汶川大地震公路橋梁震害初步調(diào)查

1、汶川大地震公路橋梁震害初步調(diào)查王東升 1 ,郭迅 2 , 孫治國(guó) 1 ,孟慶利 2 , 于德海 1 ,李曉莉 1( 1. 大連海事大學(xué)道路與橋梁工程研究所 ,遼寧 大連 116026;2. 中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所 ,黑龍江 哈爾濱 150080 )摘 要 : 2008年 5月 12日我國(guó)四川省汶川縣發(fā)生 8級(jí)大地震 ,造成大量公路橋梁破壞 。本文詳細(xì)介紹了百花大橋 、小魚(yú)洞大橋 、廟子坪大橋 、龍尾大橋等 9座典型公路橋梁的震害情況及原因 。這個(gè)地 區(qū)的橋梁主要為橋面連續(xù)簡(jiǎn)支梁橋 ,支座多為直接擱置的板式橡膠支座 ,地震中穩(wěn)定性較差 ,主梁與 橋墩連接較為薄弱 ,更多地發(fā)生橫 、縱向移位 ,

2、乃至最終落梁 。這種薄弱連接一定程度上降低了橋墩 的地震荷載 ,總體上看橋墩震害較輕 ,但從破壞的橋墩 、拱肋 、蓋梁來(lái)看 ,直接剪切或形成彎曲塑性鉸 后的剪切破壞較為多見(jiàn) 。提出了公路橋梁抗震設(shè)計(jì)若干建議 ,涉及橋臺(tái)抗震穩(wěn)定性及強(qiáng)度校核 、曲 線梁橋和高墩橋梁設(shè)計(jì) 、支座及防落梁措施設(shè)計(jì) 、橋墩及構(gòu)件延性設(shè)計(jì) 、場(chǎng)地液化等多個(gè)方面 。強(qiáng)調(diào) 了抗震構(gòu)造措施能夠維持公路橋梁大震后應(yīng)急通行功能的“最強(qiáng)設(shè)計(jì)原則 ”。關(guān)鍵詞 :汶川地震 ;公路橋梁 ;震害 ;抗震設(shè)計(jì)中圖分類(lèi)號(hào) : p315. 9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 : ad am a ge to h ighwa y br idge s dur in g w

3、 en chuan ea r thqua kewan g dongsheng1 , guo xun2 , sun zh iguo1 , m en g q ingli2 , yu d eha i1 , l i x iao li1( 1. in stitu te of b ridge and road enginee ring, d a lian m aritim e u n ive rsity, d a lian 116026 , ch ina;2. in stitu te of enginee ring m echan ic s, ch ina ea rthquake a dm in istr

4、a tion, h a rb in 150080 , ch ina)a b stra c t: the grea t w enchuan ea rthquake (m s = 8. 0 ) occu rred on m ay 12 , 2008 in sichuan p rovince of ch ina andcau sed dam age to m any h ighway b ridge s. a de sc rip tion of the dam age and the p robab le cau se s a re p re sen ted fo r n ine b ridge s

5、 inc lud ing b a ihua b ridge, x iaoyudong b ridge, m iaozip ing b ridge and longwe i b ridge. a lmo st a ll h ighway b ridge s in the a rea affec ted by the ea rthquake a re simp ly suppo rted con tinuou s girde r b ridge s w ith rubbe r bea ring p laced on the cap beam d irec tly and the connec ti

6、on s be tween b ridge co lum n s and girde rs a re weak1th is cau sed the b ridge girde rs to slide la te ra lly o r longitud ina lly and even to fa ll unde r ea rthquake ac tion s. the poo r bea ring cond ition s a lso led to the dec rea se of se ism ic load s ca rried by b ridge co lum n s and the

7、 dam age to b ridge co l2 um n s wa s no t seve re, bu t som e induced the dam age to co lum n s, a rch rib s o r cap beam s due to shea r o r com b in ing shea r and flexu re. b a sed on the le sson s lea rned from the w enchuan ea rthquake, recomm enda tion s on the se ism ic de sign of h ighway b

8、 ridge s a re p re sen ted inc lud ing stab ility and strength ca lcu la tion of b ridge abu tm en ts, de sign of cu rved b ridge s and b ridge s w ith h igh p ie rs, de sign of bea rings and device s p reven ting the girde rs from fa lling down, duc tility of b ridge co lum n s and o the r struc tu

9、 ra l m em be rs and site liquefac tion. fo r p e rfo rm ing the em e rgency func2 tion of the b ridge it is emp ha sized tha t a tten tion shou ld be p a id to the struc tu ra l de ta ils de sign to avo id co llap se when an unexp ec ted la rge ea rthquake occu rrs.key word s:w enchuan ea rthquake;

10、 h ighway b ridge; se ism ic dam age; se ism ic de sign收稿日期 : 2008 - 09 - 25; 修訂日期 : 2008 - 11 - 27基金項(xiàng)目 :國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 ( 50878033; 50808163 ) ; 地震行業(yè)科技專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目 ( 200808021 ) ;中央級(jí)公益性研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)( 2006b06 ) ;中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所開(kāi)放試驗(yàn)室基金 ( 2007a06 )作者簡(jiǎn)介 : 王東升 ( 1974 - ) ,男 ,教授 ,博士 ,主要從事橋梁抗震研究. e2m a il: d swang newm a

11、il. d lm u. edu. cn引言2008 年 5月 12日我國(guó)四川省汶川縣發(fā)生 8級(jí)大地震 ,造成大量人員傷亡 ,舉國(guó)同悲 。同時(shí)因滑坡及泥石流阻塞 、橋梁倒塌及公路損毀使震中區(qū)交通運(yùn)輸完全中斷 ,給抗震救災(zāi)帶來(lái)了極大困難 ,突顯生命線工程 重要性 。為更好地認(rèn)識(shí)地震對(duì)公路橋梁的影響及破壞規(guī)律 ,為災(zāi)區(qū)交通系統(tǒng)恢復(fù)重建和國(guó)內(nèi)橋梁抗震設(shè)防 、抗震 設(shè)計(jì) 、抗震加固等工作提供技術(shù)支持 ,中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所科研人員在地震發(fā)生后即奔赴現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展救 援及橋梁震害調(diào)查工作 ,主要調(diào)查對(duì)象為 213 國(guó)道百花大橋和都汶高速公路接近完工的廟子坪大橋和新房 子大橋 。2008 年 8月項(xiàng)目組又對(duì)震

12、區(qū)橋梁震害進(jìn)行了較詳細(xì)調(diào)查 ,共調(diào)查橋梁 20 余座 。主要包括 213 國(guó)道映秀鎮(zhèn)岷江大橋至壽江大橋間所有橋梁 ; s105 國(guó)道平武縣南壩大橋 ; 位于北川縣城的龍尾大橋以及位于成都 彭州的小魚(yú)洞大橋 ;位于都江堰虹口的高原大橋 ;位于映秀鎮(zhèn)的高樹(shù)大橋 (順岷江新建橋 ) 。圖 1為地震區(qū)交通分布情況 。調(diào)查范圍基本涵蓋了汶川大地震主發(fā)震斷層 :映秀- 北川斷裂下盤(pán)區(qū)域 。圖 1 地震區(qū)交通分布及橋梁震害調(diào)查主要區(qū)域f ig. 1 su rvey scop e s of dam aged b ridge s in w enchuan ea rthquake1 典型公路橋梁震害1. 1 百花

13、大橋百花大橋?yàn)榍€連續(xù)梁橋 +直線連續(xù)梁橋 +曲線連續(xù)梁橋的組合形式 ,平面呈“s”形 。墩梁采用無(wú)蓋 梁支撐 ,主梁直接置于柱頂 ,距震中映秀鎮(zhèn)或主發(fā)震斷層 (映秀 - 北川斷裂 )約 2 - 3 km。主要震害為 5跨曲 線梁整體性跨塌 (圖 2 ( a)和圖 2 ( b) ) ,部分梁體折斷并疊置 (圖 2 ( c) ) 。其它震害情況包括 : 橋墩彎曲破壞 (圖 2 ( d) )和橋墩剪切破壞 (圖 2 ( e ) ) ; 橋墩系梁節(jié)點(diǎn)剪切破壞 (圖 2 ( f) ) 或節(jié)點(diǎn)處橋墩形成塑性鉸 (圖 2( g) ) ;軟弱場(chǎng)地土層沉陷及向河心滑移導(dǎo)致樁基礎(chǔ)變位 、傾斜 (圖 2 ( h)

14、 ) ;主梁橫 、縱向移位及碰撞和擋塊震 壞 (圖 2 ( i) 、圖 2 ( j) ) 。百花大橋地震破壞原因?yàn)?: ( 1 )懸臂端或蓋梁支座支承長(zhǎng)度不足且缺少縱向 、豎向限位裝置 ; ( 2 )橋址處新近沉積軟土發(fā)生沉陷并帶動(dòng)樁基整體向河心滑移 ,且基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)位移被高墩放大 ; ( 3 )強(qiáng)烈地震動(dòng)效應(yīng)使曲線主梁脫離最外側(cè)橋墩支承 ,最終發(fā)生落梁坍塌并致橋墩損毀 ,最先落梁跨似在遠(yuǎn)離映秀鎮(zhèn)側(cè) ; ( 4 )橋墩底部塑性鉸區(qū)配箍率偏低 (現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量為 8 150 )使抗剪能力不足 ; ( 5 )橋墩系梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)不當(dāng) ,正確的做法是 應(yīng)使塑性鉸形成于梁端而橋墩 、節(jié)點(diǎn)保持彈性 (圖 2 ( k)

15、 ) 。圖 2 百花大橋震害f ig. 2 d am age to b a ihua b ridge1. 2 小魚(yú)洞大橋小魚(yú)洞大橋?yàn)?4跨剛構(gòu) (肋 )拱橋 ,位于較寬闊的河漫灘場(chǎng)地且存在砂土液化 (圖3 ( a ) ) 。一次生發(fā)震斷層在該橋北側(cè) (遠(yuǎn)離小魚(yú)洞鎮(zhèn)側(cè) )近似以 75 左右交角穿過(guò) ,距離北側(cè)橋臺(tái) 20余 m (涵洞處 ) ,路面隆起 (圖3 ( b) ) 。小魚(yú)洞橋位于上 盤(pán) 。主 要 震害 為 : 南側(cè) 起 2 跨 整體 坍塌 (圖 3 ( c ) ) , 橋 墩 傾斜 并基 礎(chǔ) 破壞 (圖 3 ( d) ) ;第 3 跨基本完好 ,個(gè)別橋墩有輕微開(kāi)裂 ;第 4跨的拱圈 (肋

16、 )在拱腳處 、腹桿在頂部節(jié)點(diǎn)處剪切破壞 ,橋面塌陷 (圖 3 ( e) 、圖 3 ( f) 、圖 3 ( g) 、圖 3 ( h ) 、圖 3 ( i) 、圖 3 ( j) ) ,橋墩基本完好 。橋梁兩側(cè)橋臺(tái)翼墻均有開(kāi)裂 、傾斜 ,胸墻撞裂 ,橋臺(tái)整體變位不明顯 (圖 3 ( k) ) ;其它主梁伸縮縫處無(wú)碰撞跡象 。 小魚(yú)洞大橋震害原因可歸納為 3點(diǎn) :一是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷 :拱肋和腹桿配箍偏低以致抗剪能力不足 ,為 6 200且為單肢 ,無(wú)加密區(qū) 、無(wú) 135度彎鉤及嵌固于混凝土之內(nèi) (圖 3 ( l) ) ;縱筋保護(hù)層 3 cm - 5 cm 不等且在拱腳處部分截?cái)?,以綁焊接相連 ,這些

17、都會(huì)導(dǎo)致黏結(jié)不足 (圖 3 (m ) ) 。圖 3 ( n)清晰展示了拱肋的破壞模式 及薄弱環(huán)節(jié) :其垂直 (拱肋 )向裂縫為彎曲 、斜向裂縫為剪切 、沿縱筋方向則為黏結(jié) 。二是場(chǎng)地液化很可能是 橋墩傾斜及基礎(chǔ)破壞的重要誘因 。三是斷層附近強(qiáng)烈地震動(dòng)及地表破裂 (位移 )影響 ,因未作詳細(xì)量測(cè)尚難 具體界定 。此外還有一點(diǎn)需要指出 ,該橋在地震作用下傳力路徑很不明確 ,腹桿和拱肋無(wú)協(xié)同工作 ,同為單1. 3 都汶高速公路廟子坪大橋廟子坪大橋橫穿紫坪庫(kù)水庫(kù) ,地震時(shí)接近完工 。主橋?yàn)?3 跨連續(xù)剛構(gòu)橋 ,引橋?yàn)?50 m 跨連續(xù)橋面簡(jiǎn)支 梁橋 , 5 跨一聯(lián)設(shè)有伸縮縫 。該橋橋墩高度在百米以上

18、。主要震害為一跨引橋在伸縮縫處墜落 (圖 4 ( a) )和主 、引橋橫向稍有錯(cuò)位 (圖 4 ( b) ) 。其它震害現(xiàn)象為主橋 、引橋支座破壞和擋塊損壞 (圖 4 ( c) 、圖 4 ( d) 、圖 4( e) 、圖 4 ( f) ) ;主橋和引橋 、引橋與引橋伸縮縫處的碰撞 ,主要發(fā)生在扶手 、護(hù)欄和隔離帶處 (圖 4 ( g) 、圖 4 ( h) 、圖 4 ( i) ) ,從其破壞情況看 ,碰撞遠(yuǎn)比想象要復(fù)雜得多 。特別觀察了橋墩高度相近引橋伸縮縫處的碰撞 情況 ,因恰巧位于落梁處 ,另側(cè)非落梁跨未見(jiàn)明顯碰撞痕跡 (圖 4 ( j) ) 。圖 3 小魚(yú)洞大橋震害f ig. 3 d am

19、age to x iaoyudong b ridge廟子坪大橋是目前唯一接受地震考驗(yàn)的百米量級(jí)高墩 、大跨橋梁 。從該橋都江堰側(cè)與其垂直的 213 國(guó)道跨線橋橫向擋塊震壞來(lái)看 (圖 4 ( k) ) ,此處地震動(dòng)以沿廟子坪大橋縱橋向?yàn)橹?。其震害原因一是高墩柔性對(duì)位移反應(yīng)的放大作用 ;二是上部結(jié)構(gòu)較寬 、較高且質(zhì)量很大 (雙向四車(chē)道高速公路橋梁 ) ,較大慣性力反 應(yīng)及平動(dòng) 、搖擺更易導(dǎo)致支座 、擋塊損壞 ,進(jìn)而引發(fā)落梁 。此外 ,橋墩損傷情況目前不詳 ,有消息說(shuō)水中橋墩發(fā)生了開(kāi)裂 (目前已修復(fù) ) 。還有一個(gè)猜測(cè)是一次生斷層自廟子坪大橋落梁跨處通過(guò) ,因其附近的龍洞子隧道發(fā)生震害 ,疑為斷層

20、穿過(guò)導(dǎo)致 ,此點(diǎn)仍有待進(jìn)一步驗(yàn)證 。主橋與引橋間的橫向錯(cuò)位產(chǎn)生機(jī)制也有待進(jìn)一步 調(diào)查確認(rèn) 。圖 4 廟子坪大橋震害f ig. 4 d am age to m iaozip ing b ridge1. 4 龍尾大橋龍尾大橋位于北川縣城 (圖 5 ( a) ) ,為 11跨橋面連續(xù)簡(jiǎn)支梁橋 ,雙柱式橋墩 ,有蓋梁 。主發(fā)震斷層沿北 東向斜穿過(guò)北川縣城 ,該橋距斷層不足幾百米 ,該橋位于上盤(pán) 。北川縣城位于寬闊的河谷地帶 ,龍尾大橋橋址處場(chǎng)地液化 (圖 5 ( b) ) 。龍尾大橋震害主要表現(xiàn)為 :主梁橫向 、縱向移位 ,橫向距離可達(dá) 2 m 以上 ,擋塊毀壞 ,部分主梁落梁 ;因橫 向移位不同 ,

21、橋面縱向呈彎曲狀 , 同時(shí) 主梁 一端 脫 離支 座及 墊 塊 , 橋 面 高低 錯(cuò)落 (圖 5 ( c ) 、圖 5 ( d ) 、圖 5( e) ) ;遠(yuǎn)離北川的第 7跨橋墩顯著傾斜接近倒塌 ,目前已被唐家山堰塞湖泄洪后沖垮 (圖 5 ( f) 、圖 5 ( g) ) ,臨近倒塌跨的雙柱墩頂部形成了彎曲塑性鉸 ,個(gè)別蓋梁有斜向剪切裂縫 (圖 5 ( h) 、圖 5 ( i) ) ;橋臺(tái) (北川岸 )總 體無(wú)移位 ,但翼墻已橫向撞裂 ,胸墻可能撞碎 ,主梁頂入路面近 2 m ,隆起 (圖 5 ( j) ) 。龍尾大橋破壞原因主要為近斷層強(qiáng)烈的橫 、縱橋向的地震動(dòng)效應(yīng) ,第 7 跨橋墩傾斜及接

22、近倒塌為場(chǎng)地液1. 5 高樹(shù)大橋高樹(shù)大橋位于映秀鎮(zhèn) ,平行于岷江建造 ,目前處于施工中 ,已部分完成了橋面連續(xù)路面配筋構(gòu)造 。主發(fā) 震斷層從該橋跨涵洞處幾乎垂直穿過(guò)沿山谷走向 ,導(dǎo)致左側(cè)橋孔首先落梁 。此后左側(cè)各孔發(fā)生連鎖性倒塌 ,倒塌的橋墩壓在主梁之上 (圖 6 ( a) 、圖 6 ( b) 、圖 6 ( c) ) 。說(shuō)明落梁破壞在先 ,倒墩在后 。此外 ,橋址岸坡滑移導(dǎo)致?lián)跬翂εc橋墩抵緊 。個(gè)別橋墩頂部發(fā)生彎剪破壞 (圖 6 ( d) ) 。 高樹(shù)大橋破壞的主要因素為橋梁不能適應(yīng)很大的斷層地表位移而首先發(fā)生落梁 。斷層地表位移從附近涵洞小橋處估計(jì)豎向接近 50 cm ,水平接近 100 c

23、m ,對(duì)岸側(cè)斷層地表隆起更是高達(dá) 2 m 以上 。高樹(shù)大橋可認(rèn)為是大陸首例因斷層穿過(guò)而產(chǎn)生落梁震害橋梁 。圖 5 龍尾大橋震害f ig. 5 d am age to longwe i b ridge1. 6 高原大橋高原大橋?yàn)?4跨橋面連續(xù)簡(jiǎn)支梁橋 ,位于虹口高原村 。主發(fā)震斷層自其高原村一側(cè)約幾百 m 處通過(guò)(圖 7 ( a) ) 。高原大橋總體破壞為主梁整體沿縱橋向向高原村一側(cè)滑移 ,在第 3 跨處墩梁相對(duì)位移達(dá)到最大以致落 梁 (圖 7 ( b) 、圖 7 ( c) ) 。高原村一側(cè)橋臺(tái)胸墻撞碎并被頂入路基 50 cm 以上 ,路面隆起 ,橋臺(tái)翼墻倒塌 ;另側(cè)橋臺(tái)基礎(chǔ)有滑動(dòng)跡象 ,橋臺(tái)前

24、墻嚴(yán)重破壞并向高原村一側(cè)傾斜 ,位移在 15 cm 左右 (圖 7 ( d) 、圖 7 ( e) ) 。橫 橋向擋塊撞碎 。未落梁跨橋墩基本完好 ,稍?xún)A斜 。高原大橋破壞的主因是橋臺(tái) ,特別是胸墻薄弱導(dǎo)致主梁縱向位移失控 。前述龍尾大橋也有這方面因素 。圖 6 高樹(shù)大橋震害f ig. 6d am age to gao shu b ridge圖 7 高原大橋震害f ig. 7 d am age to gaoyuan b ridge1. 7 南壩大橋 (新 )南壩大橋位于平武縣南壩鎮(zhèn) ,與發(fā)震斷層的距離不詳 。該橋?yàn)槎嗫?、簡(jiǎn)支斜交橋 ,雙柱式橋墩 ,尚處于施 工中 ,已完成主梁架設(shè) 。橋梁震害主

25、要是主梁橫向移位 、落梁 (圖 8 ( a ) 、圖 8 ( b ) ) ; 支座移位 (圖 8 ( c ) 、圖 8( d) ) ;橋墩頂部受壓鋼筋屈曲 (圖 8 ( e) ) ;主梁梁端無(wú)碰撞跡象 。震害原因除橋面尚未形成整體外 ,還強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn) :一是蓋梁支承長(zhǎng)度對(duì)斜交橋宜適當(dāng)增加 ,該橋?yàn)?70 cm,勉強(qiáng)滿足 抗震規(guī)范構(gòu)造要求 ;二是支座與主梁、蓋梁之間近似“浮放 ”,在地震中極易移位進(jìn)而引發(fā)落梁破壞。在南壩大橋上游約 30 m 左右的老南壩大橋 (拱橋 )震毀 (圖 8 ( f) ) 。1. 8 岷江大橋岷江大橋位于映秀鎮(zhèn) 213國(guó)道跨越岷江處 ,為橋面連續(xù)簡(jiǎn)支梁橋 。該橋近似與主發(fā)震

26、斷層平行 ,距離百 余米 ,過(guò)岷江即為順河向斷層穿過(guò)的高樹(shù)大橋 。主要震害為主梁橫向移位 ,稍有不同的是映秀鎮(zhèn)一側(cè)向遠(yuǎn)離斷層方向移位 ,而另一側(cè)則向斷層方向移 位 ,主梁存在扭轉(zhuǎn) (圖 9 ( a) 、圖 9 ( b) 、圖 9 ( c) ) 。此外 ,橋梁汶川側(cè)一跨被山體滑坡砸損 ,主梁全部發(fā)生彎曲 裂縫 ,靠斷層一側(cè)的邊梁被砸斷 (圖 9 ( d ) ) 。補(bǔ)充一點(diǎn) ,地震后相關(guān)部門(mén)對(duì)該橋進(jìn)行了應(yīng)急修復(fù) ,對(duì)梁體進(jìn) 3 圖 8 南壩大橋震害f ig. 8 d am age to n anba b ridge震害原因認(rèn)為是地震動(dòng)作用與山體滑坡共同作用結(jié)果 ,地震動(dòng)使主梁向遠(yuǎn)離斷層方向移位 ,

27、而山體滑坡使汶川側(cè)主梁向斷層處移位 ,從而形成上述震害結(jié)果 。位于映秀鎮(zhèn)的另外 2 座橋梁均向遠(yuǎn)離斷層方向發(fā)生 了橫向整體移位 。圖 9 岷江大橋震害f ig. 9 d am age to m in jiang b ridge1. 9 壽江大橋壽江大橋位于 213國(guó)道接近漩口鎮(zhèn)附近 ,為橋面連續(xù)簡(jiǎn)支梁橋 ,墩高在 40 m 以上 (圖 10 ( a) ) 。該橋主 要震害為主梁整體向映秀鎮(zhèn)側(cè)縱向滑移 ,最邊跨接近于落梁 ,橋墩輕微開(kāi)裂 (圖 10 ( b) ) ; 主梁與橋臺(tái)碰撞 ,伸縮縫頂緊 ;橋臺(tái)胸墻與翼墻交角處近似 45 開(kāi)裂 ,擋塊損壞 (圖 10 ( c ) ) 。此外 ,映秀鎮(zhèn)一側(cè)

28、橋臺(tái)處存在岸 坡滑移 。該橋震害原因與高原大橋相近 ,只不過(guò)橋臺(tái)胸墻未被撞碎 ,因此落梁破壞未發(fā)生 。壽江大橋距離發(fā)震斷 層較遠(yuǎn) ,較大的位移反應(yīng)可能是高墩所致 。圖 10 壽江大橋震害f ig. 10 d am age to shou jiang b ridge2 公路橋梁結(jié)構(gòu)及震害特點(diǎn)汶川地震區(qū)橋梁普遍 7 度設(shè)防 ,在 8級(jí)大地震強(qiáng)烈近斷層地震動(dòng)效應(yīng)及斷層地表破裂作用下 ,橋梁破壞 將不可避免地發(fā)生 。橋梁結(jié)構(gòu)及震害特點(diǎn)總結(jié)如下 :( 1 )主梁與橋墩連接較為薄弱 :震區(qū)橋梁主要為橋面連續(xù)簡(jiǎn)支梁橋 ,主梁整體性較好 ,支座多采用直接擱置的板式橡膠支座 ,地震中穩(wěn)定性較差 。因此主梁更多發(fā)

29、生橫 、縱向移位 ,乃至最終落梁 。同時(shí)這種薄弱 連接一定程度降低了橋墩的地震荷載 ,總體上看橋墩震害較輕 ,但此點(diǎn)并非絕對(duì) ,如南壩大橋橋墩震害 。圖 11 新房子大橋震害f ig. 11 d am age to x infangzi b ridge( 2 )橋臺(tái)具有較好的穩(wěn)定性 :當(dāng)?shù)貫榉乐购樗疀_刷 、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害 ,橋臺(tái)設(shè)計(jì)一般具有很好的穩(wěn)定性 ,橋臺(tái)基本上未發(fā)生大的整體位移 ,這在很大程度上保證了中 、小長(zhǎng)度橋梁的抗震性能 。但橋臺(tái)本身強(qiáng)度驗(yàn)算 應(yīng)加以重視 ,主要破壞方式為胸墻直接剪斷和 45 向后開(kāi)裂 。若高原大橋橋臺(tái)胸墻強(qiáng)度足夠 ,落梁破壞當(dāng)不 會(huì)發(fā)生 。圖 12 給出了部分代表

30、性橋臺(tái)設(shè)計(jì) 。圖 12 代表性橋臺(tái)設(shè)計(jì)f ig. 12 d e sign de ta ils of abu tm en t( 3 )橋梁延性抗震存在隱憂 :從破壞的橋墩 、拱肋 、蓋梁來(lái)看 ,直接剪切破壞或形成彎曲塑性鉸后的彎剪破壞現(xiàn)象較為多見(jiàn) ,主要原因是對(duì)構(gòu)件抗剪強(qiáng)度計(jì)算重視不夠 ,配箍率偏低且不滿足 135 彎鉤等構(gòu)造要求 。 小魚(yú)洞大橋應(yīng)視為這方面最慘痛的教訓(xùn) 。( 4 )防落梁構(gòu)造措施較為單一 :震區(qū)主要防落梁構(gòu)造措施為橫向擋塊 ,盡管毀損較多 ,但在防止橫向落梁措施方面考慮不足 ,較多橋梁發(fā)生縱向落梁 。( 5 )場(chǎng)地液化問(wèn)題有待認(rèn)識(shí) :調(diào)查發(fā)現(xiàn)小魚(yú)洞大橋場(chǎng)地 、龍尾大橋場(chǎng)地均發(fā)生

31、了地震液化現(xiàn)象 ,可能是 導(dǎo)致橋墩傾斜 、樁基礎(chǔ)損壞的重要因素 ,宜作進(jìn)一步研究確認(rèn) 。( 6 )百米高墩橋梁接受考驗(yàn) :因上部結(jié)構(gòu) (主梁 )質(zhì)量及尺寸較大 ,其主要薄弱環(huán)節(jié)為支座 ,其次為碰撞 。橋墩損傷有待調(diào)查 。3 公路橋梁抗震設(shè)計(jì)建議結(jié)合上述橋梁震害調(diào)查工作 ,針對(duì)公路橋梁抗震設(shè)計(jì)建議如下 :( 1 )橋梁橋址選擇 :場(chǎng)地及地質(zhì)條件 (或經(jīng)處理后 )必須能夠確保橋臺(tái)的整體穩(wěn)定性 ; 在寬闊河漫灘 、山(河 )谷修建橋梁時(shí)必須重視砂土液化問(wèn)題 。( 2 )曲線梁橋問(wèn)題 :曲線梁橋?qū)ι絽^(qū)公路線型仍具有很好的適應(yīng)性 ,但應(yīng)選擇小橋長(zhǎng) 、小跨度 、曲線連續(xù) 梁 、雙柱墩帶蓋梁的結(jié)構(gòu)形式 。除

32、經(jīng)詳細(xì)抗震分析的大型橋梁外不建議采用連續(xù)曲線剛構(gòu)形式 ,特別是當(dāng)曲 率半徑較小時(shí) ,因地震時(shí)橋墩承受復(fù)雜的彎 、剪 、扭共同作用 ,其破壞風(fēng)險(xiǎn)仍很大 。另文介紹的位于綿竹 8度 地震區(qū)的回瀾立交橋的橋墩震害 ,足以警示 。( 3 )抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題 :宜堅(jiān)持上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)“弱 ”連接的設(shè)計(jì)原則 ,同時(shí)必須加強(qiáng)防落梁措施設(shè)計(jì) 、橋墩與構(gòu)件延性及細(xì)部設(shè)計(jì)工作 。具體為 :支座設(shè)計(jì)方面 :變現(xiàn)有“浮放 ”為在底部與橋墩錨栓連接 。對(duì)曲線梁橋 、高墩大跨橋梁 (類(lèi)似廟子坪大 橋 )支座必須仔細(xì)校核或?qū)ｎ}研究 ,主梁與橋墩間宜設(shè)置豎向拉結(jié)錨栓以承受地震可能產(chǎn)生的支座拉力 。防落梁措施方面 :橫向擋塊宜適

33、當(dāng)加強(qiáng)但不可過(guò)剛 ,配筋必須注意具備足夠錨固長(zhǎng)度 ,豎向深入到 (蓋梁 )內(nèi)部 。圖 4 ( f)破壞的擋塊其兩個(gè)方向的豎向縱筋都因錨固長(zhǎng)度不足而未起到相應(yīng)作用 ?？v向防落梁措 施除繼續(xù)采用橋面連續(xù)做法外 ,對(duì)斜交橋 、曲線橋 、高墩橋梁在規(guī)范基礎(chǔ)上應(yīng)適當(dāng)增加橋臺(tái) 、蓋梁或懸臂端支 承長(zhǎng)度 ,可在其邊緣設(shè)置縱向擋塊或在主梁與橋墩間設(shè)置拉結(jié)措施 。橋面連續(xù)多跨長(zhǎng)簡(jiǎn)支梁橋 (橋長(zhǎng) 200m 以上或跨數(shù) 6以上 )因橋臺(tái)對(duì)其地震縱向位移約束較弱 ,應(yīng)特別重視防落梁設(shè)計(jì) ,宜在每一跨 (蓋梁 )處均設(shè) 置防落梁的縱向擋塊 ,對(duì)千米級(jí)的特長(zhǎng)大橋梁還可在中部伸縮縫處設(shè)置倒“t”形 、雙排橋墩支撐的縱向位移

34、 約束平臺(tái) ,以防止因碰撞等造成縱向位移累加 。橋墩及構(gòu)件設(shè)計(jì)方面 :橋臺(tái)的胸墻及與翼墻交接處應(yīng)進(jìn)行地震時(shí)主梁沖擊荷載下的強(qiáng)度校核 ;橋墩及蓋 梁應(yīng)注意抗剪強(qiáng)度計(jì)算 、最小配箍率要求及塑性鉸區(qū)細(xì)部配 (箍 )筋構(gòu)造設(shè)計(jì) ,施工中必須強(qiáng)調(diào)嚴(yán)禁縱筋在 柱腳等關(guān)鍵受力部位的截?cái)嗷虼罱?,以切實(shí)提高其延性抗震能力 ;應(yīng)加強(qiáng)液化場(chǎng)地及軟土場(chǎng)地樁基礎(chǔ)的抗震 能力 。上述方面國(guó)內(nèi)橋梁抗震規(guī)范仍不很完善 ,對(duì)重要橋梁可考慮“國(guó)內(nèi)規(guī)范為主 、國(guó)外規(guī)范為輔 ”的抗震 設(shè)計(jì)技術(shù)方案 。( 4 )構(gòu)造措施最強(qiáng)設(shè)計(jì)原則 :構(gòu)造措施對(duì)保證橋梁在不可預(yù)期的“大震 ”下的抗震能力非常重要 ,同時(shí)其 造價(jià)相對(duì)橋梁總投資又很低廉

35、 。因此建議構(gòu)造措施部分不再依“設(shè)防烈度 ”設(shè)計(jì) (規(guī)范做法 ) ,而是采用能夠 維持橋梁“大震 ”后應(yīng)急通行功能的“最強(qiáng)原則 ”設(shè)計(jì) 。這也可與人類(lèi)對(duì)地震發(fā)生時(shí)間 、地點(diǎn) 、強(qiáng)度極其有限 的認(rèn)識(shí)水平相適應(yīng) 。4 存在問(wèn)題及進(jìn)一步工作本次調(diào)查工作因受交通等條件制約 ,主要集中在汶川大地震主發(fā)震斷層 :映秀 - 北川斷裂下盤(pán)區(qū)域 ,并 側(cè)重于因地震動(dòng)本身造成損壞的橋梁 。對(duì)上盤(pán)區(qū)域橋梁震損情況以及因山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害造成橋梁破壞 情況仍有待補(bǔ)充調(diào)查 。調(diào)查工作主要采用了宏觀“定性 ”觀察手段 ,尚未進(jìn)行斷層地表破裂變形分布 、主梁 (橋墩 )局部位移或 傾斜角度 、裂縫寬度 、橋長(zhǎng)及跨度變化 、基礎(chǔ)破壞開(kāi)挖等詳盡的“定量 ”量測(cè)工作 。