——512汶川地震震害调研之桥梁篇

 

冯爱军

 

[摘要]  本文是作者随中国土木工程学会城市轨道交通技术推广委员会调研组赴四川灾区调研后的个人感想，通过给出的部分强震区桥梁的破坏形态，提出城市轨道交通高架桥高地震烈度去抗震设计的建议，供设计人员借鉴和思考。

[关键词]  汶川地震桥梁破坏 城市轨道交通高架桥设计

 

      为了解汶川地震对震区城市轨道交通结构安全性的影响情况，及时收集、分析有关资料，采集有关数据，并提出地铁安全相应的对策措施建议，中国土木工程学会城市轨道交通技术推广委员会应成都、重庆地铁公司的邀请，组织业内有关专家赴震区开展地铁震害调研工作。本次活动的目的是通过现场调研、资料收集分析，提出下阶段城市轨道交通在抗震防灾方面亟待解决与完善的问题以及建设和运营期间应对地震等灾害的措施。

      6月1日至6月6日，调研组在领队中国土木工程学会秘书长张雁和中国土木工程学会城市轨道交通技术推广委员会主任、北京城建设计研究总院院长宋敏华的带领下，来自北京、重庆，广州、南京、成都、洛阳的成员一行10人赴成都、重庆展开调研工作，调研组听取了两地地铁公司震后采取的紧急处理措施及检查工作的情况汇报，对典型工点进行了实地考察。同时，考察团还深入灾区，调研了强震区的道路、桥梁、隧道、房屋建筑等基础设施的破坏情况。

      本文给出了部分强震区桥梁的破坏形态，以此来思考城市轨道交通高架桥的设计。

1 从桥梁的破坏形态看桥梁设计应注意的问题

      地震中，桥梁受到顺桥向和横桥向水平地震力的作用，导致落梁、桥梁横向变位。

1.1  落梁

      已经合龙的都汶高速公路庙子坪特大桥受损极其严重，跨中50米的简支I字型梁，整跨落入水中。说明地震时，在跨中的顺桥向变位最大，超出盖梁的宽度。顺桥向有很大的破坏力，从细部的破坏情况看，支座横桥向设置了挡块，但已破坏，顺桥向没有抗震构造措施。

      还有几座破坏的桥梁，破坏机理相同。

                                          

 

图2中跨整孔梁落梁处

 

                             

 

 

1.2  横桥向变位

      因横向地震力的作用，桥梁发生横桥向变位，所见最大一处桥梁横向移位80cm。

 

 

 

 

      从图片中，可以看出虽然横桥向变位也很大，但桥墩帽梁的挡块起到了很好的防震作用，没有出现破坏性的桥塌情况。

1.3  桥墩、桥台和护坡

      灾区桥梁的桥墩多为柔性墩，采用桩基础，基本抵御了地震力作用。但非桩柱式桥台和路基护坡均发生破坏。

2 高架车站设计借鉴

      高架车站的结构形式分为，框架整体式、桥梁式、站桥分离式。为考虑景观，重庆有的车站采用了独柱式桥梁车站。但从震区一水塔的破坏形态来看，如果整个结构的重心靠上，在地震时极易破坏。

 

 

3 初步建议

      1、规范的符合性及建议

      1）城市轨道交通高架桥梁的抗震设计没有专门的规范。

      2）《地铁设计规范》（GB50157-2003）9.2.19条规定：“地震力作用，应按现行国家标准《铁路工程抗震设计规范》的相关规定计算。”是基本满足要求的。因城市轨道交通的重要请，建议在规范中应特别强调关于抗震构造措施的说明并适当加强。

      2、构造措施建议

      1）在地震区，高架桥梁不仅在横桥向设置抗震挡块，顺桥向也应设置防落梁构造措施，而且应适当提高构造措施的级别。适当加宽桥墩帽梁的尺寸。

      2）高地震烈度区，桥梁必须设置横桥向抗震挡块，并应适当加强。

      3）在7度以上城市的城市轨道交通高架车站慎用独柱式桥梁车站。