张 稳

（中国公路工程咨询集团有限公司，湖北 武汉 430040）

随着交通的发展，我国山区的公路建设也进入了新的阶段。作为公路建设的主要部分及连接枢纽，桥梁发挥着越来越重要的作用，一旦桥梁结构被破坏，将会造成无法弥补的损失。近几年，随着山区地震的频发，山区公路桥梁的抗震设计引起了相关工作者的重视。2019年四川宜宾发生的6.0级地震，给人们带来了无法估量的损失，同时造成了多人死亡的惨状。地震灾害不仅仅危害着建筑物的安全性，也给交通路网造成了巨大的破坏，特别是对于山区桥梁的破坏，严重者甚至造成桥梁的崩塌，为地震后的救援工作带来了很大的影响。因此，对于山区桥梁的建设来讲，要根据当地的抗震设防等级，在桥梁设计中加强抗震设计，同时根据经验及规范要求，研究各种抗震加固措施，并付诸实践，提高山区公路桥梁的抗震性能，确保公路交通安全。

1 山区公路桥梁的主要震害和特征

1.1 梁和支座的震害

在山区公路桥梁的震害形式中，梁的震坏是桥梁地震作用下最严重的一种破坏形式，一旦梁板在地震作用下发生破坏，整个桥面将会发生断裂和崩塌，最终导致下部结构中墩柱和支座的破坏。对于山区桥梁来讲，很多桥梁的纵坡相对较大，使得梁板的破坏呈现两种破坏形式，一种是梁板结构自身震坏，一种是由于地震作用产生较大的位移而造成的破坏。其中最常见的就是梁板的位移震害，位移震害包含横向位移、纵向位移及扭转位移，特别是在桥梁的两个端头，设置伸缩缝的位置，最容易发生位移震害。一旦桥梁的梁板位移超出设计的限制，梁板移动到墩柱支撑面以外，就会发生严重的落梁震害，进而导致整座桥梁的崩塌。

支座是连接上部结构和下部结构的主要部位，是重要的传力构件，在巨大的地震力作用下，一旦梁体发生较大位移，致使瞬间的上部结构作用力传递给支座，支座无法承受而产生变形和破坏。支座发生震害的原因很大部分是由于在桥梁设计中没有根据实际的防震等级和地震灾害选择合适的支座，在地震作用下，支座构件由于剪力作用而导致螺栓的破坏，进而导致支座的脱落。

1.2 桥墩和桥台的震害

山区公路桥梁的建设中，由于山区的特殊地形和地貌，桥墩和桥台的高度通常都设置得比较高。桥梁结构中墩柱和台柱的主要作用是将上部结构的力传递给基础，另外还承受水平方向的侧向剪切应力。在地震作用下，极易产生剪力破坏和塑性铰破坏，对于刚性墩台，当上部结构承受一部分变形后会产生一定的位移，进而形成地震力，墩台在水平地震力的作用下就会产生一定的剪切变形，当地震力增大后，在反复的地震力作用下，墩柱因无法继续承受而产生剪切破坏，进而导致整个桥梁结构的坍塌[1]。对于柔性墩台，在地震的反复作用下，会在墩台柱的连接部位出现塑性铰，塑性铰混凝土在经过一系列的地震作用后逐渐破坏脱落，最终导致承受能力不足而被完全破坏。

1.3 基础破坏

桥梁基础自身震坏的情况相对比较少见，对于山区公路桥梁来讲，基础破坏很大程度上取决于基础所在的土层。在地震的反复作用下，由于所在的不良地质，地基中的砂土液化，导致桥梁基础在地震作用下的承载能力下降，进而引起基础的下沉和水平移动，引起地面的不均匀沉降，造成严重的地面变形[2]。由于地基和基础是桥梁结构的最终承力层，一旦基础发生破坏，将会给整个桥梁结构带来难以修复的后果。

2 山区桥梁抗震设计要点

2.1 桥位和桥型的选择和设计

对于山区公路桥梁来讲，山路崎岖，地势高低不同，各个路段的地质条件也会有很大的差距，因此在进行桥位的选择时，在不影响线路的总体设计的情况下，尽可能选择地质条件相对较好的位置来进行桥梁的设计和建造，应该避开在地震发生时可能会使地基发生破坏的松软的地基，要尽可能选择坚硬的地质，比如基岩及一些坚硬的碎石地基。在山区，大部分地质都属于坚硬的地质，但在选择桥位时，要注意一些滑坡和地震常发地带，桥梁的建设尽量避开这些区域，以保证公路桥梁建设的安全性[3]。

桥型的设计对于结构抗震来讲也是至关重要的，在山区公路桥梁的桥型设计上，要根据地质条件和施工要求，尽可能选择抗震性能较高的桥型，可以选择结构稳定的大跨度连续梁桥，减少伸缩缝的设置数量，也可以选择隔震减震效果比较好的新型钢桁架结构，在保证桥梁满足当地公路建设的条件下，尽可能地选择一些新型、技术先进的抗震桥型，并选择在震后容易修复的结构，减少地震带来的经济损失。

2.2 桥梁结构的设计

在山区公路桥梁的结构设计中，要尽可能选择对称或者规则的桥梁结构形式，尽可能地降低结构的自重重心和刚度重心，尽可能使其在一个中心线上，减小地震作用所带来的冲击力，从而保持结构的稳定。另外，桥梁结构的刚度要尽可能小，多使用一些延性材料，从而降低地震带来的脆性破坏，提高结构的抗震性能及变形能力。

3 山区桥梁抗震加固措施

3.1 主梁和支座的加固措施

对于主梁结构的加固主要有两种方式，一种是增大截面加固法，一种是粘贴钢板加固法。为了提高主梁结构的抗震性能，可以在梁板下增设钢筋，这对于提高结构的延性具有很大的作用，但是如果增加钢筋过多，则会形成超筋现象，导致混凝土的优先破坏，这就需要采取增大桥梁下部结构截面的方式来提高结构的整体性能。例如梁板桥可以采用增大马蹄的高度和宽度，进而增大梁板的截面面积。而当主梁的梁底产生一定的横向裂缝和纵向裂缝时，可以采用粘贴钢板的方式进行加固，该方式不仅简单，还能在一定程度上增大主梁的抗震性能。但是钢板的锚固位置和黏结剂一定要符合相关规范的规定，保证结构的稳定性。

对于支座结构的加固来讲，可以在进行设计时，就选择减隔震性能较好减震支座，也可以选择设置挡块等结构来限制结构的纵向位移，进而减小地震作用对桥梁结构带来的巨大冲击，减小桥梁被地震震坏而落梁现象的发生[4]。

3.2 墩台结构的抗震加固措施

山区公路桥梁的桥墩一般都设置得比较高，因此其危险性就较大。在桥墩抗震设计中，提高结构的延性是一种常见的加固措施。在山区高桥墩的设计中，可以采用钢混结构，并使用空心截面；也可以在横向墩柱之间设置系梁来增加结构之间的连接性；还可以根据受力情况增大柱的直径或者采用多排柱等；另外也可以在桩柱的连接位置和墩柱的端部位置，增设加密箍筋以此来提高结构的延性和抗剪性能，提高其抗震能力[5]。而桥台除了采用与桥墩相同的措施外，还可以在梁与挡块连接处及梁与桥台连接处增设弹性垫块来缓冲地震作用下引起的结构变形，还可以增设桩柱的数量来提高其抗剪能力，从而减小抗震带来的危险，提高结构的安全性能。

4 案例分析

山区某高速公路路桥梁，为4m×30m连续T梁，地震烈度为7度，路面宽度为26m。该桥所处的地质条件良好，因此基础的设计采用常规设计，没有进行特殊的处理。在该桥梁的设计中，为了满足结构的抗震要求，主要采用了以下抗震设计理念和抗震措施：（1）由于桥梁位置位于山区，抗震设防等级提高了一级，采用8度设防等级的标准，根据公路抗震设计规范进行了相关设计。（2）结构选用了常规的先简支后连续预制T梁结构，并采用了对称的结构形式，减小因结构不规则，刚度差距大而产生的一系列结构的变形和破坏。（3）结构选用了减隔震性能较好的铅芯橡胶支座，利用该支座在地震作用时的特殊性能来达到抗震的效果；另外在梁板的墩台连接处和挡块及梁板的接缝处都加设了弹性垫块来缓冲因地震作用所引起的位移变化。（4）桥梁的墩台都采用了钢筋混凝土结构，在盖梁和桥墩、桥台连接处，及墩台与基础连接处的塑性铰位置按照《抗震设计细则》第8.1.10条对箍筋进行了加密设置，进而提高结构构件的延性，增强其抗剪能力，并在桥墩处设置了系梁来增加结构构件的连接。

5 结束语

近几年，我国的地震灾害发生比较频繁，特别是在我国的西南山区，地震的发生对人们的生命和财产安全都造成了严重的危害，因此对于山区公路桥梁的建设，应该加强桥梁的抗震设计，对桥梁结构预先采取一定的措施进行加固，以便来抵抗强大的地震作用，并为灾后重建和救援提供交通便利。对桥梁的抗震设计不仅仅体现在原有技术和材料上，还需要相关工作人员积极进行研究改进，不断对结构构件的抗震性能进行研究和提高，在遵从原有抗震规范的基础上，不断研究新的抗震材料和措施，为山区公路桥梁的抗震设计提供依据。文章只是在相关工作经验的基础上对山区桥梁抗震设计及加固进行了简单的探讨，希望能促进公路交通的发展，保障桥梁的稳定性和安全性，提高桥梁的抗震性能，为人们的安全出行提供便利。