第2章　桥梁震害

调查与分析桥梁的震害及其产生的原因是建立正确的抗震设计方法、采取有效抗震措施的科学依据。国内外地震工作者历来十分重视震害的调查研究。可以说,桥梁抗震设计的历史,也是人类对桥梁震害认识的历史。尤其是近20年来发生的几次大地震中,桥梁结构遭到了严重的破坏,科研工作者从中获取了极其宝贵的结构地震反应资料,从而可以对抗震设计理论和设计方法进行检讨、修正和发展,使桥梁抗震设计水平不断地得到提高。

图2.0.1　桥梁震害的四大原因

大量的震害分析表明,引起桥梁震害的原因主要有四个,如图2.0.1所示:①所发生的地震强度超过了抗震设防标准,这是无法预料的;②桥梁场地对抗震不利,地震引起地基失效或地基变形;③桥梁结构设计、施工错误;④桥梁结构本身抗震能力不足。

从结构抗震设计的观点出发,可以将桥梁震害归为两大类,即地基失效引起的破坏和结构强烈振动引起的破坏。两者破坏的原因不同:前者属于静力作用,是由于地基失效产生的相对位移引起的结构破坏;后者属于动力作用,是由于振动产生的惯性力引起的破坏。

1.地基失效引起的破坏

地基失效指的是由地震引起的地基丧失承载能力的现象。强烈地震时,地裂缝、滑坡、砂土液化、软土震陷等,都会使地基产生开裂、滑动、不均匀沉降等,进而丧失稳定性和承载力,使建造在上面的桥梁结构受到破坏。一般来说,这类破坏现象是人类工程难以抵御的,因此应尽量通过场地选择避免。

2.结构强烈振动引起的破坏

地震时,地面运动引起桥梁结构的振动,使结构的内力和变形大幅度地增加,从而导致结构破坏甚至倒塌。这类破坏主要源于两方面的原因:一是结构遭遇的地震动强度远远超过设计预期的强度,结构无法抵御而破坏,这是导致结构破坏的外因;二是在结构设计、细部构造以及施工方法上存在缺陷,这是导致结构破坏的内因。由于地震动的不确定性和复杂性,人们目前无法准确预测桥址在未来可能发生的地震动,所以,对地震动特性不敏感的结构设计就显得特别重要。

本章将着眼于桥梁震害的内因,着重讲述由于结构设计和细部构造等不合理引起的震害。以下将分别介绍桥梁上部结构、支座以及下部结构的震害,最后总结桥梁震害的教训及启示。