淺談公路工程抗震加固及抗震設(shè)防
2015-06-23
我國的公路網(wǎng)正在形成，交通網(wǎng)絡(luò)一旦因地震遭到破壞，就會切斷交通生命線，對造成救災(zāi)工作的重大損失。
一、我國公路工程抗震加固的特點
我國西部多為山嶺丘陵區(qū)，地形、地貌和地質(zhì)水文條件復雜，其橋梁結(jié)構(gòu)的典型特點是上部結(jié)構(gòu)彎、斜、坡，下部一般為高墩且墩高相差懸殊，屬非規(guī)則橋梁。西部又是我國的地震多發(fā)區(qū)和強震區(qū)，我國6個地震活動帶中有4個分布在西部,其強度大、頻度高，因而西部公路工程抗震問題是我國工程抗震的重點和難點。隨著西部開發(fā)戰(zhàn)略的實施，大量工程急需解決公路工程抗震設(shè)計、抗震性能評估及抗震加固問題。
近十幾年來，通過對震害的認識，國內(nèi)外在場地地震動參數(shù)、橋梁抗震設(shè)計和橋梁抗震性能評估方法等方而取得了許多成果。應(yīng)用概率方法預計地震動參數(shù)、多級抗震設(shè)防、能力設(shè)計原則及延性抗震等已用于許多國家的橋梁抗震設(shè)計和抗震性能評估，但在路基和擋土墻、隧道、邊坡的抗震設(shè)計和抗震性能評估方法等方而進行的研究工作很少。1980年頒布的中國地震區(qū)劃圖采用了概率水準下的地震動參數(shù)，比前幾個版本更詳細、合理。
我國現(xiàn)行的公路工程抗震設(shè)計規(guī)范和鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范只局限于針對規(guī)則橋梁，采用單一的抗震設(shè)防標準進行設(shè)計地震作用下的強度驗算，沒有真正體現(xiàn)和采用具體措施來確保橋梁結(jié)構(gòu)的整體延性，也沒有采用能力設(shè)計方法來防止地震作用下結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的剪切破壞。在橋梁抗震性能評估和抗震加固方而，公路行業(yè)還沒有統(tǒng)一的評估方法、評估指南或規(guī)范，也沒有抗震加固手冊。由于規(guī)范的局限性和西部橋梁結(jié)構(gòu)的復雜性，新建和已建的橋梁難以保證結(jié)構(gòu)的抗震安全性。我國為地震多發(fā)區(qū)，發(fā)震頻繁且烈度高，為保證生命線工程的安全，減少震后次生災(zāi)害引起的損失，急需加強對公路橋梁的抗震性能評價及抗震加固技術(shù)的研究。
二、道路抗震加固技術(shù)研究的現(xiàn)狀
對位于地震區(qū)的道路工程(含路基、擋土墻、邊坡和隧道等)，由于飽和砂土在地震的作用下易造成砂土的震動液化，因而必須研究道路工程的抗震性能，為道路工程的抗震措施設(shè)計提供可靠的依據(jù)。1965年智利的Elcobron尾礦壩的地震潰壩引起了世界各國學者對土工構(gòu)筑物抗震性能的關(guān)注，從此許多學者致力于土工構(gòu)筑物的動力性能和地震穩(wěn)定性研究，并不斷地發(fā)展和完善抗震理論。
過去對道路工程的抗震研究，大多是針對地震荷載作用下路基邊坡的液化穩(wěn)定性問題，而對地震荷載的處理主要采用邊坡動力穩(wěn)定性的擬靜力分析法。擬靜力分析法只適合在動荷載作用下不會引起土的強度降低的土工構(gòu)筑物，因此應(yīng)采用地面運動加速度時程曲線進行動力強度變形分析法。國內(nèi)外學者在動力分析中做了大量的工作，并取得了進展，但同時還存在不足：上述動力反應(yīng)分析是用確定論方法進行的；主要是進行強度分析，而對液化造成的破壞產(chǎn)生過大的永久變形研究不夠；對固體的阻尼及其阻尼理論的研究雖有近百年的歷史，但有不少問題尚未得到解決或得到比較滿意的解決。
三、抗震設(shè)防是公路工程安全的基本保障
公路工程前期工作是整個工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。公路工程抗震的關(guān)鍵是防御，《防展減災(zāi)法》明確提出“新建、擴建、改建建設(shè)工程，必須達到抗震設(shè)防要求，重大建設(shè)工程應(yīng)進行地震安全性評價；并根據(jù)地展安全性評價結(jié)果，確定抗震設(shè)防要求，進行抗展設(shè)防。”
首先，地震區(qū)的分布是有規(guī)律的，選線設(shè)計人員及項目負責人員、公路工程的設(shè)計單位的領(lǐng)導都要重視這種規(guī)律，可行性研究階段公路工程設(shè)計選線時就應(yīng)盡量避開地震帶，初步設(shè)計時應(yīng)避開局部地震區(qū)。從汶川地震的重災(zāi)區(qū)分布來看，三江、都江堰、綿竹、北川、平武、青川等基本上都平行于京昆高速公路，在北偏東30度的緯線上，沿地震裂度帶分布。由此可見，這就要求今后選線時，應(yīng)更重視道路的地質(zhì)選線，盡量規(guī)避地震帶地區(qū)。
其次，施工圖設(shè)計階段針對實在無法規(guī)避的地震區(qū)域，應(yīng)在設(shè)計時有強化抗震及治理的措施，對設(shè)計結(jié)構(gòu)進行抗震驗算，要滿足抗震設(shè)防標準、地震烈度，同時進行地震區(qū)域的地震安全性評價工作。實現(xiàn)公路工程結(jié)構(gòu)大震不倒、中震可修、小震不壞的抗震設(shè)防目標。特別是公路山體滑坡及其臨界狀態(tài)的認識需要更保守一些，更要注重邊坡地質(zhì)對公路的影響程度和范圍，要更強調(diào)結(jié)構(gòu)物的安全系數(shù)和安全儲備。
四、交通工程對公路工程抗震安全進行補充
對于地震區(qū)域的公路除了公路工程結(jié)構(gòu)上的抗震設(shè)防外，同時可采用交通工程方面的警示措施，在機電工程中的可變情報板中，提示駕駛員在該路段為危險的地震區(qū)域，小心駕駛；在地震發(fā)生時，可變情報板可以發(fā)出警報通知駕駛員立即離開該區(qū)域。交通安全設(shè)施方面，利用標志牌，對可變情報板進行補充，告訴駕駛員，該地區(qū)為地震多發(fā)區(qū)域，為危險路段，禁止停車與逗留，應(yīng)快速駛離該路段；同時警告司機，要小心駕駛，防止山上的落石滾下、滑坡以及泥石流的發(fā)生。
五、結(jié)束語
公路工程為地震發(fā)生區(qū)域的生命線工程。一旦中斷，將影響該區(qū)域的救援工作，而最有效的方法就是防患于未然，抗震防災(zāi)和抗震救災(zāi)是密不可分的。要真正實現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的分級設(shè)防標準，確保公路工程各結(jié)構(gòu)具有足夠的抗震安全度，提高公路工程的設(shè)防標準，減小“強震區(qū)”公路工程災(zāi)害損失，降低
公路設(shè)防成本，確保交通生命線工程的暢通。
