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　摘要：分析了幾個典型的橋梁震害，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，提出了一些關于橋梁抗震概念設計的想法，可供橋梁設計人員參考。

　　關 鍵 詞：橋梁抗震，設計，建筑結構

　　橋梁是交通生命線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救災行動，使得次生災害加重，導致生命財產以及間接經濟損失巨大，而且給災后的恢復與重建帶來困難。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，橋梁防震越來越受到各國工程師的重視。

　　1.典型橋梁震害簡介

　　歷史上發生的大地震給人們帶來了巨大的生命財產損失，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行分析，對結構的抗震設防標準與抗震設計原則提出新觀點。下面簡要介紹幾個典型的橋梁震害。1999年臺灣地震中烏溪橋南下線橋墩受剪破壞情況(見圖1)。1995年日本阪神地震中阪神高整線在神戶市內高架橋的倒毀，一共18根獨柱橋墩被剪斷，長500m左右的梁部側向傾倒(見圖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(見圖3)。1989年美國洛馬普里埃塔地震中高整公路880號線塞普里斯高架橋。地震中該橋有一段800m長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度偏小，使得橋跨縱向位移超出支座長度而引起落梁破壞；

　　(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，引起結點部位破壞；

　　(4)墩柱失效引起落梁破壞。

　　3.關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；強結點弱構件：梁柱結點是保證結構整體性和關鍵部位，要保證結點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進行橋梁抗震設計，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重要的意義。結構的彎曲破壞是塑性破壞，發生彎曲破壞時，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。當結構發生彎曲破壞時可以有效地通過變形來吸收和耗散能量。

　　而結構剪切破壞時，其破壞形態是脆性破壞或者延性很小，不能滿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生剪切破壞。即從個別受力構件的角度出發進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不鮮，它歷來被認為是橋梁整體抗震性能上的一個薄弱環節。城市高架橋梁柱的結點，橋墩與蓋梁的結點，橋墩與基礎等結點也經常發生破壞。結點是保證結構整體工作的重要構件，在地震作用下結點受到水平、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的設計和構造都沒有特別的規定。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，還要保證橋梁節點有足夠的承載力，避免節點過早破壞。即"強節點，弱構件"。

　　4.結語

　　(1)如今人們對地震作用的研究還有待深入，單從理論上進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，憑借經驗進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，文中只簡要介紹了橋墩、支座、結點的震害。

　　(3)無論橋梁結構還是建筑結構其受力構件的受力性質都是拉、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驗同樣可以用于橋梁結構中。

　　參考文獻：

　　【1】范立礎，橋梁抗震[M]，上海：同濟大學出版社 1997 10-15。

　　【2】李愛群、高振世，工程結構抗震與防災[M]，南京：東南大學出版社 2003 212-213。

　　【3】范立礎、李建中、王君杰，高架橋梁抗震設計[M]，北京：人民交通出版社 2001 56-59。

　　【4】范立礎、卓衛東，橋梁延性抗震設計[M]，北京：人民交通出版社。