地震对刚构桥的破坏及震害分析

地震对刚构桥的破坏及震害分析

要做好现有桥梁的防滑工作，必须从项目上采取措施，提高新桥梁的抗疲劳性能和稳定性，以满足抗疲劳要求。1地震引起的桥梁坍塌地震对桥梁的破坏常指由于地震波传播到地基引起桥梁震动,对桥梁结构及附属设施造成的损坏。地震引起常见损坏如下。1.1抗剪力大幅度降低在砂性土和软黏土地区,地震使土的抗剪力大幅度降低,从而降低了土的承载力,导致墩台大幅度下沉。构造地裂缝使墩台产生水平、竖直、倾斜变形。1.2砂化、地基及岸坡滑动砂土液化、地基失效和岸坡滑移也将导致桥梁大幅度破坏乃至倒塌,如裂缝、落梁等。2桥梁地震灾害的基本原理2.1高烈度地震比低烈度地震更严重时桥梁产生位移的动土压力都是随烈度增加而增加的,一般来说,在稳定地基上地震烈度大于一定的地震动峰值加速系数才使桥梁遭受震害。2.2场地土的分类建桥场地处较广范围的地面以下10m~20m深度内的土层称为场地土,我国将场地土分为三类。一般说来,一类土抗震性较好,二类土次之,三类土在强震的作用下导致地基失效,故震害较重。2.3顺桥与墩台之间的地震荷载分配由于顺桥向刚度比横桥向小。顺桥向搭接长度比墩台横桥向富裕宽度小,各梁在顺桥向为串联结构,而横桥向为并联结构,因此地震荷载和相对位移在顺桥上出现较大的传递和不均匀分配。3梁桥地震3.1梁式桥抗震的主要方面洪水具有突发性、水量集中、破坏力大等特点,洪峰到来时,桥梁墩台等部位有明显的阻水流作用,直接承受水流的冲击,容易发生损坏,造成桥梁坍塌、道路断行。凡在地震中基础不出现位移、倾斜主岸坡不出现滑移地基,称为刚性地基,其主要震害表现在以下几个方面:1)顺桥向的震害(1)活动支座的震害活动支座是梁式桥抗震中的一个最薄弱的环节,一般当地震烈度大于地震动峰值加速系数时,都有可能造成活动支座的失稳、倾倒、脱落。(2)固定支座的震害固定支座的破坏将引起以下两个方面的破坏:一是顺桥向的纯剪力破坏;二是横桥向的弯扭损坏。(3)墩台位移震害梁墩的相对位移将引起固定支座销钉剪断、柱式支座倾斜甚至倾倒、桥台胸墙及梁端撞裂、每孔缩短或延长成不规律的交替变化等震害。(4)胸墙及梁端破坏当地震烈度等于或大于地震动峰值加速系数时,墩身开裂,固定支座被剪断后,梁将撞击胸墙或梁端出现弧形撞击。2)横桥向的震害当地震荷载在桥梁上部结构中产生的横向水平力大于支座的摩阻力或支座的抗剪强度时,梁与墩台出现相对位移并剪断支座,使支座产生横向位移,当梁两端支座形式不同时还会产生扭矩使支座扭转破坏。3.2震作用下的稳定性非刚性地基是指地震中地表以下土层出现液化和岸坡出现滑动的地基,或者墩台出现位移,沉降的地基。其主要震害如下:1)由于岸坡滑移造成的桥梁震害在地震作用下,土体向河心滑动,出现地裂缝并以此形成多道地裂缝,其缝宽可达1m以上,一般发生在地震烈度以上。墩身倾斜、开裂和折断。在岸坡滑移时,墩台位移向河心倾斜,移动土压力增加,使墩身或桩身在稳定层顶面附近弯裂和折断;2)由于地基液化造成的桥梁震害饱和松散粉细砂土和黏粉含量小于15%~20%的饱和粘砂土,在地震作用下易发生液化。桥台和台后路基下沉;出现在地基液化或岸坡滑移现象后,大部分桥台发生下沉,台后路基也都出现大幅度下沉。4桥梁抗疲劳加固措施4.1结构与基础的连接对于简支梁、连续梁、系杆拱等梁式体系,必须设置阻止梁墩横桥向相对应位移的构造,阻止梁的横向位移。对于悬臂梁和T型刚构除采取与简支梁、连续梁、系杆拱等梁式体系相同措施外,还应采取阻止上部结构与上部结构之间出现横桥向相对位移的构造措施。对于活动支座,均应采取限制其位移、防止其歪斜的措施。对于简支梁应采取措施防止地震中落梁,如采取螺栓连接、钢夹板连接,以及将基础置于可液化层一定深度等措施。不论是梁式桥还是拱桥尽量避免在不稳定的河岸修建,并应合理布置桥孔,避免将墩台布设于在地震时可能滑动的岸坡突变处。大跨径拱桥的主拱圈宜采用抗扭刚度较大、整体性较好的断面型式,如箱形拱、板拱等。当主拱采用组合断面时,应加强组合截面的连接强度。对于双曲拱桥应加强助波间的连接。砖石、混凝土腹拱的拱上建筑,除靠近墩台的腹拱采用二铰或三铰,其余腹拱宜采用连续结构。4.2设置活动支架1)防止顺桥向落梁的抗震措施主要有:增设挡块和加强胸墙,桥台加固挡板,用H形卡架和三角形支架加固,墩帽上设置活动支座挡块等;2)防止横桥向落梁的抗震措施主要有:用钢丝绳横向连接加固,边主梁外侧设置挡块或挡杆,边主梁外侧设钢支架加固等;3)防止支座破坏的主要措施有:宽盖梁上设置支座挡块,U形承托支座加固,一字形承托支座加固,两支座用钢筋纵向连接加固等。4.3加固弱环节对于双曲拱桥,因其连接部位的连接较多,这些薄弱环节也予以加固。其主要抗震措施有:拱肋与拱波之间用钢筋混凝土补强,拱顶上部用钢筋混凝土加固,或用加劲钢及剪力撑法,对拱脚用钢筋混凝土加固等。4.4桥台基础加固基础在设计或修建时没考虑地震因素时,应采取以下加固措施:对于扩大基础,可采用外加固围裙的方法进行抗震加固;加打木桩,浇筑混凝土,增大基础底面面积;对于桩基础,采用加筑围裙式条形基础;在一般冲刷线以下,桥台前端加高斜撑;桩墩两侧架设斜撑加固;对于排架桩,采用扩大桥墩断面加固法;台后土压力较大时,可在台后加建挡墙;在台前增设扶壁加固,其基础埋深一般在冲刷线以下