汶川地震桥梁震害

桥梁工程认识实习讲座2二〇一一年七月二十三日成都汶川地震桥梁震害土木工程学院桥梁工程系赵灿晖博士教授主要内容一．汶川地震基本情况二．典型桥梁震害三．桥梁间接震害（次生地质灾害）四．简支梁桥震害五．连续梁桥震害六．连续刚构桥震害七．小结主要内容一．汶川地震基本情况二．典型桥梁震害三．桥梁间接震害（次生地质灾害）四．简支梁桥震害五．连续梁桥震害六．连续刚构桥震害七．小结一、汶川地震基本情况汶川地震是新中国成立以来，在人口稠密地区最大的一次破坏性地震。这次大地震破坏性之强、涉及范围之广、灾情之复杂，历史罕见，世界震惊。（1）地震震中烈度达XI度，发震断裂破裂长度达300km，持续时间达100s。中国版图上除东北地区的黑龙江、吉林和西北地区的新疆外都有不同程度的震感。根据中国地震局正式公布的结果，XI度区总面积和约为2419km2，远大于唐山地震的XI度区（唐山地震的XI度区面积仅47km2）。1、地震基本情况一、汶川地震基本情况（2）地震涉及四川、陕西、甘肃、重庆、云南等10个省（直辖市），417县（市），仅汶川、北川、绵竹3县（市）遇难人口就达55298人。地震还导致37万多人受伤，紧急转移人员1510万人。地震烈度：地面和人工建筑遭受地震影响的强弱程度汶川地震烈度分布图2、公路桥梁震害分布情况汶川地震导致灾区大量公路桥梁受损，受损严重的公路桥桥梁集中主要集中在：①震中附近映秀的三条线路——国道213线映秀至都江堰段、国道213线映秀至汶川段、省道303线映秀至卧龙段；②北川附近三条线路——省道302线江油至北川段、省道302线北川至茂县段及与断裂带大致平行的省道105线彭州至北川段与省道105线北川至沙洲段。一、汶川地震基本情况二、典型桥梁震害汶川桥梁震害分布图主要内容一．汶川地震基本情况二．典型桥梁震害三．桥梁间接震害（次生地质灾害）四．简支梁桥震害五．连续梁桥震害六．连续刚构桥震害七．小结二、典型桥梁震害百花大桥－连续梁桥，全桥损毁南坝大桥－简支梁桥，全桥损毁1、全桥损毁桥梁二、典型桥梁震害井田坝大桥－拱桥，全桥损毁庙子坪大桥引桥－简支梁桥，引桥落梁二、典型桥梁震害上述桥梁均为全桥损毁的桥梁。全桥损毁－－丧失通行能力2、严重震害桥梁严重震害－－承载能力有损失，震后需加固才能使用小黄沟中桥－连续梁桥，桥墩局部压溃母猪桥－拱桥，主拱严重开裂二、典型桥梁震害新房子大桥－连续梁桥，主梁移位60cm，支座反力重分布二、典型桥梁震害庙子坪大桥主桥－连续刚构桥，主梁开裂，底板几乎压溃二、典型桥梁震害映秀岷江大桥－简支梁桥，主梁横向移位1.2m寿江大桥－简支梁桥，主梁纵向移位60cm，几乎落梁二、典型桥梁震害3、中等震害桥梁中等震害－－承载能力基本无损失。震后经维修可以使用沙沟河大桥－简支梁桥，主梁横向移位8cm5×25.00米预应力砼空心板桥赔机耕道340都江堰SW:703.66LW:703.20赔机耕道340汶川5cm5cm5cm5cm5cm图例:主梁移动支座震害挡块震害二、典型桥梁震害桂溪大桥－拱桥，立柱开裂、横撑开裂二、典型桥梁震害都江堰5×20汶川20+2×27+3×202.97伸缩缝受挤压P0P1P3P5P6P7P8P1015cm两联相对错位8cm4cm纵向移位纵向移位图例:P0P5P10支座震害主梁位移伸缩缝受挤压台身开裂主断层走向成灌高速跨线桥－连续梁桥，主梁移位，支座变形二、典型桥梁震害4、轻微震害或无震害轻微震害或无震害－－承载能力无损失。震后经简单维修可以使用金谷垭1桥－拱桥，栏杆破坏红白中桥－拱桥，栏杆破坏，桥头落石天府大道跨线桥－连续梁桥，栏杆破损，锥坡下沉金马河大桥－简支梁桥，栏杆破损，锥坡下沉二、典型桥梁震害主要内容一．汶川地震基本情况二．典型桥梁震害三．桥梁间接震害（次生地质灾害）四．简支梁桥震害五．连续梁桥震害六．连续刚构桥震害七．小结三、桥梁间接震害桥梁震害就致灾机理来说可分为直接震害和间接震害两大类。直接震害主要是指桥梁结构因地震力直接作用发生的破坏。间接震害主要是指在地震中，因地震引发的地质灾害等间接因素导致的桥梁破坏。1、间接震害的定义：直接震害－辕门坝大桥间接震害－渔子溪2号桥三、桥梁间接震害2、间接震害的形式及影响（1）山间落石渔子溪3号桥－－山间落石砸毁主梁三、桥梁间接震害（1）山间落石许家沟1号桥－－山间落石冲击，主拱受损彻底关大桥－－山间落石冲击，3跨被毁许家沟3号桥－－山间落石冲击三、桥梁间接震害（1）山间落石擂鼓大桥－－山间落石冲击，主梁受损三、桥梁间接震害（2）碎屑流某顺河桥－－碎屑流冲击，主梁破坏龙潭电站中桥－－碎屑流掩埋，1跨被毁渔子溪1号桥－－碎屑流冲击，4跨被毁三、桥梁间接震害（2）碎屑流1碗水中桥桥－－碎屑流冲击，3跨被毁三、桥梁间接震害（3）滑坡蒙子沟中桥－－滑坡推挤，桥墩倾斜三、桥梁间接震害（3）滑坡新房子大桥－－滑坡推挤，桥墩倾斜、开裂三、桥梁间接震害（4）堰塞湖泄洪后的小水湾1桥泄洪后的土桥子沟桥唐家山堰塞湖导致北川至禹里段公路被湖水淹没，共有22座桥梁完全被毁。三、桥梁间接震害（4）堰塞湖石蓑衣大桥－－唐家山堰塞湖泄洪，导致地形改变被淹没的巴朗河中桥三、桥梁间接震害（5）间接震害小结（1）汶川地震中遭受次生地质灾害影响的桥梁并不多总数仅58座，但后果却相当严重。次生地质灾害导致40座桥梁完全损毁，9座震害严重。汶川地震中共有52座桥梁全桥损毁，其中有40座因次生地质灾害所致。（2）汶川地震中次生地质灾害形式丰富，无论那一种次生地质灾害形式对桥梁的破坏均是巨大的，即使是规模较小的山体崩塌或小量的覆盖层滑动均可能导致严重的桥梁震害甚至全桥损毁。（3）次生地质在对所有桥型均有巨大影响。无论是简支梁、连续梁还是拱桥，均有大量桥梁应次生地质灾害而全桥损毁汇报内容32一．汶川地震基本情况二．典型桥梁震害三．桥梁间接震害（次生地质灾害）四．简支梁桥震害五．连续梁桥震害六．连续刚构桥震害七．小结四、简支梁桥震害331、简支梁桥的震害表现（1）主梁移位独秀峰大桥－－主梁纵横向移位，最大达15cm，并有明显转动汶川6#挡块破坏支座滑移伸缩缝被拉裂1跨向左相对移位2跨向右相对移位3跨向右相对移位4跨向右相对移位图例N伸缩缝被拉裂伸缩缝被拉裂右5#4#3#1#0#左2#都江堰四、简支梁桥震害（1）主梁移位N伸缩缝拉裂伸缩缝拉裂向左移位向左移位向右移位向右移位都江堰汶川向右移位挡块破坏支座破坏图例新文坪大桥－－主梁纵横向移位，最大达30cm，并有明显转动四、简支梁桥震害（1）主梁移位5×40001000T（弱）jx3Tjx3（弱）T（弱）Q4c+dl（强）x3Tjjx3TTjx3（弱）4QQ4c+dl4:11:1400汶川Q4c+dlQ4c+dlQ4c+dlQ4c+dl都江堰1～4#墩右倾10cm10cm10cm10cm10cm10cm15cm2cm10cm4cm6cm图例：支座震害挡块震害主梁位移桥墩倾斜P0P1P2P3P4桥台移位新房子左线大桥－－主梁纵横向移位，最大达34cm，桥长减小斜交桥主梁移位往往伴有转动，正交桥无次现象。四、简支梁桥震害（2）主梁落梁－主梁移位的极端形式映秀顺河桥因中央主断裂穿过全桥落梁－纵向落梁四、简支梁桥震害（2）主梁落梁－主梁移位的极端形式P5P4P3P2P1P0主梁平面转动第1跨边梁落梁支座震害15cm45cm75cm150cm180cm43cm40cm20cm土路4×25+27汶川都江堰映秀岷江桥因横向位移过大而部分横向落梁四、简支梁桥震害collapsedBasicallyintactlandslide四、简支梁桥震害（2）主梁落梁－主梁移位的极端形式震前的湔江河大桥湔江河大桥第5跨部分落梁（2）主梁落梁－主梁移位的极端形式四、简支梁桥震害虹口高原桥－整跨落梁（纵向落梁）庙子坪大桥引桥－整跨落梁（纵向落梁）纵向落梁一定是整跨落梁，横向落梁往往是部分落梁摆轴支座倾覆板式橡胶支座卷曲四、简支梁桥震害（3）支座、挡块震害汶川震区简支梁桥支座的形式有三种，为板式橡胶支座、油毡简易支座、摆轴支座，其中以板式橡胶支座最为普遍，油毡简易支座仅用于跨度10m及以下的小桥，摆轴支座仅渔子溪老桥使用。调查表明，汶川地震中支座震害十分普遍，在总数6594组支座中1092组出现震害。四、简支梁桥震害（3）支座、挡块震害板式橡胶支座剪切变形板式橡胶支座剪切变形支座剪切脱空支座上下垫板错位支座纵向移位支座横向移位四、简支梁桥震害（3）支座、挡块震害汶川地震中的挡块震害也十分普遍，4281组挡块中，近800组出现震害。挡块震害主要有以下类型。抵拢型水平剪切型斜剪型－挡块破坏的主要形式撞飞型挡块虽小，但起到了防止横向落梁的作用，汶川地震中，为出现整跨横向落梁，挡块功不可模，而且其破坏机理复杂，至今尚无定论四、简支梁桥震害四、简支梁桥震害（4）桥墩震害汶川震区，桥墩形式主要有钢筋混凝土排架墩、钢筋混凝土独柱墩（含墙式墩）和重力式圬工桥墩三种，其中以排架墩最为普遍，采用矩形空心截面的排架墩仅在都映高速庙子坪岷江大桥、新房子大桥左右线等极少数桥梁中使用，圬工重力式桥墩主要用于修建年代较早的桥梁。下面简要介绍其破坏形式。墩顶压溃－－湔江河大桥四、简支梁桥震害（4）桥墩震害墩顶塑性铰－－湔江河大桥、南坝大桥盖梁开裂－－湔江河大桥盖梁开裂十分少见，但在湔江河大桥中，多个盖梁出现了此现象。墩顶剪切破坏－－映秀顺河桥墩底塑性铰盖梁悬臂开裂四、简支梁桥震害（4）桥墩震害墩顶开裂墩底开裂桥墩水下开裂－庙子坪大桥圬工墩破坏（4）桥墩震害四、简支梁桥震害四、简支梁桥震害（4）桥墩震害汶川地震的桥墩震害较少，所调查的2316个桥墩中，仅41个桥墩出现震害，没有出现阪神地震中桥墩大面积破坏的情况，但其震害较有特点。（1）出现了少见的盖梁震害（2）墩顶破坏比墩底严重（3）出现了国内首例桥墩水下震害（4）仅有的一座采用圬工桥墩的桥梁－汉旺绝缘桥，桥墩出现了破坏。四、简支梁桥震害（5）桥台破坏胸墙被撞坏桥台前墙剪切破坏桥台侧墙跨塌或剪切破坏四、简支梁桥震害（5）桥台破坏四、简支梁桥震害（5）桥台破坏汶川地震的桥台震害现象十分丰富，几乎涉及到桥台的所有构件，也就是所，在地震中桥台的所有构件都可能发生破坏。桥台侧墙水平剪切破坏四、简支梁桥震害2、简支梁桥震害小结从上述分析可以看出，简支梁桥的震害有以下特点：（1）主梁震害以主梁移位为主，为出现开裂等影响承载力的破坏（直接震害）。（2）支座及挡块破坏震害普遍，是地震中的易损构件。（3）支座破坏率与主梁移位率基本相等，主梁移位由支座震害导致。（4）桥墩震害较少，但出现多个意料之外的震害。（5）桥台的所有构件均有震害实例。汇报内容54一．汶川地震基本情况二．典型桥梁震害三．桥梁间接震害（次生地质灾害）四．简支梁桥震害五．连续梁桥震害六．连续刚构桥震害七．小结五、连续梁桥震害1、连续梁桥震害的主要形式55连续梁桥主梁震害与简支梁桥类似，主要表现形式以梁体移位为主，但连续梁的移位将导致支座反力的重分布，可能影响主梁的承载力，在墩梁固接的连续梁桥中可能出现主梁开裂现象。（1）主梁新房子大桥主梁移位2#墩右支座完全脱空6#墩支座完全脱空五、连续梁桥震害（1）主梁回澜立交边墩支座完全脱空回澜立交主梁开裂百花大桥2＃墩倾斜导致主梁横移2＃墩倾斜导致主梁横移12＃墩倾斜导致主梁横移主梁的移位可能由桥墩破坏导致五、连续梁桥震害（1）主梁一跨的破坏可能导致整联的破坏百花大桥第18跨从第19跨牛腿滑落导致整联破坏，并引发了14～17号墩的倒塌。五、连续梁桥震害（2）支座连续梁桥的支座主要有板式橡胶支座河盆式橡胶支座两种，板式橡胶支座的震害形式与简支梁桥相同，这里仅介绍盆式橡胶支座的震害形式。限位块破坏五、连续梁桥震害（2）支座锚固螺栓剪断滑动支座位移量过大五、连续梁桥震害（3）桥墩连续梁桥的桥墩形式较为丰富，主要有圆形截面排架墩、独立柱圆柱墩（含独柱墩和无横向连接系的双柱墩）、矩形截面实心墩三种，以独立柱式圆形墩和圆形截面排架墩居多，震害也多集中在这两类桥墩上，矩心截面实心墩