土木工程灾害——桥梁自然灾害及防治

1、 桥梁自然灾害及防治桥梁自然灾害及防治1、概述、概述2、桥梁震害、桥梁震害3、启示、启示1、概述、概述 桥梁作为一种跨越障碍的结构物，在施工和桥梁作为一种跨越障碍的结构物，在施工和运营过程中，总是伴随着一定的风险。古今中运营过程中，总是伴随着一定的风险。古今中发生的外桥梁工程事故不计其数，导致事故发发生的外桥梁工程事故不计其数，导致事故发生的因素众多，有人为因素也有自然因素。生的因素众多，有人为因素也有自然因素。 桥梁灾害是指人为、自然因素引起结构的损桥梁灾害是指人为、自然因素引起结构的损坏甚至桥梁的坍塌。坏甚至桥梁的坍塌。 1.1 人为因素人为因素231结构体系细节处理不当结构体系细节处理不

2、当结构体系受力分析不完善结构体系受力分析不完善对结构体系的影响因子考虑不周对结构体系的影响因子考虑不周一、结构设计方面一、结构设计方面4缺乏缺乏对材料的对材料的深入认识和掌握深入认识和掌握二、施工方面二、施工方面三、管理方面三、管理方面1船舶撞击船舶撞击2车辆撞击车辆撞击3超载引起桥梁倒塌超载引起桥梁倒塌 1.2 1.2 自然因素自然因素 自然灾害引起桥梁灾害往往是灾难性的，主自然灾害引起桥梁灾害往往是灾难性的，主要原因有洪水、地震、强风、冰冻及漂浮物的要原因有洪水、地震、强风、冰冻及漂浮物的撞击等。撞击等。 其中洪水造成的桥梁破坏是最普遍的，洪水其中洪水造成的桥梁破坏是最普遍的，洪水对桥梁的

3、影响主要是对下部结构的冲刷，而地对桥梁的影响主要是对下部结构的冲刷，而地震引起对桥的破坏是最严重的。震引起对桥的破坏是最严重的。 本章本章PPTPPT的内容主要围绕损害桥梁的自然灾害的内容主要围绕损害桥梁的自然灾害中的地震灾害展开。中的地震灾害展开。 地震因其发生的突然性和巨大的破坏力，而地震因其发生的突然性和巨大的破坏力，而被列为各种自然灾害之首。桥梁震害主要反映被列为各种自然灾害之首。桥梁震害主要反映在桥梁的以下部位：在桥梁的以下部位：（一）上部结构（一）上部结构（二）支承连接处（二）支承连接处（三）下部结构及基础（三）下部结构及基础 地震时，地面运动引起桥梁结构的震动，使地震时，地面运动

4、引起桥梁结构的震动，使结构的内力和变形大幅度的增加，从而导致结结构的内力和变形大幅度的增加，从而导致结构破坏甚至倒塌。构破坏甚至倒塌。2 2、桥梁地震灾害、桥梁地震灾害 （一）上部结构的震害（一）上部结构的震害 地震引起的桥面起伏地震引起的桥面起伏1、桥面系的破坏 地震引起的伸缩缝附近栏杆的破坏地震引起的伸缩缝附近栏杆的破坏 阪神地震中上部结构阪神地震中上部结构纵向位移纵向位移阪神地震中上部结构横向位移阪神地震中上部结构横向位移2、梁的移位，位移超出了墩台等支撑面，就会发生落梁震害。汶川地震庙子坪大桥引桥落梁 落梁是桥梁最严重的震害，它直接导致交通中落梁是桥梁最严重的震害，它直接导致交通中断。

5、落梁时如果撞击桥墩，会给下部结构带来很断。落梁时如果撞击桥墩，会给下部结构带来很大的破坏。大的破坏。落梁一般发生在上部结构的位移超出了墩台等支承面的情况下。阪神地震中西宫港大桥第一跨引桥脱落日本岩手县一关市的公路桥在地震后坍塌美国洛马普里埃塔地震中相邻跨上部结构的碰撞震灾碰撞震灾3、如果相邻结构的间距过小，在地震中就有可能会发生撞击，产生非常大的冲击力，从而使结构破坏。（二）支承连接部位的震害（二）支承连接部位的震害 支座滑动和梁体滑移支座滑动和梁体滑移1、支座的破坏形式主要、支座的破坏形式主要表现为支座移位、锚固螺表现为支座移位、锚固螺栓拔出、剪断，活动支座栓拔出、剪断，活动支座脱落，以及支

6、座本身构造脱落，以及支座本身构造上的破坏。上的破坏。支座、伸缩缝和挂梁悬挂节点等支承连接部位历来被认为是桥梁结构体系上抗震性比较薄弱的环节。 汶川地震中绵竹回谰立交汶川地震中绵竹回谰立交桥支座滑移过大导致支座桥支座滑移过大导致支座破坏破坏支座移动支座移动 梁与梁之间、梁与挡块之间的碰撞导梁与梁之间、梁与挡块之间的碰撞导致伸缩逢和挡块的破坏致伸缩逢和挡块的破坏2、梁与梁之间、梁与挡块之间的碰撞导致伸缩缝和挡块的破坏。地震时，伸缩缝发生永久地震时，伸缩缝发生永久的横向位移。的横向位移。（三）下部结构及基础的震害（三）下部结构及基础的震害 下部结构和基础的严重破坏是引起桥梁倒塌，并在下部结构和基础的

7、严重破坏是引起桥梁倒塌，并在震后难以修复使用的主要原因。震后难以修复使用的主要原因。 除了地基毁坏的情况，桥梁墩台和基础是由于受到除了地基毁坏的情况，桥梁墩台和基础是由于受到较大的水平地震力，瞬时反复振动在相对薄弱的截面较大的水平地震力，瞬时反复振动在相对薄弱的截面产生破坏而引起的。产生破坏而引起的。由于约束箍筋的不足，以及纵由于约束箍筋的不足，以及纵向主筋的焊接接头破坏引起的向主筋的焊接接头破坏引起的墩柱倒塌墩柱倒塌1、桥梁墩柱的弯曲破坏弯曲破坏非常常见，究其原因，主要是约束箍筋配置不足、纵向钢筋的搭接或焊接不牢等引起的墩柱的延性不足。北岭地震中立交桥的墩柱北岭地震中立交桥的墩柱弯曲破坏弯曲

8、破坏墩柱根部发生严重的保护墩柱根部发生严重的保护层混凝土剥落，且箍筋所层混凝土剥落，且箍筋所包围的核心混凝土已被压包围的核心混凝土已被压碎。主要是由于约束箍配碎。主要是由于约束箍配置不足引起的。置不足引起的。阪神地震中高速线上的一座高阪神地震中高速线上的一座高架桥的独柱墩的倒塌架桥的独柱墩的倒塌18根独柱墩被剪断根独柱墩被剪断2、桥梁墩柱的剪切破坏剪切破坏也是非常常见的。由于剪切破坏是脆性的，往往会造成墩柱及以上结构的倒塌，震害较为严重。在阪神地震中，由于纵向在阪神地震中，由于纵向钢筋的连接失败和约束箍钢筋的连接失败和约束箍筋的不足引起的矮墩的剪筋的不足引起的矮墩的剪切破坏切破坏在美国圣费南多

9、地震中，在美国圣费南多地震中，由于墩柱的剪切强度低于由于墩柱的剪切强度低于弯曲强度，造成墩柱的剪弯曲强度，造成墩柱的剪切破坏切破坏3、墩柱的基脚破坏：在圣费南多、墩柱的基脚破坏：在圣费南多地震中，由于墩底主钢筋的构造处地震中，由于墩底主钢筋的构造处理不当，造成主钢筋的锚固失效而理不当，造成主钢筋的锚固失效而引起的墩柱基脚主筋被拔出引起的墩柱基脚主筋被拔出4、框架墩震害：在美国洛马、框架墩震害：在美国洛马普里埃塔地震中，普里埃塔地震中，一条高速路上的高架桥，由于梁柱结点配筋不足，一条高速路上的高架桥，由于梁柱结点配筋不足，竖直柱体配筋连续性和横向箍筋不足，导致了一竖直柱体配筋连续性和横向箍筋不足

10、，导致了一段长段长800m长的上层桥面因桥墩断裂，全部塌落长的上层桥面因桥墩断裂，全部塌落5、桥台的震害：台湾集集地震中桥台的震害、桥台的震害：台湾集集地震中桥台的震害6、基础的震害、基础的震害常用的桩基础的震害，除了地基失效这一主要原因外，还有上部结构传下来的惯性力所引起的桩基剪切、弯曲破坏，更有桩基设计不当所引起的震害桥梁基础破坏时国内外许多地震的重要震害现象之一大量地震资料表明：地基失效是桥梁基础生产震害的主要原因。3 3、桥梁震害的启示、桥梁震害的启示概述概述 几十年的桥梁震害，桥梁抗震设计的实践经几十年的桥梁震害，桥梁抗震设计的实践经验告诉我们：合理的结构形式和较强的抗震能验告诉我们：合理的结构形式和较强的抗震能力可