文档介绍：地震灾害对铁路桥梁的影响
及其抗震设计与减隔震控制研究
李龙安
(中铁大桥勘测设计院有限公司教授级高工,湖北武汉 430050)
摘要:通过汶川大地震的多座典型桥梁的震害,分析了此次大地震对公路桥梁破坏重而对铁路桥梁破坏较轻的机理,根据铁路桥梁的结构特点,从铁路桥梁的抗震概念设计、抗震计算设计、抗震构造设计等三个方面着手,提出了铁路桥梁各设计阶段应有主辅之分的抗震设计思想,指出了减轻铁路桥梁震害的有效途径之一是采用减隔震控制技术。
关键词:铁路桥梁震害;抗震设计;减震控制技术;隔震控制技术;研究
1 概述
2008年5月12日四川汶川发生8级强烈地震,作为灾后救援的生命线工程——道路桥梁工程遭到全面破坏,使救援部队不能按时到达灾区第一线,给国家、社会和人民的生命财产带来了巨大损失。
此次大地震虽过去了将近两年,但反思这次特大地震,再一次给我们铁路工程建设者敲响了警钟,铁路桥梁工程的安全及抗灾能力,直接关系到人民生命和财产的安全,建设者必须重视,作为建设工程的重要参与者——广大的设计人员更应高度重视。
通过汶川大地震的多座典型桥梁的震害,分析了此次大地震对公路桥梁破坏重而对铁路桥梁破坏较轻的机理,根据铁路桥梁的特点,从铁路桥梁的抗震概念设计、抗震计算设计、抗震构造设计等三个方面出发,提出了铁路桥梁在不同设计阶段的设想:工可研究阶段的抗震设计应以概念设计为主,计算和构造设计为辅;初设阶段的抗震设计应以计算设计为主,构造设计为辅;施工图设计阶段的抗震设计则主要以构造设计为主,计算设计为辅。指出了减轻铁路桥梁震害的有效途径之一是采用减隔震技术。
汶川大地震的桥梁震害
公路桥梁的震害
汶川大地震中,作为灾后救援的生命线工程——道路桥梁工程遭到全面破坏。但公路桥梁和铁路桥梁的破坏程度有所不同,破坏部位也有差别。公路桥梁的震害主要是:
(1)落梁:连续梁和简支梁落梁
桥例:都汶高速庙子坪大桥落梁的一孔是在伸缩缝的位置,其他几孔50m简支T梁破坏主要是挡块被剪切破坏,见图2-1。
(2)拱桥破坏:从破坏现象看,因落梁或者拱腿断裂所致
桥例:彭州小鱼洞大桥的破坏,见图2-1。
(3)移位:支座滑动和梁体滑移
桥例:见图2-1。
(4)碰撞破坏:梁与梁之间、梁与挡块之间的碰撞导致伸缩逢和挡块的破坏
桥例:见图2-1。
(5)墩台破坏:墩柱、节点和桥台的破坏
桥例:见图2-1。
图2-1-1 都汶高速庙子坪大桥(落梁)
图2-1-2 都汶高速百花大桥(垮桥)
图2-1-3 彭州小鱼洞大桥的破坏(垮桥)
图2-1-4 支座滑动和梁体滑移
图2-1-5 梁与挡块之间的碰撞导致挡块的破坏
图2-1-6 墩柱的破坏
图2-1 公路桥梁的震害图
铁路桥梁的震害
据成都铁路局初步统计, “”汶川大地震,共有270余座铁路桥开裂及支座破坏,经过临时处理后运行,严重影响铁路运营速度。铁路桥梁的震害主要是:
(1)支座破坏
支座螺栓被剪断、被拔出;支座限位装置破坏;辊轴支座上、下摆错位,见图2-2。
(2)墩台破坏
墩身出现贯通的环状裂缝;墩身混凝土局部崩裂;桥墩侧倾移位;桥台移位等,见图2-2。
(3)落梁
本次地震引发的铁路桥梁落梁较少,见图2-2。
图2-2-1 固定支座被剪坏
图2-2-2 连续梁盆式固定支座锚栓被剪坏
图2-2-3 盆式支座横向限位器在地震中破坏
图2-2-4 清江7号特大桥桥墩破坏
(桥墩环向裂缝贯通)
图2-2-5 桥墩偏位、梁体倾斜
图2-2-6 简支π梁(落梁)
图2-2 铁路桥梁的震害图
Q\5? `*aI'Fq汶川大地震的桥梁震害机理分析
“”汶川大地震的特点
“”汶川大地震有如下特点:
(1)震级很高(8级);
(2)地震动峰值加速度大();
(3)影响范围广(主震区长约300公里,宽约30~40公里);
(4)生命财产损失惨重(死亡和失踪人数近9万人,经济损失超过10000亿人民币。,国省干线公路3391公里受损桥梁902座)。
“”汶川大地震的桥梁震害机理分析
“”汶川大地震的桥梁震害特点分析如下:
公路桥梁震害重,铁路桥梁震害轻
铁路桥梁与公路桥梁相比:前者活载重,后者活载轻,由此决定了铁路桥梁的列车活载占整个桥梁的荷载比例较大,再加上列车的车桥振动的影响,有安全性和舒适性的硬性要求,因此,铁路桥梁的桥墩往往设计得“又粗又大”,基础“又深又宽”;反观公路桥梁,由于其活载占整个桥梁的荷载比例较小,相比较而言的是其桥墩的设计往往是“又细又小”,基础是“又浅又窄”。
基础的深浅,直接