摘要：近年来，国内外大地震频发，由于地震破坏性强、防御难度大，对人身安全和经济的影响较大。桥梁作为交通结构中的重要组成部分，灾后更是抗震救灾的生命通道，一旦桥梁结构受损，直接影响灾区的生命财产安全，因此对桥梁结构进行抗震分析是极其重要的。本文主要对桥墩在地震作用下的破坏形式以及相应的修复加固技术展开相关的探讨，望能为后期桥梁构件设计和修复提供参考性价值。
关键词：地震；破坏形式；修复
引言
随着我国经济的发展和实力的增强，我国已成为世界第一桥梁大国，目前公路桥梁数量已超过80万座，铁路桥梁总数已超过20万座。而在近20世纪以来，我国6及以上的地震共发生800余次，破坏性大，分布范围广。其中破坏性及损失较大的当属1976年的唐山大地震[1]和2008年的汶川大地震[2]。的交通体系破坏直接灾后应急救援和恢复工作的开展，交通体系中，桥梁的破坏较其他更为严重，因此有必要要加强对桥墩震害和修复加固技术的研究，以便于灾后一系列工作的开展，减少人员伤亡和降低经济损失。
1.桥墩震害表现形式
墩柱的破坏[3]是桥梁震害的主要表现形式，可以分为三种：弯曲破坏、剪切破坏和介于两者之间的弯剪破坏。
1.1 弯曲破坏形式
弯曲破坏是指桥墩破坏时对应的抗剪承载能力小于剪切破坏的承载能力，桥墩强度由抗弯性能控制的破坏形态。破坏表现形式一般为：首先是混凝土受力达到强度，截面内开始出现水平弯曲裂缝；然后裂缝逐渐发展，受拉纵筋达到屈服强度；紧接着由于桥墩的变形增大，混凝土保护层开始脱落；最后钢筋弯曲破坏，核心混凝土压碎。在地震作用下，会在破坏截面内形成塑性铰，位移延性得到较大的提高，从屈服开始到最后倒塌过程中，变形幅度很大，属于延性破坏，从而避免桥梁在地震中发生彻底地倒塌破坏。
1.2 剪切破坏形式
剪切破坏一般发生在截面尺寸比较大或配箍不足或剪跨比小的桥墩上，在受力纵筋屈服前，其位移要比屈服位移小，且变形能力很差，破坏主要以墩底产生一条斜向的剪切裂缝为主，桥墩的变形小，耗能差，属于脆性破坏，一般应在工程中避免发生该类破坏。
1.3 弯剪破坏形式
弯剪破坏介于弯曲破坏和剪切破坏之间，位移延性有限，属于脆性破坏，应尽量避免或严格控制桥墩发生此类破坏。在受力破坏过程中，由于弯曲损伤引起截面剪切能力下降，最终以剪切破坏的形式达到极限状态，破坏形式以剪切斜裂缝为主。破坏过程描述大致如下[4]：（1）纵筋受力屈服后，墩底形成塑性铰；（2）荷载不断增大，剪切斜裂缝发展，因而桥墩截面的抗剪承载能力随着位移延性比的增大而降低；（3）随着变形的增大，塑性铰区截面屈服，抗剪承载力曲线低于抗弯承载力曲线时，截面发生剪切破坏；弯剪破坏中，纵筋和箍筋均屈服，但压区混凝土未被压坏。因此，弯剪破坏有一定的延性和耗能能力。
2.桥墩修复加固技术[5-6]
目前，国内外大多学者对桥墩的加固修复技术有了大量的研究，研究总结了几种国内外传统桥墩修复加固技术，包括增大截面加固技术、嵌入加固技术、体外预应力加固技 术、钢套管加固技术、FRP 加固技术、绕丝加固技术及“狗骨式筋 ”修复纵筋技术等。
2.1 增大截面加固技术
增大截面加固技术是当前使用较为广泛的一种加固技术，主要是增大构件的截面面积和配筋，以提升桥墩的稳固性和承载能力。，而且还可以加大其截面刚度，改变其自振频率，改善正常使用阶段的性能。根据加固材料和工艺的不同，主要分为混凝土外包加固法和喷射砂浆加固法。其中，混凝土外包加固法是对桥墩外柱混凝土进行包裹，并通过增加配筋，实现桥墩的有效加固。当墩柱身出现大面积网裂、风化、剥落、缺损，影响桥梁正常使用，可采用该加固方法。喷射砂浆加固法主要实在桥墩面布置一层钢筋网，通过喷浆，以实现桥墩截面的增大。其加固面积相对较小，避免了桥墩过重问题。
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2.2 嵌入式加固技术
嵌入式加固技术，即将棒材嵌入桥墩开槽内，并注入树脂粘结材料，以改善结构性能的方法。此技术的优点是：高强、高效、耐腐蚀且施工工作量较少，加固材料耐腐蚀性强，棒材受外因损毁的可能性较低。
2.3 体外预应力加固技术
体外预应力加固技术即通过对桥墩裂缝荷载和预应力作用进行相互分解和抵消，根本上解决桥墩产生裂缝的原因，从而优化桥墩自身的强度和受力能力，达到对桥墩的加固效果。既可以对已有裂缝进行补救，还能避免新裂缝的出现。
2.4 钢套管加固技术
钢套管修复技术是在桥墩柱面施加一层钢套管，对桥墩进行横向约束。由于能够对核心混凝土进行有效约束，使用套管柱修复加固可以大大提高桥墩的抗剪强度、延性和轴向承载力。
2.5包裹FRP片材加固技术
包裹FRP片材修复技术即使用FRP片材对桥墩进行包裹和箍紧，分为横向和竖向两种。横向包裹的FRP 材料可起到与箍筋相似的作用，可以对核心混凝土形成有效约束，提高了桥墩的抗剪强度和延性，从而实现对桥墩的抗震加固; 而竖向的 FRP 材料主要是提高桥墩的抗弯能力。使用包裹FRP材料技术进行加固，在圆形截面中，实现均布侧向约束力的作用，使整个截面均匀约束；在方形和矩形截面中，由于其侧向刚度较小，FRP 在截面边长的中部会因为混凝土的膨胀向外弯曲，对应部分的混凝土将得不到有效约束，需要通过脚部支点作用实现对整体截面的有效加固。
2.6 绕丝加固技术
绕丝加固技术即利用高强钢丝绳缠绕钢筋混凝土墩柱，利用环箍约束的原理进行墩柱的加固，绕丝加固能显著地提高墩柱轴压承载力和抗震性能。该技术施 工方便、自重增加少、外形尺寸变化不大，变形能力增加明显，耗能能力提高很多，适用于不同的截面形式、无腐蚀介质的环境，但不适用于较大偏心受压柱。
2.7 “狗骨式筋”修复纵筋技术
“狗骨式筋”修复纵筋技术即将制作的狗骨式筋拉杆应用到桥墩被拉断的钢筋上，实现钢筋的纵向修复连接，提升其变形能力和恢复抗震性能，该技术适用于钢筋混凝土桥墩在地震等破坏形式下纵向钢筋的修复加固。
3.结论
本文对钢筋混凝土桥墩的震害变现形式及加固与修复技术进行了概括性的总结，墩柱的破坏形式可以分为弯曲破坏、剪切破坏和弯剪破坏；桥墩的修复与加固技术，包括增大截面加固技术、嵌入加固技术、体外预应力加固技 术、钢套管加固技术、FRP 加固技术、绕丝加固技术及“狗骨式筋 ”修复纵筋技术等。通过对桥墩的破坏表现形式、破坏部位进行分析、各种加固修复技术的特点、综合现场实际情况，选择适合的方法进行桥墩的修复加固。
参考文献
[1] 袁素娟, 李亚君, 申志永,等. 1976年唐山大地震史料研究及利用[J]. 兰台世界, 2013, 394(8):52-53.
[2] 叶列平, 陆新征, 赵世春,等. 汶川地震建筑震害调查与分析[C]// 全国混凝土耐久性学术交流会. 2008.
[3] 刘鸣,陆本燕,刘伯权.钢筋混凝土桥墩破坏模式识别方法[J].中国公路学报,2011,24(03):58-63+79.
[4] 张雅漫. 钢筋混凝土桥墩弯剪抗震性能研究[D].西南交通大学,2018.
[5] 白利勇.钢筋混凝土桥墩加固与修复技术[J].交通世界,2016(13):76-77.
[6] 曹兴,魏洋,李国芬,吴刚,吴智深.钢筋混凝土桥墩加固与修复技术研究[J].施工技术,2011,40(15):60-64.
论文作者:游超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/8
标签：桥墩论文; 截面论文; 技术论文; 延性论文; 混凝土论文; 桥梁论文; 裂缝论文; 《基层建设》2019年第17期论文;