汶川地震震后公路桥梁抗震关键专业技术研究与应用20100910修改

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1、汶川地震震后桥梁抗震关键技术研究与应用四川省交通厅公路规划勘察设计研究院庄卫林刘振宇摘要：在汶川地震公路桥梁震害统计分析的基础上，对中小跨径梁式桥的抗震技术进行研究，提出了实用化和体系化减隔震技术、防落梁构造措施等抗震关键技术，并将研究成果应用在映秀至汶川高速公路的桥梁中。关键词：汶川地震桥梁震害减、隔震防落梁1汶川地震公路桥梁震害汶川地震具有以下特点：①震区地处山区，地形复杂，地貌多变：地震区域位于龙门山区，为典型高山峡谷地形，河谷深切，相对高差大；②地震震级大：汶川地震整个地震过程中释放的标量地震矩为9.4×1020Nm，相当于矩震级为MW7.9，面波震级则达8.0级。③持续

2、时间长：汶川大地震的破裂过程长达90s。汶川地震发生后，交通运输部及时启动公路抗震有关的科研工作，项目组对灾区桥梁开展了广泛的震害调查，本文以位于Ⅷ度及以上区域的极重灾区国省干线公路上1105座桥梁为对象，开展震害统计和分析。1.1极重灾区各类公路桥梁桥型统计在被调查的极重灾区1105座公路桥梁中，梁式体系桥梁共有729座，所占比例最大，达到65.9%，其中连续刚构桥只有2座，其余均为简支体系桥梁和连续梁；其次为拱式体系桥梁373座，所占比例为33.8%，大部分修建于二十世纪；此外还有刚架桥、悬索桥与斜拉桥各1座。各类桥型桥梁所占比例见图2。图1各类桥型桥梁所占比例14近年来的中

3、小跨径公路桥梁中，采用最多的桥型是简支体系桥梁和连续梁，下面重点介绍汶川地震中简支梁与连续梁桥的震害、抗震关键技术研究及应用情况。1.1极重灾区公路桥梁震害统计图2极震区桥梁破坏情况与断层走向、烈度分布的关系汶川地震中公路桥梁震害也极为严重（图1）。震后公路桥梁检测表明：位于Ⅷ度及以上区域内被调查的1105座国省干线公路桥梁中，有49.4%的桥梁表现出明显震害，其中17.9%的桥梁出现了影响其承载能力的损伤。特别是在以映秀与北川两个Ⅺ度区附近的284座公路桥梁中，出现震害的桥梁比例高达85.9%，而出现影响其承载能力损伤的桥梁比例也达到55.3%。1.2中小跨径梁式桥震害主要类型

4、及震害统计汶川地震中梁式桥的主要震害有：①梁体发生纵横向移位，对于斜交桥，梁体还发生了刚体平面转动。当主梁位移量超过搭接长度时，则出现落梁（图3、图4）；②严重的墩梁相对位移导致了支座、伸缩缝和挡块破坏（图5、图6）；③部分桥墩墩顶、墩底以及结点等潜在塑性铰区域内出现开裂、压溃、剪切破坏等震害（图714），这一点在连续梁桥的固定墩中表现最为明显；④部分连续梁桥与连续刚构桥梁体开裂。图3都江堰至映秀高速公路岷江庙子坪大桥出现落梁图4G213线独秀峰大桥发生主梁刚体转动图5梁体移位、挡块破坏（湔江河大桥）图6G213线白水溪大桥支座卷曲图7G213线百花大桥墩底压溃表1简支体系桥梁、

5、连续梁震害情况简表桥梁规模破坏程度简支梁桥连续梁桥大桥中桥小桥小计大桥中桥小桥小计无破坏或破坏不明显381092073541405轻微破坏7384662231405中等破坏413710883609严重破坏1083213104完全损毁或失效942153003小计1712422887011115026被调查的1105座桥梁中，共有简支桥共701座，连续梁桥26座，其破坏情况见14表1。简支体系桥梁中，严重破坏或完全损毁的桥梁共36座（其中17座因次生地质灾害引起），所占比例为5.14%。连续梁中，严重破坏或完全损毁的桥梁共7座。1.1梁式桥构件受损统计汶川地震影响范围广，震区内道路类

6、型众多，修建年代跨度大，为使统计数据更具可比性，故选择以震源地——映秀镇附近的3条公路（都江堰至映秀高速公路、国道213线都江堰至映秀段、映秀至汶川二级路）上的127座桥梁构件破坏情况进行统计分析。1）主梁移位情况统计在这127座桥梁中共有582跨（不含庙子坪大桥主桥）。除受次生地质灾害影响而破坏的28跨外，其余554跨梁体中，有6跨发生落梁，57跨丧失可靠支承，403跨发生了一定的移位，其余88跨未发生明显的主梁移位。2）桥墩破坏情况统计在这127座桥梁中，共有桥墩485个，墩型以排架墩为主。其中彻底关大桥10#墩受巨石崩塌冲击损坏，不计入统计。被统计的484个桥墩中，发生断裂

7、、倾覆的桥墩共计19个；发生压溃、严重开裂、剪切破坏等严重影响桥墩承载能力震害的桥墩共计11个；开裂的桥墩共计27个；其余427个桥墩墩身未出现明显的震害。3）挡块、支座破坏情况统计因梁体的主要震害表现为刚体位移，只要上部梁体产生了移位，必定会造成支座损坏。为方便统计，将同一支撑线上的支座定义为1组，其中只要有1个支座损坏即为该组支座破坏。在这127座桥梁中，共使用支座1092组，其中532组支座发生了滑移、脱空、剪切等破坏，破坏支座占总数的48.7%。除极少量桥梁采用摆轴支座和