摘要：分析了幾個(gè)典型的橋梁震害，對比橋梁結構抗震設計與建筑結構抗震設計，參照建筑結構抗震設計的一般原則，提出了一些關(guān)于橋梁抗震概念設計的想法，可供橋梁設計人員參考。

　　關(guān) 鍵 詞：橋梁抗震，設計，建筑結構

　　橋梁是交通生命線(xiàn)工程中的重要組成部分，震區橋梁的破壞不僅直接阻礙了及時(shí)救災行動(dòng)，使得次生災害加重，導致生命財產(chǎn)以及間接經(jīng)濟損失巨大，而且給災后的恢復與重建帶來(lái)困難。在近30年的國內外大地震中，橋梁破壞均十分嚴重，橋梁震害及其帶來(lái)的次生災害均給橋梁抗震設計以深刻的啟示。在以往地震中城市高架橋或公路上梁橋的墩柱的屈曲、開(kāi)裂、混凝土剝落、壓潰、剪斷、鋼筋裸露斷裂等震害，橋梁防震越來(lái)越受到各國工程師的重視。

　　1.典型橋梁震害簡(jiǎn)介

　　歷史上發(fā)生的大地震給人們帶來(lái)了巨大的生命財產(chǎn)損失，促使人們去研究和了解這種特殊的自然災害，探討減輕震害的對策和方法。至20世紀60年代世界性的地震工程研究與結構抗震理論研究已取得了較大進(jìn)展，大多數國家根據本國國情，制定了相應的結構抗震設防原則與抗震設計規范。但是，1971年圣費南多地震(M6.6)；1989年美國洛馬普里埃塔地震(M7.0)；1994年諾斯雷奇地震(M6.7)以及1995年日本阪神地震(M7.2)均為中等強度的地震，而橋梁的破壞卻十分嚴重。這迫使各國工程師對橋梁震害進(jìn)行分析，對結構的抗震設防標準與抗震設計原則提出新觀(guān)點(diǎn)。下面簡(jiǎn)要介紹幾個(gè)典型的橋梁震害。1999年臺灣地震中烏溪橋南下線(xiàn)橋墩受剪破壞情況(見(jiàn)圖1)。1995年日本阪神地震中阪神高整線(xiàn)在神戶(hù)市內高架橋的倒毀，一共18根獨柱橋墩被剪斷，長(cháng)500m左右的梁部側向傾倒(見(jiàn)圖2)。阪神地震中西宮港大橋系桿拱主跨的東連接第一跨的引橋由于支座抗剪承載力不足而破壞導致落梁破壞(見(jiàn)圖3)。1989年美國洛馬普里埃塔地震中高整公路880號線(xiàn)塞普里斯高架橋。地震中該橋有一段800m長(cháng)的上層橋面因橋墩斷裂塌落在下層橋面上，上層框架完全毀壞(見(jiàn)圖4)。

　　2.橋梁震害分析

　　橋梁上部結構由于受到墩臺、支座等的隔離作用，在地震中直接受慣性力作用而破壞的實(shí)例較少，由于下部結構破壞而導致上部結構破壞則是橋梁結構破壞的主要形式，下部結構常見(jiàn)的破壞形式有以下幾種：

　　(1)墩臺位移使梁體由于預留擱置長(cháng)度偏小，使得橋跨縱向位移超出支座長(cháng)度而引起落梁破壞；

　　(2)支座在地震作用下由于抗剪承載力不足而破壞，導致落梁；

　　(3)配筋設計不當，承載力不足，引起結點(diǎn)部位破壞；

　　(4)墩柱失效引起落梁破壞。

　　3.關(guān)于橋梁抗震概念設計的一些想法

　　建筑結構抗震設計有如下原則：

　　強柱弱梁：要求同一結點(diǎn)柱端截面受彎承載力總和大于梁端受彎承載力總和；強剪弱彎：控制截面的抗剪承載力大于抗彎承載力；強結點(diǎn)弱構件：梁柱結點(diǎn)是保證結構整體性和關(guān)鍵部位，要保證結點(diǎn)有足夠的強度和剛性，建筑結構抗震的一般原則同樣適用于橋梁結構。

　　如前所述，橋梁在地震中往往下部結構破壞，所以在抗震設計中橋墩比橋梁重要。并且橋墩是橋梁結構中最重要的承重構件，橋墩破壞將導致整個(gè)橋梁結構的倒塌。在地震作用下，它是壓、彎、剪構件，其變形能力不如以彎曲作用為主的梁，因此要使橋梁結構具有較好的抗震性能，應該確保橋墩有足夠的承載力與延性。即從橋梁整體結構的角度出發(fā)進(jìn)行橋梁抗震設計，應該要求"強墩弱梁"。

　　如今人們對地震的研究還有待深入，提高結構的變形能力，增加結構延性，提高結構耗能能力對于改善結構的抗震性能有著(zhù)重要的意義。結構的彎曲破壞是塑性破壞，發(fā)生彎曲破壞時(shí)，鋼筋屈服形成塑性鉸，從而具有塑性變形能力，構件表現出很好的延性，而且結構的塑性變形使得剛度下降，其所分擔的地震作用也相應減少。當結構發(fā)生彎曲破壞時(shí)可以有效地通過(guò)變形來(lái)吸收和耗散能量。

　　而結構剪切破壞時(shí)，其破壞形態(tài)是脆性破壞或者延性很小，不能滿(mǎn)足橋梁延性設計的要求。橋墩在地震作用下要有足夠的延性，其控制截面處的抗剪承載力要大于抗彎承載力，在彎曲破壞之前不發(fā)生剪切破壞。即從個(gè)別受力構件的角度出發(fā)進(jìn)行橋梁抗震設計應該要求受力構件"強剪弱彎"。

　　以往的橋梁震害中，支座破壞引起橋梁結構塌落毀滅屢見(jiàn)不鮮，它歷來(lái)被認為是橋梁整體抗震性能上的一個(gè)薄弱環(huán)節。城市高架橋梁柱的結點(diǎn)，橋墩與蓋梁的結點(diǎn)，橋墩與基礎等結點(diǎn)也經(jīng)常發(fā)生破壞。結點(diǎn)是保證結構整體工作的重要構件，在地震作用下結點(diǎn)受到水平、豎向剪力和彎矩的共同作用，受力復雜，并且一旦受損難以修復。由于結點(diǎn)受力復雜，目前美國的AASHro規范，歐洲的Eurocode規范和我國的公路抗震設計規范對結點(diǎn)的設計和構造都沒(méi)有特別的規定。在橋梁抗震設計中除了要保證橋墩、橋梁有足夠的承載力和延性外，還要保證橋梁節點(diǎn)有足夠的承載力，避免節點(diǎn)過(guò)早破壞。即"強節點(diǎn)，弱構件"。

　　4.結語(yǔ)

　　(1)如今人們對地震作用的研究還有待深入，單從理論上進(jìn)行抗震設計的方法不可取，橋梁工程師要從震害中吸取教訓，憑借經(jīng)驗進(jìn)行概念設計在橋梁抗震設計中顯得尤為重要。

　　(2)橋梁震害多種多樣，包括樁基折斷，地層不均勻震沉陷，砂土液化等，文中只簡(jiǎn)要介紹了橋墩、支座、結點(diǎn)的震害。

　　(3)無(wú)論橋梁結構還是建筑結構其受力構件的受力性質(zhì)都是拉、壓、彎、剪、扭的一種或幾種的組合，兩種結構具有相似性，建筑結構中的一些成功經(jīng)驗同樣可以用于橋梁結構中。

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