岸岸坡出现现滑动动的地基基，或或者墩台台出现现位移、沉沉降降的基地地。这这类地基基上的的桥梁除除受到到结构本本身产产生的地地震荷荷载和台台背的的动土压压力外外，还受受到岸岸坡土体体产生生的移动动动土土压力和和基础础变位的的影响响。因此此在相相同烈度度情况况下，非非刚性性地基上上桥梁梁震害比比在刚刚性地基基上的的层害为为重，一一般在7度或6度时也会会出出现严重重震害害或落梁梁。在非刚性地基上上上的桥梁梁震害害，可概概分为为两类，即即由由于岸按按滑移移造成的的震害害和由于于地基基液化而而产生生的震害害。(一)))由于岸坡坡滑滑移造成成的桥桥梁震害害1．岸岸岸坡裂缝缝在地地震荷载载作用用下，当当土体体自重在在滑移移面产生生的剪剪力大于于上体体的抗典典力和和摩阻力力时，土土体即开开始向向的心滑滑动，出出现地裂裂缝并并依次形形成多多道地裂裂缝，其其宽可达达1mm以上。岸岸坡坡裂缝一一般在在烈度为7度时开始始出出现。在在裂缝缝范围内内的桥桥梁跨径径将大大幅度伸伸长，而而主河床床内的的桥梁跨跨径则则大幅度度缩短短。2．活活活动支座座的失失稳、倾倾斜、脱脱落征烈烈度为为7度时即将将出出现这些些震害害，且主主要是是由于岸岸坡沿沿移时对对墩台台产生的的移动动动土压压力造造成的。其其震震害情况况和类类型则与与刚性性地基上上桥梁梁相同。3．梁梁梁墩的相相对位位移当烈烈度为为7度时，有有岸岸坡滑移移上的的桥梁将将普遍遍出现大大幅度度的梁墩墩相对对比移，认认出出现部位位一股股均在岸岸坡突突变的墩墩、台台上，并并以岸岸坡突变变处的的桥台居居多，其其相对最最大位位移值并并无一一定的规规律性性，烈度度大小小对其影影响也也不明显显。从从调查资资料看看，当烈烈度为为7度～9度时，最最大大相对位位移值值为70～220ccmm，烈度为为100度时除个个别别最大核核对位位移达49922cm外，一一般在11155～210ccm之间，故故主要仍仍视岸岸坡滑移移幅度度、移动动动土土压力大大小以以及墩、台台刚刚度及墩墩梁间间抗剪能能力等等因素而而定。4．胸胸胸墙、台台身和和墩帽的的剪切切破坏当当烈度度为7度及7度以上时时，对对岸边滑滑移的的桥梁，如如桥桥台居于于岸坡坡突变处处时，几几乎所有有的胸胸墙或台台身均均被剪断断。但但当桥台台远离离岸坡突突变处处时则完完好无无损。前者由由由于岸坡坡滑移移深度在在岸坡坡突变处处为最最大，其其台背背受到岸岸坡滑滑移时所所产生生的移动动动土土压力也也最大大，从而而迫使使桥台向向河心心位移，同同时时胸墙受受到梁梁的阻止止，导导致胸墙墙或台台身项部部被剪剪断。当当胸墙墙被剪断断后，台台身将随随岸坡坡向河心心滑动动，直至至降坡坡沂移终终止为为止。因因此桥桥台向河河心滑滑移如上上所述述最大位位移恢恢可达49922cm以上上，这这与刚性性地基基的墩台台相对对位移5～80cm比较，大大了了6～14倍之多多。5．墩墩墩身倾斜斜、开开裂和折折断当当裂度为为7度及7度以上时时，墩墩台会倾倾斜、开开裂和折折断。在在岸坡沿沿移时时，墩台台位移移并向河河心倾倾斜，移移动动动土压力力继续续增加，将将使使墩身或或桩身身在稳定定层顶顶面附近近弯裂裂和折断断。6．桥桥桥梁总长长的缩缩短在烈烈度为为7度和7度以上时时，岸岸坡滑移移将使使桥梁总总长((台顶中心心至至台顶中中心))出现大幅幅度度的缩短短。114座岸坡坡滑滑移的桥桥梁的的调查资资料表表明，在在主河河床范围围内桥桥氏的缩缩短值值在0.5577～9.1mm之间间，共缩缩短率率为0.77％～18..22％；烈度度在在7～11度时，大大多数桥桥长的的缩短值值基本本上与烈烈度成成正比，亦亦即即烈度愈愈大缩缩短率也也愈大大。桥长长的大大幅度缩缩短，必必然对桥桥梁造造成严重重震害害。所以以，有有岸坡滑滑移的的桥梁震震害要要比无岸岸坡滑滑移的桥桥梁震震害严重重得多多。7．落落落梁当烈烈度为为7度和7度以上时时开开始出现现落梁梁现象。由由于于岸坡滑滑移引引起的落落梁远远比刚性性地基基为多，以以唐唐山震害害为例例，在刚刚性地地基上落落梁的的桥只有有两座座，其烈烈度均均为9度。内岸岸坡坡滑移引引起落落梁的桥桥竞达达14座之多多，其其最小烈烈度为为7度。这充充分分说明了了由岸岸坡滑移移引起起的落梁梁数要要比内结结构本本身产生生的惯惯性荷载载引起起的落梁梁放大大7倍，其落落梁梁时的最最小烈烈度要低低2度。(二)))地基液化化造造成的桥桥梁震震害一般认为，饱和和和的松散散粉细细砂土和和粘粒粒(粒径小于于0..0055mmm)含量小小于于15～20％的饱饱和和粘砂土土(在强烈地地震震时还包包括饱饱和的松松散中中砂)，友地震震作作用下，其其颗颗粒骨架架结构构趋于挤挤密，从从而使土土中孔孔隙水压压突然然增大，以以致致土粒间间的抗抗剪强度度降低低，土的的结构构遭到破破坏，土土层出现现流动动现象，即即所所谓砂土土的液液化。通通常，地地震时表表土被被震裂，其其下下承受高高压的的饱和砂砂土随随着压力力水喷喷出地面面，这这就说明明该处处地表下下的砂砂土发生生了液液化。由由于地地基液化化失效效引起墩墩台下下沉(包括墩台台产产生竖直直方向向的变形形和位位移)。同时由由于于地基液液化，也也容易导导致岸岸坡滑移移，((当然岸坡坡滑滑动并不不仅限限于液化化地基基才出现现，而而液化地地基也也并非必必然出出现岸坡坡滑动动，还受受其它它因素的的影响响，如地地基土土质情况况、临临空面高高度和和岸坡坡坡度、烈烈度大小小以及及岸坡的的土层层构造等等，即即有无向向河心心的软弱弱层或或软弱面面)加重桥梁梁震震害。1．桥桥桥台和台台后路路基下沉沉出现现地基液液化或或岸坡滑滑移现现象后，大大部部分桥台台发生生下沉，台台后后路基也也都出出现大幅幅度下下沉。其其下沉沉深度不不一，有有的震后后桥台台下沉300ccm左右，有有的个别别桥梁梁的桥台台下沉沉达1m，路基基下下沉竞达达1..70mm，有有的原为为平桥桥，震后后由于于台后路路基和和桥台下下沉而而变成了了曲梁梁桥。2．桥桥桥墩下沉沉桥墩墩的震后后下沉沉量与自自重有有关，自自重大大的下沉沉量大大；也与与桩长长有关，长长桩桩的下沉沉量小小，短桩桩的下下沉达大大。当当墩的四四周出出现喷水水冒砂砂现象时时，其其下沉量量相对对要大得得多。第六节拱桥的震震震害一、刚性地基上上上拱桥的的震害害(一)))单孔拱桥桥的的震害《公路工程抗震震震设计规规范》中中规定：：凡设设计烈度度低于于9度，基础础位位于基岩岩或一一般稳定定土上上的跨径径不大大于30mm的单孔孔扳拱拱拱桥，可可不进行行抗震震强度和和稳定定性验算算。这这是因为为在刚刚性地基基上的的单孔板板桥，当当其承载载能力力满足设设计要要求时，具具有有较高的的抗震震能力且且一般般要在9度和大于于9度时才开开始始出现震震害。调查表明；烈度度度为9度以下的的单单孔拱桥桥震后后均属完完好，9度时仅在在拱脚出现现微裂或在在肋波间出出现宽3mmm的顺桥桥向裂缝或或轻微损坏坏且主拱完完好，烈度度为10度时主主拱的震害害有拱脚开开裂，相对对错动开裂裂、拱脚及及拱1／4有中等程程度开裂、端端腹孔与立立柱产少裂裂缝及胸墙墙产生剪切切破坏等。由于在刚性地基基基上的拱拱桥只只承受惯惯性荷荷载和台台背的的动压力力，在在地面运运动作作用下，拱拱在在供平面面内的的基本振振型为为反对称称的两两个波的的振动动形式，因因而而拱脚和和拱11／4产生的弯弯矩矩最大，所所以以拱脚与与供11／4是抗震荡荡弱弱环节之之一；；特别是是拱脚脚处于形形状突突出部位位，既既可能出出现弯弯曲开裂裂，又又可能形形成剪剪切位移移。但但总的来来讲，在在刚性地地基上上单孔拱拱桥的的塌桥震震害尚尚属罕见见，并并且由于于板拱拱横桥向向刚度度远大于于顺桥桥向刚度度，因因此，即即使烈烈度高达达100度时主拱拱在在横桥向向也尚尚未出现现重大大震害。(二)))连孔拱桥桥的的震害连拱的抗震能力力力比单拱拱为低低，出现现震害害的起点点烈度度也较低低。这这是因为为连拱拱在地面面运动动作用下下产生生的地震震内力力等于单单拱的的地震内内力加加墩顶变变位产产生的内内力。墩墩顶在地地面水水平运动动作用用下产生生的变变位大小小与墩墩的抗推推刚度度和连拱拱跨数数有关；；墩愈愈柔，跨跨数愈愈多，墩墩顶变变位愈大大，则则其地震震内力力也愈大大。当墩的刚度足以以以承受恒恒载的的单向推推力时时，其抗抗震能能力与震震害性性质将与与单拱拱相同。当当墩墩的刚度度不足足以承受受恒载载的单向向推力力时，墩墩愈柔柔，跨致致愈多多，则抗抗震能能力愈差差，将将会出现现墩身身开裂、折折断断、落拱拱等震震害。连拱桥的震害与与与梁桥震震害相相同，主主要出出现于顺顺桥方方向，但但横桥桥向的震震害则则比梁桥桥为轻轻，原因因是连连拱桥横横桥向向刚度远远大于于顺桥向向刚度度。同时时上下下部的联联结也也比梁桥桥牢固固，因此此，在在横桥向向除出出现弯曲曲、剪剪切、拉拉伸裂裂缝等震震害外外，并未未出现现横向相相对位位移，落落拱等等结构横横桥向向的震害害。二、非刚性地基基基上拱桥桥的震震害非刚性地基上拱拱拱桥的震震害主主要由岸岸坡滑滑移和地地甚沉沉降引起起。岸岸坡滑移移会使使桥台产产生大大幅度的的倾斜斜并向河河心位位移，使使拱桥桥产生严严重震震害。地地基沉沉降包括括由于于液化引引起的的承载能能力的的下降和和其它它原因产产生的的沉降，例例如如基础承承载能能力不足足等原原因。(一)))单孔拱桥桥的的震害1．岸岸岸坡滑移移引起起的震害害在烈烈度为9度肘，由由于于在两岸岸岸坡坡滑移作作用下下将两桥桥台顶顶向河心心，可可能使整整个桥桥台倾侧侧，上上部结构构全部部坠毁于于河中中。同样样在烈烈度为9度时，也也可可能使两两桥台台跨径伸伸长，拱拱顶下沉沉，拱拱脚拱顶顶出现现严重裂裂缝((某双曲拱拱桥桥跨径400mm，矢跨比比1／9，两台为为组组合式桥桥台，地地震后台台跨伸伸长18ccmm，拱顶下下沉沉39．6cm))。另另一实例例是：：烈度为为7度，路径径为为70m的双双曲曲拱桥，震震后后跨径伸伸长，拱拱脚拱顶顶出现现严重裂裂缝。2．基基基础沉降降产生生的震害害由于于基础产产生不不均沉降降可能能导致桥桥梁结结构的破破坏乃乃至整个个桥梁梁倒塌的的严重重震害。例例如如烈度为为100度，某桥桥为为跨径400mm的双曲拱拱，矢矢跨比1／8，石砌U形桥台，扩扩扩大基础础，震震后一台台下沉沉29cmm，使使上部结结构坠坠落河中中。另另一跨径径为110m的石石拱拱桥，其其两个个桥台，一一为为桩基，一一为为岩基，在在烈烈度为100度的地震震发生后后桩基基台产生生不均均匀沉降降，上上游下沉沉333cm，下下游游下沉122ccm，主拱拱受受扭破坏坏，11／4拱处出现现斜斜向贯穿穿拱顶顶平面的的裂缝缝。(二)))连孔拱桥桥的的震害1．岸岸岸坡滑移移引起起的震害害三孔孔路径各各为111.55m的的石拱桥桥(重力式桥桥台台，扩大大基础础)，在烈度度为为10度的情情况况下，由由于岸岸坡滑移移使两两边孔跨跨径显显若缩短短。三三孔拱顶顶均出出现裂缝缝，其其中两边边孔有有一孔断断裂，一一边孔向向上连连同栏墙墙一并并隆起，受受到到了严重重破坏坏。另一一震例例是：在在8度烈度区区，两两孔跨径径为118m的双双曲曲拱桥，桥桥墩墩为2φ70ccmm双柱式，墩墩墩高1.55mm。该桥两两桥桥台位于于岸坡坡突变处处，右右岸边坡坡较陡陡，震后后由于于右岸在在岸坡坡滑向河河心的的位移大大于330ccm，导导致右岸岸边孔孔在拱脚脚、和和1／4拱处严重重开开裂破损损。2．基基基础沉降降产生生的震害害由于于地基上上的液液化，在在墩基基四周出出现喷喷水冒砂砂现象象。某桥桥在88度烈度区区，为为双孔100mm的双曲拱拱桥桥，由于于地基基土液化化，导导致中墩墩下沉沉达1.1100m，拱拱圈圈被折成成四段段，此外外，由由于震后后在桥桥墩横向向出现现不均匀匀沉降降，而使使桥墩产生横向弯弯弯裂。例例如云云南某桥桥即因因桥墩横横向中中部下沉沉较多多，两侧侧下沉沉较少，使使主主拱下桥桥墩出出现很大大的基基底应力力，从从而使该该桥墩墩台出现现严重重裂缝。第七节桥梁抗震震震加固一、桥梁抗震构构构造要求求为了适应桥梁对对对抗震的的要求求，针对对震害害实例和和所出出现的各各种薄薄弱环节节，加加强桥梁梁构造造以提高高桥梁梁抗震能能力，显显然是具具有重重要意义义的。有关桥梁抗震的的的构造要要求，列列述如下下：(一)))对简支梁梁、连连续梁、系系杆杆拱等梁梁式体体系，必必须设设置阻止止梁墩墩横桥向向相对对位移的的构造造，以阻阻止梁梁墩间在在地震震力作用用下产产生的相相对横横桥向位位移。对悬臂梁和T型型型刚构除除采取取上述措措施外外，还应应采取取阻止上上部结结构与上上部结结构之间间出现现横桥向向相对对位移的的构造造措施。(二)))对活动支支座座，均应应采取取限制其其位移移、防止止其歪歪斜的措措施。(三)))对简支梁梁应应采取措措施防防止地震震中出出现落梁梁：(四)))对于桩式式墩墩和柱式式墩，桩桩(柱)与盖梁、承承承台联接接处的的配筋不不应少少于桩或或柱身身的最大大配筋筋，以加加固地地震中易易于出出现震害害的薄薄弱部位位之一一。(五)))对于砖石石混混凝土墩墩台，应应考虑提提高墩墩台帽与与墩台台本身以以及墩墩台本身身基础础联接处处、截截面突变变处和和施工缝缝处的的抗剪强强度。(六)))桥台胸墙墙应应予加强强。在在胸墙与与梁的的端部之之间，宜宜填充缓缓冲材材料，如如沥青青、油毛毛毡、橡橡胶等。(七)砖石石石、混凝凝土墩墩台和拱拱圈的的最低砂砂浆标标号应按按现行行《公路路桥涵涵设计规规范》的的要求提提高一一级采用用。(八)))不论为梁梁式式桥、拱拱桥都都应尽量量避免免在不稳稳定的的河岸修修建，一一定要在在不稳稳定的河河岸上上修建大大、中中桥时，应应合合理布置置桥孔孔，避免免将墩墩台布设设于在在地震时时可能能滑动的的岸坡坡上和岸岸坡突突变处。(九)))大路径拱拱桥桥的主拱拱圈宜宜采用抗抗扭刚刚度较大大、整整体性较较好的的断面型型式．．如箱形形拱、板板拱等。当当主主拱采用用组合合式断面面时，应应加强组组合截截面间的的连接接强度，对对双双曲拱桥桥应加加强肋波波间的的连接。(十)))大跨径拱拱桥桥不宜采采用二二铰和三三铰拱拱。当小小跨径径拱桥采采用二二铰扳拱拱时，应应采取防防止落落供构造造措施施，如加加长拱拱座斜面面或设设置防落落牛腿腿等。(十一一一)砖石、混混凝凝土空腹腹拱的的拱上建建筑，除除靠近墩墩台的的腹拱采采用二二铰拱外外，其其余腹拱拱宜采采用连续续结构构。(十二)拱桥宜宜宜尽量减轻轻拱拱上建筑筑的重重量。(十三)刚性地地地基烈度为为99度时，或或非非刚性地地基烈烈度为7度时的单单孔孔及连孔孔拱桥桥与端腹腹孔均均应采取取防止止落拱构构造，包包括加长长拱座座斜面、设设置置防落牛牛腿以以及将主主拱钢钢筋伸入入墩台台帽内。(十四)除上上述述有关抗震震震构造要要求外外，应对对具有有抗震要要求的的桥梁结结构，特特别加强强施工工质最的的保证证措施。二、桥梁抗震能能能力评定定对现现现有桥梁梁进行行抗震评评价的的目的是是为了了确定正正常使使用能力力的损损失、严严重损损坏或倒倒塌可可能发生生的风风险程度度。只只有对此此有了了明确的的认识识，才能能对桥桥梁是否否需要要进行加加固、替替换或是是接受受这种风风险程程度作出出合理理的选择择。抗抗震评价价按两两阶段执执行，第第一阶段段进行行总体的的筛选选和优先先级研研究，以以便确确定哪些些桥梁梁处于地地震对对之有最最大的的危害；；第二二阶段根根据场场地土条条件和和结构的的易损损性等因因素，对对处于地地震危危害最大大的桥桥梁进行行具体体结构分分析。在抗抗抗震评价价时，对对于基本本烈度度小于7度地区的的桥桥梁，可可不做做抗震评评价，当当基本烈烈度为为7度及7度以上地地区区的桥梁梁必须须进行抗抗震评评价。评评价按按10年一次的的频频率来进进行。桥桥梁以工工程为为单位进进行抗抗震评价价。第一阶阶阶段评价价以地地震烈度度及桥桥梁结构构的重重要性为为出发发点，将将危害害性分为为危害害较大、危危害害一般、危危害害较小三三个等等级进行行评价价，见表1。表1危害程度指标危害较小危害一般危害较大地震烈度7°8°9°及9°以上上重要性地方性性性一般道道路上上的桥梁梁，交交通量小小，且且具有抗抗震能能力较强强的绕绕行道路路。跨跨越障碍碍小，震震后易修修复。二、三三级公路路桥梁梁，交通通量相相对较大大，跨跨截障碍碍相对对较小，震震后后经短期期抢修修即可恢恢复使使。高速公路、一一一级公路及及国国道、省省道，担担负着物物资运运输的主主干道道上的桥桥梁。对对政治、经经济济和国防防具有有重要意意义的的一般道道路上上的桥梁梁。桥桥梁跨径径大，震震后修复复困难难。经第第第一阶段段的筛筛选和优优先级级研究，对对抗抗震危害害小的的桥梁可可不进进行第二二阶段段的评价价，仅仅作适当当构造造加固即即可，对对于抗震震危害害一般和和较大大的桥梁梁结构构，必须须做第第二阶段段的评评价，第第二阶阶段评价价以桥桥梁结构构的易易损性为为出发发点，按按表2进行。表2抗抗抗震能力力指标强可弱桥龄小于10年小于20年20年以上场地土在地震震震时不液液化，岸岸坡不滑滑动。地震时时时有可能能液化，或地地震震时液化化，但但经过人人工处处理。地震时时时液化，且且未未经过人人工处处理。上部结构斜交角度在2000°以内。设置防震锚栓。整体性好。截面突变点少，变变形谐调，刚刚度连续。斜交角度在2000°~440°°之间。整体性一般。截面突变点多，变变形性能较差差。斜交角度40°°°以上。未设置构造上的的的抗震设设施。整体性差。变形后产生较大大大的次内内力。下部结构采用减震支座。桩式墩高在1000米以下，且且且具有足足够的的横向联联系。柱式墩柔度较大大大时，延延性较较好。墩身能与基础谐谐谐调变形形。桥台高度在7米米米以下。桥台的抗倾、抗抗抗滑能力力较高高。桥台的胸墙较厚厚厚，与梁梁端之之间有缓缓冲填填充物。采用普通板式橡橡橡胶支座座。柱式墩高在1000米以上，横横横向联系系弱。柱式墩刚度过大大大，或柔柔度过过大，延延性一一般。墩身与基础变形形形不能谐谐调。桥台高度较高且且且刚度较较小。桥台的抗倾、抗抗抗滑能力力一般般。桥台的胸墙较薄薄薄，与梁梁端之之间缓冲冲填充充物年久久老化化。采用砼铰，或锈锈锈蚀较严严重的的钢板支支座。上、下部固接，不不设支座的超超静定结构。柱式高度在1555米以上或或独独柱式墩墩。墩、台身刚度不不不足，延延性差差。墩、台身配筋率率率较低，砼砼老老化、开开裂，抗抗剪能力力弱。桥台的抗倾、抗抗抗滑能力力差。桥台的胸墙较薄薄薄，与梁梁端之之间无缓缓冲填填充物。三、桥梁抗震加加加固的原原则强烈地震时，公公公路桥梁梁往往往遭受到到严重重的破坏坏。不不但直接接影响响交通，而而且且经常引引起次次生灾害害(由地震而而引引起的水水、火火等灾害害)，进而加加剧剧地震危危害的的严重性性，修修建在人人口稠稠密地区区和重重要交通通干线线上的桥桥梁更更是如此此。为为了减轻轻地震震造成的的损失失，要求求地震震区的桥桥梁在在抗震、防防震震方面以以预防防为主的的方针针。因此此，对对现有的的桥梁梁要做好好防震震加固工工作；；对新建建的桥桥梁要以以设计计上采取取措施施，并应应按现现行《公公路工工程抗震震设计计规范》进进行行抗震强强度和和稳定性性的验验算，以以适应应抗震的的要求求。地震基基基本烈度度为77度或7度以上地地区区的桥梁梁，应应按现行行《公公路工程程抗震震设计规规范》(JTJ0004)的的要求进行行验算，采采取相应的的抗震加固固措施。基基本烈度小小于7度地区的的桥梁，除除特殊规定定外，可采采取简易设设防。桥梁的的的抗震加加固应应根据桥桥梁的的重要性性、烈烈度的高高低，修修复的难难易程程度、地地基土土的情况况分别别对待，一一般般说对重重要的的、修复复困难难的、烈烈度向向的、路路径大大的桥梁梁应重重点对待待，全全面加固固。对对于一般般性桥桥梁可作作一般般性加固固。1．加固固固后的桥桥梁必必须满足足桥梁梁正常营营运和和正常使使用情情况下的的要求求。2．桥梁梁梁抗震加加固的的重点为为桥梁梁的顺桥桥方向向。3．加固固固处理时时桥梁梁引道要要尽量量与邻近近公路路连通，确确保保震后的的交通通不致中中断。对对重点桥桥梁应应作好震震后抢抢修准备备，争争取震后后尽快快恢复交交通。4．桥梁梁梁的抗震震加固固要以最最低的的花费取取得最最佳减灾灾效果果为宜。5．地震区公路路路桥局部加加固固的重点点是上上、下部部结构构抗震薄薄弱部部位。6．上部结构构的的薄弱部位位位，有下下列各各处：1)梁式式式桥：跨中中、横横梁、支支座；；2)拱桥：拱顶顶、拱拱圈1/44跨径处处、拱脚脚及腹腹拱与立立柱联联结处；；3)其它它它型式桥梁梁：：除跨中中和支支座部位位外，还还有设计计部门门提出的的抗震震薄弱部部位。7．下部结构的的的薄弱部位位，有有下列各各处：：1)墩帽与与与墩身联结结处处、盖梁梁与立立柱(排架桩)联结处、承承承台与基基桩联联结处；；2)墩、台台台身或基桩桩断断面突变变处；；3)))水中墩(桩)干湿交替替风风化严重重的部部位；4)基础局局局部冲刷严严重重的部位位；5)钢筋混混混凝土桥墩墩混混凝土工工作缝缝处。8．地震区桥桥梁梁一般有下下下列震害害情况况：1）在在在板梁桥桥中，梁梁的纵、横横向向移位、撞撞击击造成梁梁端损损坏、落落梁。2）在在在桁梁中中桁梁梁扭曲、位位移移。3）在在在拱桥中中，拱拱上建筑筑局部部挤坏、腹腹拱拱与立柱柱联结结处开裂裂或脱脱落；拱拱圈变变形、开开裂；；拱脚移移位、开开裂等。4）在木桥桥桥中，联联结螺螺栓松动动、脱脱落。5）在支座座座处，底底板砂砂浆开裂裂破坏坏、底板板附近近下部结结构混混凝土破破损、锚锚固螺栓栓拔出出或剪断断、支支座倾覆覆、销销钉损坏坏、滚滚轴脱离离。6）在在在桥梁墩墩、台台基础中中，墩墩、台基基础产产生下沉沉、滑滑移、倾倾斜、断断裂；桥桥台胸胸墙开裂裂、剪剪断，墩墩(台)帽拉裂；；地地基土液液化，承承载力降降低等等。针对上述桥桥梁梁抗震加固固固原则及及震害害情况，对对现现有或被被震坏坏的桥梁梁，根根据其不不同结结构型式式，对对薄弱环环节，采采取相应应的挡挡、联、固固等等加固措措施进进行加固固处理理，从而而达到到提高桥桥梁抗抗震能力力的目目的。近近年来来，费用用效益益已在许许多国国家抗震震加固固原则中中出现现。在美美国加加州，随随着119711年SanFFernnanndo地震震的的发生，加加州州交通部部即开开始投资资加固固设计，其其中中包括在在许多多桥梁伸伸缩缝缝安装拉拉杆以以减小落落梁的的潜在性性。日日本也有有类似似的行动动。这这是在最最低花花费的范范畴下下取得最最大减减灾效果果的一一次明显显尝试试。四、梁式桥的抗抗抗震加固固在梁式式式桥的抗抗震加加固措施施中，就就上部结结构来来说，主主要是是防止顺顺桥向向和横桥桥向的的落梁、防防止止支座的的破坏坏以及梁梁墩相相对位移移等方方面。现现分别别将有关关的抗抗震加固固措施施列述如如下。（一）防止顺桥桥桥向(纵向)落梁的抗抗震震加固措措施，可可采取下下列方方法：1．设设设置纵向向挡块块1)将原原原桥台胸墙墙拆拆除，重重做钢钢筋混凝凝土胸胸墙，在在梁端端和胸墙墙间填填塞缓冲冲材料料(如沥青油油毡毡或橡胶胶垫))，并在台台帽帽上增设设锚栓栓、挡块块，阻阻挠梁纵纵向位位移，见见图6.2..11.1a。2)在在在桥墩墩帽帽上上设置挡挡块，见见图6.2..11.1b。挡块及及胸胸墙的尺尺寸应应按现行行《公公路工程程抗震震设计规规范》计计算确定定。挡挡块锚栓栓的截截面积可可按下下式进行行计算算：式中:A—锚锚栓栓截面积(((cm2)；K—水水水平地震震系数数，由基基本烈烈度确定定；7度时，K==00．18度时，KK=0．29度时，KK=0．4W—梁梁梁或板，或或一一孔的静静荷载载(KN)；σg—锚栓钢筋筋容许许剪应力力(KPa))，可可按基本本容许许剪应力力提高高50%图666.2.11..1a图6.2.11..1b1．桥轴线；22．．主梁；3．横梁；4．纵向挡块块(钢筋混凝凝土土或角钢钢)；5．横向挡块块(钢筋混凝凝土土或角钢钢)图防止纵纵纵向落梁挡挡块块示意2．．．固定主主梁((或板梁)，可采取取下下列方法法：1)用卡卡卡架固定定。在在两片梁梁的接接缝间钻钻孔，两两横隔板板面剔剔槽，用用槽钢钢及螺栓栓做或或△型、H型或□型卡架。把把把梁或板板固定定在桥墩墩上。卡卡架与梁梁(板)或墩之间间应应填塞橡橡胶、油油毡、软软木等等弹性材材料，以以保证梁梁、板板在温度度变化化时能自自由伸伸缩。见见图66.2.11..2-1。2)))板端钻孔孔固固定。采采用油油毡支座座的板板梁，可可在每每片板梁梁上钻钻孔深入入至墩墩、台帽帽内，见见图6.2.11..2-22a。然后根根据据公式(6.2.11..1)计算所需需尺尺寸的螺螺栓放放入，固固定端端填以环环氧砂砂浆，活活动端端应扩孔孔并填填以弹性性材料料，以利利温差差伸缩，最最后后上紧螺螺帽，见见图6.2..11.2--2bb。图6.2.11.22-1用卡架固固定定(尺寸单位位：：cm)图6.2.11.22-2板端钻孔孔固固定(尺寸单位位：：cm)3)悬臂臂臂梁端固固定。将将悬臂梁梁端钻钻孔固定定，固固定螺栓栓可由由上向下下，见见图6.2..11.2--3aa；也可用用钢钢板在梁梁上面面或梁侧侧固定定，见图图6.2.11..2-3bb、图6.2.11..2-33c。联结钢钢板板及螺栓栓尺寸寸按公式式(6.2.11..1)计算确定定。图6.2.1..22-3悬臂梁端端固固定3．将主梁梁梁联成整整体，可可采用下下列方方法：1)在无无无横隔梁梁的桥桥中，先先探明明原主梁梁钢筋筋的位置置，在在不破坏坏钢筋筋的情况况下，钻钻孔、穿穿横向向钢拉杆杆，将将主梁联联成整整体。2)))在有横隔隔梁梁的桥中中，若若横隔梁梁刚度度不够，同同1)，增设横横向向钢拉杆杆或钢钢筋混凝凝土横横隔板。3)采用用用钢纤维维混凝凝土浇筑筑整体体桥面板板，增增强桥梁梁整体体性。4)))纵向加固固采采用在梁梁端隔隔板之间间中性性轴线上上钻孔孔，用螺螺栓连连接，隔隔板之之间加垫垫块，见见图6.2.11..3-1。5)在梁梁梁侧钻孔安安装装梁端钢钢板，用用铰接将将主梁梁在纵向向联成成整体，见见图图6.2..11.3--2。图6.2.1..33-1图6.2.11..3-22图6.2.1..444．梁与与与台帽胸胸墙的的纵向连连接。在在梁侧钻钻孔，用用螺栓固固定梁梁端钢板板，之之后将钢钢板与与桥台胸胸墙上上的埋设设件连连接在一一起，以以防落梁梁，见见图6.2.11..4。（二）防止横向向向落梁的的抗震震加固措措施，可可采取下下列方方法：1．设设设置横向向挡块块或挡杆杆。当当边主梁梁外侧侧盖梁或或台帽帽上有条条件钻钻孔时，可可设设钢筋混混凝土土横向挡挡块((图6.2.22.11a)或用用短短角钢、钢钢轨轨、槽钢钢作挡挡杆(图6.2.22..1b)，防止止落落梁，挡挡块设设置要求求同纵纵向防落落梁的的挡块。2．当当当边主梁梁外侧侧盖梁或或台帽帽上无条条件钻钻孔时，可可用用钢丝绳绳将主主梁和边边桩((柱)横向连接接在在一起，见见图图6.2.22..2。3．边主梁梁梁外侧设设置钢钢支架。在在边边主梁外外侧墩墩、台帽帽上埋埋设钢锚锚栓，将将三角型钢支架固定，并并在边主梁与与钢支架间填填塞垫木以固固定主梁，见见图6.2.2..3。6.2.2..11a防止横横向向落梁的的挡块块示意图图6.2.22..1b防止横横向向落梁的的挡杆杆示意图6.2.22.22钢丝绳加加固固示意图图6.2.22..3钢支架加加固固示意4．对无横横横隔梁又又无桥桥面钢筋筋网的的桥梁，可可将将两侧边边梁横横桥向加以连接，防止止止边梁的的震落落。方法法有：：1)用钢夹板将将桥桥面板连接接接；2)用钢筋将起起吊吊环连接在在在一起。5．将主梁梁梁横桥向向联成成整体也也可参参照6.2.11..3中1）、2）、3）。（三）防止支座座座破坏的的抗震震加固措措施，可可采取下下列方方法：1．设置支支支座挡块块。对对于采用用平板板式滑动动支座座、切线线式滑滑动支座座或油油毡支座座上的的薄腹T型梁，若若墩墩、台帽帽较宽宽，可采采用钢钢筋混凝凝土挡挡块进行行加固固。见图图6.2.33..1。挡块设设置置要求同同纵向向防落梁梁的挡挡块。图6.2.3..11盖梁较宽宽时时的支座座挡块块2．对于摆摆摆动、滚滚动支支座，可可在梁梁两侧设设置挡挡块，并并把挡挡块同下下部构构造联接接起来来，使之之成为为U字形或一一字字形承托托，见见图6.2.33..2。3．将将将两支座座用钢钢筋纵向向连接接加固，见见图图6.2.22..3。a)U形形形承托bb))一字形形承承托图6.2.3..22图6.2.33..3五、拱桥的抗震震震加固在基础础础条件许许可的的情况下下，地地震区也也可以以建造拱拱桥。大大跨径和和高墩墩台的拱拱桥往往往比小小路径径和低墩墩台拱拱桥的震震害严严重，而而多孔孔的连孔孔拱桥桥则又比比单孔孔拱桥易易于出出现震害害。因因此，对对路径径大于20m的双曲拱拱桥桥及跨径径大于于15m的坦肋拱拱桥桥和桁架架拱桥桥，当裂裂缝宽宽度超过0.2mmm、长度超超过L／2拱圈厚度度时时部应予予以加加固。对双曲曲曲拱来说说，其其连接部部位较较多，如如拱肋肋和拱波波的连连接，拱拱肋和和桥墩(台)的连接，拱拱拱上建筑筑和拱拱圈的连连接，这这些往往往成为为双曲拱拱桥抗抗震的薄薄弱环环节，亦亦应予予以加固固。1．防防防止拱圈圈落拱拱，可将将相邻邻两拱脚脚的钢钢筋联起起来，或或加长墩墩台帽帽和拱底底斜面面长度，并并设设置防落落拱牛牛腿。2．将将将主拱圈圈联成成整体，可可采采取下列列方法法：1）在在在双曲拱拱桥拱拱肋的横横系梁梁间设钢钢筋斜斜拉杆，中中间间用花兰兰螺栓栓拉紧，见见图图6.3.22--1a，拉杆尺尺寸寸应通过过计算算确定。各各部部外露钢钢筋均均应进行行油漆漆防锈。其其日日常保养养按钢钢构件养养护方方法处理理。1．C20混凝凝土土填平；222．拱筋；3．拱顶；4．拱圈；5．横系梁；；6．钢筋拉杆杆；；7．角钢；8．双螺帽；；9．橡皮垫圈圈；；10．斜拉杆；；11．钢板箍；；12．螺栓；13．法兰螺栓栓图6.3.2--11双曲拱桥桥拱拱肋整体体联结结2）在双曲曲曲拱桥拱拱顶三三道横系系梁间间设拉杆杆。拉拉杆用Φ20～Φ22的钢筋筋，两两端焊接接在横横系梁的的钢板板箍上(钢板箍用用D==6～8mm厚的的钢钢板制成成，宽宽200mmmm)，中间间用用花兰螺螺栓拉拉紧，见见图66.3.22--1b。3）在石拱拱桥拱拱圈的跨跨中和1//44跨处加设设三三道钢板板箍，用用螺栓在在拱底底及拱侧侧钻孔孔锚固，应应注注意拱侧侧锚固固点在拱拱圈厚厚度的1//33处，见图图6.3.22--2。锚固孔孔用用膨胀水水泥砂砂浆填充充。3．桥桥桥台、墩墩在拱拱脚处的的加固固，分别别用下下列方法法：1）在在拱座凿凿孔，深深度大于于500厘米，埋埋设Φ20钢筋，另另一端伸伸入拱拱背和埋埋设在在拱肋波波谷上上的锚栓栓相联联，并同同横向向的两边边分布布钢筋彼彼此焊焊接，最最后浇浇筑混凝凝土，见见图6.3..33a。图6.3.2--22石拱桥整整体体联结2）构造同(1)，墩顶顶上上若有腹腹拱墙墙，可在在墙脚脚凿孔，使使拉拉筋通过过而连连为一体体，见