第2章　橋梁震害

調查與分析橋梁的震害及其產生的原因是建立正確的抗震設計方法、采取有效抗震措施的科學依據。國內外地震工作者歷來十分重視震害的調查研究。可以說,橋梁抗震設計的歷史,也是人類對橋梁震害認識的歷史。尤其是近20年來發生的幾次大地震中,橋梁結構遭到了嚴重的破壞,科研工作者從中獲取了極其寶貴的結構地震反應資料,從而可以對抗震設計理論和設計方法進行檢討、修正和發展,使橋梁抗震設計水平不斷地得到提高。

圖2.0.1　橋梁震害的四大原因

大量的震害分析表明,引起橋梁震害的原因主要有四個,如圖2.0.1所示:①所發生的地震強度超過了抗震設防標準,這是無法預料的;②橋梁場地對抗震不利,地震引起地基失效或地基變形;③橋梁結構設計、施工錯誤;④橋梁結構本身抗震能力不足。

從結構抗震設計的觀點出發,可以將橋梁震害歸為兩大類,即地基失效引起的破壞和結構強烈振動引起的破壞。兩者破壞的原因不同:前者屬于靜力作用,是由于地基失效產生的相對位移引起的結構破壞;后者屬于動力作用,是由于振動產生的慣性力引起的破壞。

1.地基失效引起的破壞

地基失效指的是由地震引起的地基喪失承載能力的現象。強烈地震時,地裂縫、滑坡、砂土液化、軟土震陷等,都會使地基產生開裂、滑動、不均勻沉降等,進而喪失穩定性和承載力,使建造在上面的橋梁結構受到破壞。一般來說,這類破壞現象是人類工程難以抵御的,因此應盡量通過場地選擇避免。

2.結構強烈振動引起的破壞

地震時,地面運動引起橋梁結構的振動,使結構的內力和變形大幅度地增加,從而導致結構破壞甚至倒塌。這類破壞主要源于兩方面的原因:一是結構遭遇的地震動強度遠遠超過設計預期的強度,結構無法抵御而破壞,這是導致結構破壞的外因;二是在結構設計、細部構造以及施工方法上存在缺陷,這是導致結構破壞的內因。由于地震動的不確定性和復雜性,人們目前無法準確預測橋址在未來可能發生的地震動,所以,對地震動特性不敏感的結構設計就顯得特別重要。

本章將著眼于橋梁震害的內因,著重講述由于結構設計和細部構造等不合理引起的震害。以下將分別介紹橋梁上部結構、支座以及下部結構的震害,最后總結橋梁震害的教訓及啟示。