地震作用下桥梁破坏原因分析并提出抗震对策

桥梁结构的破坏形式主要表现为上部结构破坏和下部结构破坏，上部结构的破坏形式主要有主梁端部开裂、钢桁架桥的下弦杆钢板开裂和局部屈曲等。下部结构的破坏形式主要有钢筋混凝土桥墩盖梁开裂、桥台背墙开裂等。上、下部结构连接处的破坏主要有支座的破坏、限位装置的破坏、阻尼器和上、下部结构连接处的破坏等。

1.桥梁上部结构破坏

桥梁上部结构震害按照产生的原因不同可以分为上部结构自身的震害、上部结构位移震害（包括落梁）和上部结构碰撞震害等。如图5.17所示为1995年阪神地震中桥梁的上部结构典型破坏实例。

其中桥梁上部结构落梁破坏往往造成交通中断，后果极为严重。因而近年来防落梁装置的研发也备受关注。

2.桥梁支撑连接部位破坏

桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要部件，因此桥梁支座必须具有足够的承载力来保证其安全可靠的传递能力。

桥梁支座在历次地震中，震害现象都比较普遍。主要表现为：活动支座脱落[图5.18（a）]、支座位移、锚固螺栓拔出、剪断[图5.18（b）]、支座本身结构上的破坏。部分可归结为支座的设计没有充分考虑抗震要求，连接与支挡等构造措施不足，以及某些支座和材料本身的缺陷等。

图5.17　桥梁上部结构落梁破坏

图5.18　桥梁支座震害

3.桥梁桥台、桥墩的破坏(www.xing528.com)

大量震害表明：桥梁结构中普遍采用的钢筋混凝土墩柱结构其破坏形式主要有弯曲破坏和剪切破坏。弯曲破坏是延性的，在墩柱结构震害中非常常见，多表现为开裂、混凝土剥落压碎等，并伴随有较大的塑性变形。而剪切破坏属于脆性破坏，伴随着强度和刚度的急剧下降。图5.19所示为1995年阪神大地震中桥墩的破坏实例。

图5.19　桥墩结构的破坏形式

1995年阪神大地震中，在水平地震力的反复作用下，由于上部质量过大，单柱式桥墩基底弯矩最大处首先产生塑性变形，位于塑性铰区域内的主钢筋的约束配筋不足、纵向钢筋搭接方式不当导致桥墩延性能力严重不足。

对于地震作用下桥墩的破坏，主要采取加固措施包括：钢板加固外套方法、纤维增强复合材料加固方法，以及增加原结构断面的方法。

4.桥梁基础的破坏

地震中桥梁基础的破坏一般是指地震引起的地基承载力丧失现象。桥梁基础破坏是桥梁重要震害之一，如1964年美国的阿拉斯加地震、日本的新澙地震、中国1975年的海城地震和1976年的唐山地震中都有大量由于地基失效引起桥梁破坏的实例。强震发生时，如果场地条件不佳，容易导致地裂缝、砂土液化、滑坡、软土震陷等灾害，这些灾害都会引起地基开裂、滑动、不均匀沉降等现象，进而丧失稳定性和承载力，同时由于地基的破坏也会引起上部结构破坏。图5.20所示为2011年东日本大地震中部分因桥梁地基发生液化导致结构的不均匀沉降及整体下沉等。

图5.20　桥梁基础震害

对于可能发生液化又无法避开的场地，应采用相应的加固方法，减少液化破坏的可能性和液化发生范围。液化区桥梁的加固主要有两方面：①改善可能引起液化的土壤条件；②通过提高结构整体抗震能力，采用合理的基础形式抵抗液化效应（例如碎石桩、加固土层等）。