斜交橋震害淺析

【摘 要】斜交橋在地震中由于自身的構造特點，表現出了與直橋不同的震害現象。文章基于汶川地震中斜交橋的破壞情況，總結了斜交橋的震害特點并列舉實例加以闡述。

【關鍵詞】斜交橋；直橋；震害

Analysis of skew bridges＇earthquake hazards

Huang Jin-cui

(Department of Civil Engineering，Chongqing Jiaotong University Nanan Chongqing 400074)

【Abstract】Due to skew bridges' structural characteristics of their own， they show different damage phenomenas with the straight bridge in the earthquake.

Based on the skew bridges' destruction in the Wen Chuan earthquake， this article not only summarized the earthquake hazards characteristics of the skew bridge ，but also provided some examples to elaborate the damage phenomena.

【Key words】Skew bridge;Straight bridge;Earthquake hazard

1. 引言

隨著經濟建設的發展，為適應地形、環境的需求，對線型要求較高的高速公路及城市立體交通中出現了較多的斜交橋。在高等級公路上斜交橋的數量可以達到整條線路橋梁總座數的40%～50%。在梁式橋中，幾何形狀較為復雜的斜交橋較直線橋更易出現震害。

2. 斜交橋的震害特點

2.1 主梁位移。斜橋主梁位移（包括縱向位移、橫向位移）或落梁破壞比直線橋嚴重，這是因為斜橋移位普遍較大，在梁體產生縱橋向移位的同時也帶來橫橋向位移。為避免落梁的發生，各國規范對直橋與斜橋的最小搭接長度都做了相應的規定。(見表1)

2.2 扭轉。斜交橋與直橋最大的不同是斜交橋在震害中存在著較大的剛體轉動。剛體轉動與其自身結構的受力特性有關。斜交橋的支承邊銳角處與鈍角處的支反力差異大，以鈍角處的反力最大，銳角處的反力最小，當斜交角與寬跨比都比較大時銳角處甚至可能出現負反力，而一般板式橡膠支座無抗拉能力，銳角處甚至可能向上翹起。在水平向地震作用下，鈍角處的反力大，對應的支座摩擦力也大，而銳角處反力小甚至出現負反力，因此銳角向外平面轉動是極可能發生的。

2.3 支座是影響斜交橋抗震性能的主要參數之一。支座的形式和剛度決定了橋梁上下部結構之間的約束情況，影響橋梁的地震響應。支座、擋塊、伸縮縫和結點等連接件在外力作用下最易受損，是橋梁整體抗震性能上的一個薄弱環節。地震時，如果超出梁間縱向約束裝置的強度，將導致錨固螺栓拔出或剪斷，支撐連接構件失效。還可導致支座附近混凝土發生裂縫、活動支座脫落等現象。汶川地震對橋梁抗震擋塊及蓋梁端部造成的損壞是非常嚴重的，橋梁抗震擋塊損壞及蓋梁端部損壞較為普遍，其中部分擋塊損壞程度較為嚴重，震后主要靠擋塊內部鋼筋支撐。擋塊出現病害的原因是多方面的，主要有以下幾方面：在地震力作用下，當梁體與擋塊（蓋梁）發生橫橋向的相對移動時，擋塊承受較強的撞擊，擋塊與蓋梁連接處存在較強的剪切作用；部分橋梁因擋塊的截面尺寸偏小，配筋不足，擋塊與蓋梁之間鋼筋連接考慮不周，斜截面的強度不足。

3. 震害實例

汶川地震中某斜交直線橋，全橋1聯。結構簡支，橋面連續。本橋距離震中約35.66Km，距離斷層約29.13Km。其上部結構及支承的主要震害為主梁縱橫向移位及平面轉動，最大橫向相對位移為34cm；支座滑移；伸縮縫止水帶被拉裂。下部結構的主要震害為1#墩～4#墩蓋梁左側擋塊與5#墩蓋梁右側擋塊破壞；6#臺左側錐坡局部破壞，右側錐坡垮塌。此外該橋伴隨有次生災害，具體表現為第1跨兩側護欄遭撞擊存在局部損傷。橋跨布置及其主要震害如圖1所示：

3.1 主梁。主梁及橋面未見開裂，梁體的主要震害為縱橫向移位及平面轉動。第1跨與第2跨梁體向左相對移位（如圖2所示），第3跨～第5跨梁體向左相對移位（如圖3所示），全橋梁體存在明顯的剛體平面轉動，且均按斜交角增大的趨勢轉動。因梁體移位，第6跨右邊梁有潛在落梁危險。各跨梁體均存在明顯的縱向移位。

3.2 支座。支座典型震害如圖4、圖5所示。第一跨到第六跨支座最大滑移量為22cm。

3.3 伸縮縫及擋塊。伸縮縫主要震害為6#臺處伸縮縫止水帶被拉裂，震后伸縮縫間距為18cm。下部結構震害為1#墩～4#墩蓋梁左側擋塊破壞；5#墩蓋梁右側擋塊破壞。

4. 結論：

汶川地震的情況表明，斜交橋的結構響應有其區別直線橋的特點。由于斜交橋地震反應的特殊性和復雜性，在歷次的破壞性大地震中，斜交橋遭受地震破壞的程度比正交橋要嚴重的多，橋面脫落的現象非常普遍，這反映了當前關于斜交橋的實用抗震設計理論的欠缺。幾何形狀較為復雜的斜交橋較直線橋更易出現震害，對于這些橋梁在計算方法、設防措施、構造要求方面均應進行專門研究，使斜交橋更好的發揮作用。

參考文獻

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