汶川大地震公路桥梁震害初步调查

第２９卷第３期　地震工程与工程振动　Ｖ０１．２９　Ｎｏ．３　２００９年６月　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＡＮＤ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ　Ｊｕｎ．２００９　文章编号：１０００—１３０１（２００９）０３—００８４—１１　汶川大地震公路桥梁震害初步调查　王东升　，郭　迅　，孙治国　，孟庆利　，于德海　，李晓莉　（１．大连海事大学道路与桥梁工程研究所，辽宁大连１　１６０２６；　２．中国地震局工程力学研究所，黑龙江哈尔滨１５００８０）　摘要：２００８年５月１２日我国四川省汶川县发生８级大地震，造成大量公路桥梁破坏。本文详细介　绍了百花大桥、小鱼洞大桥、庙子坪大桥、龙尾大桥等９座典型公路桥梁的震害情况及原因。这个地　区的桥梁主要为桥面连续简支梁桥，支座多为直接搁置的板式橡胶支座，地震中稳定性较差，主梁与　桥墩连接较为薄弱，更多地发生横、纵向移位，乃至最终落梁。这种薄弱连接一定程度上降低了桥墩　的地震荷载，总体上看桥墩震害较轻，但从破坏的桥墩、拱肋、盖梁来看，直接剪切或形成弯曲塑性铰　后的剪切破坏较为多见。提出了公路桥梁抗震设计若干建议，涉及桥台抗震稳定性及强度校核、曲　线梁桥和高墩桥梁设计、支座及防落梁措施设计、桥墩及构件延性设计、场地液化等多个方面。强调　了抗震构造措施能够维持公路桥梁大震后应急通行功能的“最强设计原则”。　关键词：汶川地震；公路桥梁；震害；抗震设计　中图分类号：Ｐ３１５．９　文献标志码：Ａ　Ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ｄｕｒｉｎｇ　Ｗｅｎｃｈｕａｎ　Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ＷＡＮＧ　Ｄｏｎｇｓｈｅｎｇ　，ＧＵＯ　Ｘｕｎ　，ＳＵＮ　Ｚｈｉｎｇｏ　，ＭＥＮＧ　Ｑｉｎｇｌｉ　，ＹＵ　Ｄｅｈａｉ　，ＬＩ　Ｘｉａｏｌｉ　（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｂｒｉｄｇｅ　ａｎｄ　Ｒｏａｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ　Ｍａｒｉｔｉｍｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ　１１６０２６，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｃｈｉｎａ　Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｂｉｎ　１５００８０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｇｒｅａｔ　Ｗｅｎｃｈｕａｎ　ｅａａｈｑｕａｋｅ（Ｍｓ＝８．０）ｏｃｃｕｒｒｅｄ　ｏｎ　Ｍａｙ　１２，２００８　ｉｎ　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　ａｎｄ　ｃａｕｓｅｄ　ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　ｍａｎｙ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｂｒｉｄｇｅｓ．Ａ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄａｍａｇｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂａｂｌｅ　ｃａｕｓｅｓ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｆｏｒ　ｎｉｎｅ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　Ｂａｉｈｕａ　Ｂｒｉｄｇｅ，Ｘｉａｏｙｕｄｏｎｇ　Ｂｒｉｄｇｅ，Ｍｉａｏｚｉｐｉｎｇ　Ｂｒｉｄｇｅ　ａｎｄ　Ｌｏｎｇｗｅｉ　Ｂｒｉｄｇｅ．Ａｌｍｏｓｔ　ａｌｌ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｒｅａ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｅａ￣ｈｑｕａｋｅ　ａｒｅ　ｓｉｍｐｌｙ　ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｇｉｒｄｅｒ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ｗｉｔｈ　ｒｕｂｂｅｒ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｐｌａｃｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃａｐ　ｂｅａｍ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｂｒｉｄｇｅ　ｃｏｌｕｍｎｓ　ａｎｄ　ｇｉｒｄｅｒｓ　ａｒｅ　ｗｅａｋ．Ｔｈｉｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｔｈｅ　ｂｒｉｄｇｅ　ｇｉｒｄｅｒｓ　ｔｏ　ｓｌｉｄｅ　ｌａｔｅｒａｌｌｙ　ｏｒ　ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｌｙ　ａｎｄ　ｅｖｅｎ　ｔｏ　ｆａｌｌ　ｕｎｄｅｒ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ａｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ　ｐｏｏｒ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｌｓｏ　ｌｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｌｏａｄｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｂｙ　ｂｒｉｄｇｅ　ｃｏｌｕｍｎｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　ｂｒｉｄｇｅ　ｃｏ１．　ｕｍｎｓ　ｗａｓ　ｎｏｔ　ｓｅｖｅｒｅ，ｂｕｔ　ｓｏｍｅ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　ｃｏｌｕｍｎｓ，ａｒｃｈ　ｒｉｂｓ　ｏｒ　ｃａｐ　ｂｅａｍｓ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｓｈｅａｒ　ｏｒ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｓｈｅａｒ　ａｎｄ　ｆｌｅｘｕｒｅ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｌｅｓｓｏｎｓ　ｌｅａｒｎｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　Ｗｅｎｃｈｕａｎ　ｅａ￣ｈｑｕａｋｅ，ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｒｉｄｇｅ　ａｂｕｔｍｅｎｔｓ，ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｃｕｒｖｅｄ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ａｎｄ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｐｉｅｒｓ，ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｂｅａｒｉｎｇｓ　ａｎｄ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｇｉｒｄｅｒｓ　ｆｒｏｍ　ｆａｌｌｉｎｇ　ｄｏｗｎ，　ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｂｒｉｄｇｅ　ｃｏｌｕｍｎｓ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｍｅｍｂｅｒｓ　ａｎｄ　ｓｉｔｅ　ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ．Ｆｏｒ　ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　ｆｕｎｃ—　ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｒｉｄｇｅ　ｉｔ　ｉｓ　ｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ　ｔｈａｔ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｐａｉｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｅｔａｉｌｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｃｏｌｌａｐｓｅ　ｗｈｅｎ　ａｎ　ｕｎｅｘｐｅｃｔｅｄ　ｌａｒｇｅ　ｅａ￣ｈｑｕａｋｅ　ｏｃｃｕｒｒｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｗｅｎｃｈｕａｎ　Ｅａａｈｑｕａｋｅ；ｈｉｇｈｗａｙ　ｂｒｉｄｇｅ；ｓｅｉｓｍｉｃ　ｄａｍａｇｅ；ｓｅｉｓｍｉｃ　ｄｅｓｉｇｎ　收稿日期：２００８—０９—２５；修订日期：２００８—１１—２７　基金项目：国家自然科学基金项目（５０８７８０３３；５０８０８１６３）；地震行业科技专项项目（２００８０８０２１）；中央级公益性研究所基本科研业务费专项　（２００６Ｂ０６）；中国地震局工程力学研究所开放试验室基金（２００７Ａ０６）　作者简介：王东升（１９７４一），男，教授，博士，主要从事桥梁抗震研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｓｗａｎｇ＠ｎｅｗｍａｉｌ．ｄｌｍｕ．ｅｄｕ．ｅｎ　第３期　王东升等：汶川大地震公路桥梁震害初步调查　引言　２００８年５月１２日我国四川省汶川县发生８级大地震，造成大量人员伤亡，举国同悲。同时因滑坡及泥　石流阻塞、桥梁倒塌及公路损毁使震中区交通运输完全中断，给抗震救灾带来了极大困难，突显生命线工程　重要性。　为更好地认识地震对公路桥梁的影响及破坏规律，为灾区交通系统恢复重建和国内桥梁抗震设防、抗震　设计、抗震加固等工作提供技术支持，中国地震局工程力学研究所科研人员在地震发生后即奔赴现场开展救　援及桥梁震害调查工作，主要调查对象为２１３国道百花大桥和都汶高速公路接近完工的庙子坪大桥和新房　子大桥。　２００８年８月项目组又对震区桥梁震害进行了较详细调查，共调查桥梁２０余座。主要包括２１３国道映　秀镇岷江大桥至寿江大桥问所有桥梁；￥１０５国道平武县南坝大桥；位于北川县城的龙尾大桥以及位于成都　彭州的小鱼洞大桥；位于都江堰虹口的高原大桥；位于映秀镇的高树大桥（顺岷江新建桥）。　图１为地震区交通分布情况。调查范围基本涵盖了汶ＪＩｆ大地震主发震断层：映秀一北川断裂下盘区域。　图１　地震区交通分布及桥梁震害调查主要区域　Ｆｉｇ．１　Ｓｕｒｖｅｙ　ｓｃｏｐｅｓ　ｏｆ　ｄａｍａｇｅｄ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ｉｎ　Ｗｅｎｃｈｕａｎ　Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　１典型公路桥梁震害　１．１百花大桥　百花大桥为曲线连续梁桥＋直线连续梁桥＋曲线连续梁桥的组合形式，平面呈“ｓ”形。墩梁采用无盖　梁支撑，主梁直接置于柱顶，距震中映秀镇或主发震断层（映秀一北川断裂）约２—３　ｋｍ。主要震害为５跨曲　线梁整体性跨塌（图２（ａ）和图２（ｂ）），部分梁体折断并叠置（图２（ｃ））。其它震害情况包括：桥墩弯曲破坏　（图２（ｄ））和桥墩剪切破坏（图２（ｅ））；桥墩系梁节点剪切破坏（图２（ｆ））或节点处桥墩形成塑性铰（图２　（ｇ））；软弱场地土层沉陷及向河心滑移导致桩基础变位、倾斜（图２（ｈ））；主梁横、纵向移位及碰撞和挡块震　坏（图２（ｉ）、图２（ｉ））。　百花大桥地震破坏原因为：（１）悬臂端或盖梁支座支承长度不足且缺少纵向、竖向限位装置；（２）桥址处　新近沉积软土发生沉陷并带动桩基整体向河心滑移，且基础转动位移被高墩放大；（３）强烈地震动效应使曲　地震工程与工程振动　第２９卷　线主梁脱离最外侧桥墩支承，最终发生落梁坍塌并致桥墩损毁，最先落梁跨似在远离映秀镇侧；（４）桥墩底　部塑性铰区配箍率偏低（现场测量为　８＠１５０）使抗剪能力不足；（５）桥墩系梁节点设计不当，正确的做法是　应使塑性铰形成于梁端而桥墩、节点保持弹性（图２（ｋ））。　（ａ）百花大桥震害　（ｂ）百花大桥震害（来源网络）　（ｃ）百花大桥粱体破坏　（ｄ）桥墩弯曲破坏远端底部　（ｅ）桥墩剪切破坏　（ｆ）桥墩与系粱节点剪切破坏　（　节点处桥墩弯曲屈服Ｏ１）软＋ｂ￣Ｆｉｆ、岸坡滑移及基础倾斜　（ｉ）梁体移位及碰擅　（ｊ）挡块破坏　（ｋ）系梁节点设计的“强柱弱梁”原则　图２百花大桥震害　Ｆｉｇ．２　Ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　Ｂａｉｈｕａ　Ｂｒｉｄｇｅ　１．２小鱼洞大桥　小鱼洞大桥为４跨刚构（肋）拱桥，位于较宽阔的河漫滩场地且存在砂土液化（图３（ａ））。一次生发震　断层在该桥北侧（远离小鱼洞镇侧）近似以７５。左右交角穿过，距离北侧桥台２０余ｍ（涵洞处），路面隆起（图　３（ｂ））。小鱼洞桥位于上盘。主要震害为：南侧起２跨整体坍塌（图３（ｃ）），桥墩倾斜并基础破坏（图３　（ｄ））；第３跨基本完好，个别桥墩有轻微开裂；第４跨的拱圈（肋）在拱脚处、腹杆在顶部节点处剪切破坏，桥　面塌陷（图３（ｅ）、图３（ｆ）、图３（ｇ）、图３（ｈ）、图３（ｉ）、图３（ｊ）），桥墩基本完好。桥梁两侧桥台翼墙均有开　裂、倾斜，胸墙撞裂，桥台整体变位不明显（图３（ｋ））；其它主梁伸缩缝处无碰撞迹象。　小鱼洞大桥震害原因可归纳为３点：一是结构设计缺陷：拱肋和腹杆配箍偏低以致抗剪能力不足，为　６　＠２００且为单肢，无加密区、无１３５度弯钩及嵌固于混凝土之内（图３（１））；纵筋保护层３　ｃｍ一５　ｃｍ不等且在　拱脚处部分截断，以绑焊接相连，这些都会导致黏结不足（图３（ｍ））。图３（ｎ）清晰展示了拱肋的破坏模式　及薄弱环节：其垂直（拱肋）向裂缝为弯曲、斜向裂缝为剪切、沿纵筋方向则为黏结。二是场地液化很可能是　桥墩倾斜及基础破坏的重要诱因。三是断层附近强烈地震动及地表破裂（位移）影响，因未作详细量测尚难　具体界定。此外还有一点需要指出，该桥在地震作用下传力路径很不明确，腹杆和拱肋无协同工作，同为单　道防线。　第３期　王东升等：汶川大地震公路桥梁震害初步调查　８７　１．３都汶高速公路庙子坪大桥　庙子坪大桥横穿紫坪库水库，地震时接近完工。主桥为３跨连续刚构桥，引桥为５０　ｍ跨连续桥面简支　梁桥，５跨一联设有伸缩缝。该桥桥墩高度在百米以上。主要震害为一跨引桥在伸缩缝处坠落（图４（ａ））和　主、引桥横向稍有错位（图４（ｂ））。其它震害现象为主桥、引桥支座破坏和挡块损坏（图４（ｃ）、图４（ｄ）、图４　（ｅ）、图４（ｆ））；主桥和引桥、引桥与引桥伸缩缝处的碰撞，主要发生在扶手、护栏和隔离带处（图４（ｇ）、图４　（ｈ）、图４（ｉ）），从其破坏情况看，碰撞远比想象要复杂得多。特别观察了桥墩高度相近引桥伸缩缝处的碰撞　情况，因恰巧位于落梁处，另侧非落梁跨未见明显碰撞痕迹（图４（ｊ））。　（ａ）桥址处砂土踱化　（ｂ）次生断层７５度左右交角从涵洞处芽过（ｃ）甫侧２跨整体坍塌　（ｄ）桥墩倾斜。基础破坏　（ｅ）北侧２跨的整体破坏形态　（ｆ）北侧第１跨肋拱，腹杆剪切破坏　（ｇ）腹扦顶部节点剪切破坏　Ｏ１）腹杆顼部节点剪切破坏　（ｉ）供圈（助）的剪切破坏　ｄＥ侧第ｌ跨）　（南侧第２跨倒塌）　Ｃ靶侧第ｌ跨）　ａ）拱圈（肋）的剪切及黯结破坏　Ｏ【）南侧桥台翼墙开裂　倾斜　０）拱肋节点处的籀筋构造　（南侧第２跨倒塌）　和舅墙擅裂　㈤纵筋节点处绑焊接（ｎ）拱肋地震破坏模式及薄弱环节　图３小鱼洞大桥震害　Ｆｉｇ．３　Ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　Ｘｉａｏｙｕｄｏｎｇ　Ｂｒｉｄｇｅ　庙子坪大桥是目前唯一接受地震考验的百米量级高墩、大跨桥梁。从该桥都江堰侧与其垂直的２１３国　８８　地震工程与工程振动　第２９卷　道跨线桥横向挡块震坏来看（图４（ｋ）），此处地震动以沿庙子坪大桥纵桥向为主。其震害原因一是高墩柔　性对位移反应的放大作用；二是上部结构较宽、较高且质量很大（双向四车道高速公路桥梁），较大惯性力反　应及平动、摇摆更易导致支座、挡块损坏，进而引发落梁。此外，桥墩损伤情况目前不详，有消息说水中桥墩　发生了开裂（目前已修复）。还有一个猜测是一次生断层自庙子坪大桥落梁跨处通过，因其附近的龙洞子隧　道发生震害，疑为断层穿过导致，此点仍有待进一步验证。主桥与引桥间的横向错位产生机制也有待进一步　调查确认。　（ａ）庙子坪大桥弓ｌ桥落粱　（ｂ）庙子坪大桥主矫与弓Ｉ桥错位　（ｃ）落鬃处支座、挡块破坏情况　（ｄ）主桥支座及垫块损坏图　（ｅ）引桥支座移位及挡块损坏　（Ｄ主桥挡块破坏，缓冲垫脱落　（ｇ）扶手碰撞　０１）护栏磋擅　（ｉ）隔离带磋擅　０）落粱跨远蜡情况（ｋ）庙子坪大桥上２ｌ３圉道跨线桥震謇　图４庙子坪大桥震害　Ｆｉｇ．４　Ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　Ｍｉａｏｚｉｐｉｎｇ　Ｂｒｉｄｇｅ　１．４龙尾大桥　龙尾大桥位于：ｌｌ￣Ｊｌｌ县城（图５（ａ）），为１１跨桥面连续简支梁桥，双柱式桥墩，有盖梁。主发震断层沿北　东向斜穿过北川县城，该桥距断层不足几百米，该桥位于上盘。：ＩＬＪｌＩ县城位于宽阔的河谷地带，龙尾大桥桥　址处场地液化（图５（ｂ））。　龙尾大桥震害主要表现为：主梁横向、纵向移位，横向距离可达２　ｍ以上，挡块毁坏，部分主梁落梁；因横　向移位不同，桥面纵向呈弯曲状，同时主梁一端脱离支座及垫块，桥面高低错落（图５（Ｃ）、图５（ｄ）、图５　（ｅ））；远离￣ＩＬＪｌＩ的第７跨桥墩显著倾斜接近倒塌，目前已被唐家山堰塞湖泄洪后冲垮（图５（ｆ）、图５（ｇ）），临　近倒塌跨的双柱墩顶部形成了弯曲塑性铰，个别盖梁有斜向剪切裂缝（图５（ｈ）、图５（ｉ））；桥台（＝ＩＬＪ　Ｊｌ岸）总　体无移位，但翼墙已横向撞裂，胸墙可能撞碎，主梁顶人路面近２　ｍ，隆起（图５（ｊ））。　龙尾大桥破坏原因主要为近断层强烈的横、纵桥向的地震动效应，第７跨桥墩倾斜及接近倒塌为场地液　化所致。　　一第３期　王东升等：汶川大地震公路桥梁震害初步调查　１．５高树大桥　高树大桥位于映秀镇，平行于岷江建造，目前处于施工中，已部分完成了桥面连续路面配筋构造。主发　震断层从该桥跨涵洞处几乎垂直穿过沿山谷走向，导致左侧桥孔首先落梁。此后左侧各孔发生连锁性倒塌，　倒塌的桥墩压在主梁之上（图６（ａ）、图６（ｂ）、图６（ｃ））。说明落梁破坏在先，倒墩在后。此外，桥址岸坡滑　移导致挡土墙与桥墩抵紧。个别桥墩顶部发生弯剪破坏（图６（ｄ））。　高树大桥破坏的主要因素为桥梁不能适应很大的断层地表位移而首先发生落梁。断层地表位移从附近　涵洞小桥处估计竖向接近５０　ｃｍ，水平接近１００　ｃｍ，对岸侧断层地表隆起更是高达２　ｍ以上。　高树大桥可认为是大陆首例因断层穿过而产生落粱震害桥梁。　（ａ）地ＪＩ前的北川县城　（ｂ）龙尾大桥杨地液化　（ｃ）主梁横向移位，挡块擅碎　（｜Ｉ｝远端为龙尾大桥。网络照片）　（考虑泄洪推断为余震液化）　（ｄ）主梁纵向移位．脱离支座　（ｅ）桥面弯曲，高低错落　（Ｄ第７跨桥墩倾斜接近倒塌　Ｃ近端第２跨墩底可见喷砂现象）　（ｇ）第７跨桥墩冲毁　０１）桥墩顶部横桥向弯曲辍性铰　（ｉ）盖梁的剪切裂缝　（ＪＩ家山泄后即目前所见情况）　（最右侧桥墩）　０）桥台破坏情况　图５龙尾大桥震害　Ｆｉｇ．５　Ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　Ｌ０ｎｇｗｅｉ　Ｂｒｉｄｇｅ　１．６高原大桥　高原大桥为４跨桥面连续简支梁桥，位于虹口高原村。主发震断层自其高原村一侧约几百ｍ处通过　（图７（ａ））。　高原大桥总体破坏为主梁整体沿纵桥向向高原村一侧滑移，在第３跨处墩梁相对位移达到最大以致落　梁（图７（ｂ）、图７（Ｃ））。高原村一侧桥台胸墙撞碎并被顶人路基５０　ｃｍ以上，路面隆起，桥台翼墙倒塌；另侧　桥台基础有滑动迹象，桥台前墙严重破坏并向高原村一侧倾斜，位移在１５　ｃｍ左右（图７（ｄ）、图７（ｅ））。横　桥向挡块撞碎。未落梁跨桥墩基本完好，稍倾斜。　高原大桥破坏的主因是桥台，特别是胸墙薄弱导致主梁纵向位移失控。前述龙尾大桥也有这方面因素。　地震工程与工程振动　第２９卷　（ａ）高树大桥破坏远景　（ｂ）高树大桥破坏情况近景　（ｃ）高树大桥的连锁性倒塌（ｄ）桥墩柱顶的弯剪破坏（右侧）　图６高树大桥震害　Ｆｉｇ．６　Ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　Ｇａｏｓｈｕ　Ｂｒｉｄｇｅ　（ａ）断层地表破裂　（ｂ）高原大桥落梁　ｌａｌ／　（ｃ）主梁纵向滑动　（ｄ）桥台破坏（高原村一侧）（ｅ）桥台破坏（远离高原村一侧）　图７高原大桥震害　Ｆｉｇ．７　Ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　Ｇａｏｙｕａｎ　Ｂｒｉｄｇｅ　１．７南坝大桥（新）　南坝大桥位于平武县南坝镇，与发震断层的距离不详。该桥为多跨、简支斜交桥，双柱式桥墩，尚处于施　工中，已完成主梁架设。桥梁震害主要是主梁横向移位、落梁（图８（ａ）、图８（ｂ））；支座移位（图８（ｃ）、图８　（ｄ））；桥墩顶部受压钢筋屈曲（图８（ｅ））；主梁梁端无碰撞迹象。　震害原因除桥面尚未形成整体外，还强调两．　：一是盖梁支承长度对斜交桥宜适当增加，该桥为７０　ｃｍ，勉强满足　抗震规范构造要求；二是支座与主梁、盖梁之间近似“浮放”，在地震中极易移位进而引发落梁破坏。　在南坝大桥上游约３０　ｍ左右的老南坝大桥（拱桥）震毁（图８（ｆ））。　１．８岷江大桥　岷江大桥位于映秀镇２１３国道跨越岷江处，为桥面连续简支梁桥。该桥近似与主发震断层平行，距离百　余米，过岷江即为顺河向断层穿过的高树大桥。　主要震害为主梁横向移位，稍有不同的是映秀镇一侧向远离断层方向移位，而另一侧则向断层方向移　位，主梁存在扭转（图９（ａ）、图９（ｂ）、图９（ｃ））。此外，桥梁汶川侧一跨被山体滑坡砸损，主梁全部发生弯曲　裂缝，靠断层一侧的边梁被砸断（图９（ｄ））。补充一点，地震后相关部门对该桥进行了应急修复，对梁体进　行了复位处理。文献　提供了更原始的震害介绍及图片。　第３期　王东升等：汶川大地震公路桥梁震害初步调查　９１　（ａ）施工中的南坝大桥落粱　Ｃｏ）主梁横向移位　（ｃ）支座破坏情况　（ｄ）支座移位（ｅ）桥墩顶部（弯曲）塑性铰　（Ｄ老南坝大桥跨塌（拱桥）　图８南坝大桥震害　Ｆｉｇ．８　Ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　Ｎａｎｂａ　Ｂｒｉｄｇｅ　震害原因认为是地震动作用与山体滑坡共同作用结果，地震动使主梁向远离断层方向移位，而山体滑坡　使汶川侧主梁向断层处移位，从而形成上述震害结果。位于映秀镇的另外２座桥梁均向远离断层方向发生　了横向整体移位。　（ａ）岷江大桥主梁整体移位　（ｂ）岷江大桥主粱整体移位　（从映秀镇一侧看）　（Ｓｋ远离映秀镇一侧看）　（ｃ）岷江大桥主梁映秀镇　（ｄ）主梁被山体滑坡砸损　侧桥台上移位　图９岷江大桥震害　Ｆｉｇ．９　Ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　Ｍｉｎｊｉａｎｇ　Ｂｒｉｄｇｅ　１．９寿江大桥　寿江大桥位于２１３国道接近漩口镇附近，为桥面连续简支梁桥，墩高在４０　ｍ以上（图１０（ａ））。该桥主　要震害为主梁整体向映秀镇侧纵向滑移，最边跨接近于落梁，桥墩轻微开裂（图１０（ｂ））；主梁与桥台碰撞，　伸缩缝顶紧；桥台胸墙与翼墙交角处近似４５。开裂，挡块损坏（图１０（ｃ））。此外，映秀镇一侧桥台处存在岸　坡滑移。　该桥震害原因与高原大桥相近，只不过桥台胸墙未被撞碎，因此落梁破坏未发生。寿江大桥距离发震断　层较远，较大的位移反应可能是高墩所致。　地震工程与工程振动　第２９卷　（ａ）寿江大桥（ｂ）边跨接近落粟　（ｃ）桥台破坏　图１０寿江大桥震害　Ｆｉｇ．１０　Ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　Ｓｈｏｕｊｉａｎｇ　Ｂｒｉｄｇｅ　２公路桥梁结构及震害特点　汶川地震区桥梁普遍７度设防，在８级大地震强烈近断层地震动效应及断层地表破裂作用下，桥梁破坏　将不可避免地发生。桥梁结构及震害特点总结如下：　（１）主梁与桥墩连接较为薄弱：震区桥梁主要为桥面连续简支梁桥，主梁整体性较好，支座多采用直接　搁置的板式橡胶支座，地震中稳定性较差。因此主梁更多发生横、纵向移位，乃至最终落梁。同时这种薄弱　连接一定程度降低了桥墩的地震荷载，总体上看桥墩震害较轻，但此点并非绝对，如南坝大桥桥墩震害。　（ａ）新房子大桥支座损坏　（ｂ）主粱在桥台处移位　（ｃ）主架伸缩缝处横向错位　图１１新房子大桥震害　Ｆｉｇ．１　１　Ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　Ｘｉｎｆａｎｇｚｉ　Ｂｒｉｄｇｅ　（２）桥台具有较好的稳定性：当地为防止洪水冲刷、滑坡等地质灾害，桥台设计一般具有很好的稳定性，　桥台基本上未发生大的整体位移，这在很大程度上保证了中、小长度桥梁的抗震性能。但桥台本身强度验算　应加以重视，主要破坏方式为胸墙直接剪断和４５。向后开裂。若高原大桥桥台胸墙强度足够，落梁破坏当不　会发生。　图１２给出了部分代表性桥台设计。　（ａ）设有抗滑桩的桥台（ｂ）桥台边坡处理　（ｃ）台后填土｝ｌ｜｛友但柝台整体稳定　图１２代表性桥台设计　Ｆｉｇ．１２　Ｄｅｓｉｇｎ　ｄｅｔａｉｌｓ　ｏｆ　ａｂｕｔｍｅｎｔ　（３）桥梁延性抗震存在隐忧：从破坏的桥墩、拱肋、盖梁来看，直接剪切破坏或形成弯曲塑性铰后的弯剪　破坏现象较为多见，主要原因是对构件抗剪强度计算重视不够，配箍率偏低且不满足１３５。弯钩等构造要求。　小鱼洞大桥应视为这方面最惨痛的教训。　（４）防落梁构造措施较为单一：震区主要防落梁构造措施为横向挡块，尽管毁损较多，但在防止横向落　梁方面起到了积极作用。可能认为整体桥面构造已经满足规范要求的“简支梁桥纵联”原则，因此纵向防落　第３期　王东升等：汶川大地震公路桥梁震害初步调查　梁措施方面考虑不足，较多桥梁发生纵向落梁。　（５）场地液化问题有待认识：调查发现小鱼洞大桥场地、龙尾大桥场地均发生了地震液化现象，可能是　导致桥墩倾斜、桩基础损坏的重要因素，宜作进一步研究确认。　（６）百米高墩桥梁接受考验：因上部结构（主梁）质量及尺寸较大，其主要薄弱环节为支座，其次为碰撞。　桥墩损伤有待调查。　３公路桥梁抗震设计建议　结合上述桥梁震害调查工作，针对公路桥梁抗震设计建议如下：　（１）桥梁桥址选择：场地及地质条件（或经处理后）必须能够确保桥台的整体稳定性；在宽阔河漫滩、山　（河）谷修建桥梁时必须重视砂土液化问题。　（２）曲线梁桥问题：曲线梁桥对山区公路线型仍具有很好的适应性，但应选择小桥长、小跨度、曲线连续　梁、双柱墩带盖梁的结构形式。除经详细抗震分析的大型桥梁外不建议采用连续曲线刚构形式，特别是当曲　率半径较小时，因地震时桥墩承受复杂的弯、剪、扭共同作用，其破坏风险仍很大。另文介绍的位于绵竹８度　地震区的回澜立交桥的桥墩震害，足以警示。　（３）抗震设计问题：宜坚持上部结构与下部结构“弱”连接的设计原则，同时必须加强防落梁措施设计、　桥墩与构件延性及细部设计工作。具体为：　支座设计方面：变现有“浮放”为在底部与桥墩锚栓连接。对曲线梁桥、高墩大跨桥梁（类似庙子坪大　桥）支座必须仔细校核或专题研究，主梁与桥墩问宜设置竖向拉结锚栓以承受地震可能产生的支座拉力。　防落梁措施方面：横向挡块宜适当加强但不可过刚，配筋必须注意具备足够锚固长度，竖向深入到（盖　梁）内部。图４（ｆ）破坏的挡块其两个方向的竖向纵筋都因锚固长度不足而未起到相应作用。纵向防落梁措　施除继续采用桥面连续做法外，对斜交桥、曲线桥、高墩桥梁在规范基础上应适当增加桥台、盖梁或悬臂端支　承长度，可在其边缘设置纵向挡块或在主梁与桥墩间设置拉结措施。桥面连续多跨长简支梁桥（桥长２００ｍ　以上或跨数６以上）因桥台对其地震纵向位移约束较弱，应特别重视防落梁设计，宜在每一跨（盖梁）处均设　置防落梁的纵向挡块，对千米级的特长大桥梁还可在中部伸缩缝处设置倒“Ｔ”形、双排桥墩支撑的纵向位移　约束平台，以防止因碰撞等造成纵向位移累加。　桥墩及构件设计方面：桥台的胸墙及与翼墙交接处应进行地震时主梁冲击荷载下的强度校核；桥墩及盖　梁应注意抗剪强度计算、最小配箍率要求及塑性铰区细部配（箍）筋构造设计，施工中必须强调严禁纵筋在　柱脚等关键受力部位的截断或搭接，以切实提高其延性抗震能力；应加强液化场地及软土场地桩基础的抗震　能力。上述方面国内桥梁抗震规范仍不很完善，对重要桥梁可考虑“国内规范为主、国外规范为辅”的抗震　设计技术方案。　（４）构造措施最强设计原则：构造措施对保证桥梁在不可预期的“大震”下的抗震能力非常重要，同时其　造价相对桥梁总投资又很低廉。因此建议构造措施部分不再依“设防烈度”设计（规范做法），而是采用能够　维持桥梁“大震”后应急通行功能的“最强原则”设计。这也可与人类对地震发生时间、地点、强度极其有限　的认识水平相适应。　４存在问题及进一步工作　本次调查工作因受交通等条件制约，主要集中在汶ＪｌＩ大地震主发震断层：映秀一：ｌｌ￣ＪｌＩ断裂下盘区域，并　侧重于因地震动本身造成损坏的桥梁。对上盘区域桥梁震损情况以及因山体滑坡等地质灾害造成桥梁破坏　情况仍有待补充调查。　调查工作主要采用了宏观“定性”观察手段，尚未进行断层地表破裂变形分布、主梁（桥墩）局部位移或　倾斜角度、裂缝宽度、桥长及跨度变化、基础破坏开挖等详尽的“定量”量测工作。　调查组成员主要由地震部门和桥梁抗震研究者组成，尽管得到了当地行业主管部门、设计部门的部分配　合，但仍缺少必要的相互沟通。必须强调这种沟通对桥梁震害调查的科学性、以及推动桥梁抗震发展的重要　意义　地震工程与工程振动　第２９卷　震区若干公路圬工拱桥在地震中也发生破坏，因其目前已基本不被采用，项目组仅作简单调查未列入本文。　最后必须说明，同一震害现象可能会有多种解释。本文力图客观介绍桥梁震害情况，而震害的认识仅代　表作者们观点，受学识所限难免偏颇，肯请读者批评指正。　致谢：中国地震局地壳应力研究所陆鸣研究员、中国地震局工程力学研究所孙柏涛研究员和李山有研　究员为调查工作提供了极大方便；与同济大学桥梁抗震室李建中教授的交流充实了本文部分内容；构造措施　的“最强原则”设计为中国地震局工程力学研究所张敏政研究员观点，作者最初的想法是构造措施在设防烈　度基础上“提高ｌ度”考虑。在此一并致以谢意。　参考文献：　［１］ＪＴＪ００４—８９，公路工程抗震设计规范［Ｓ］．北京：人民交通出版社，１９９０．　．　［２］　Ｌｉ　Ｊ　Ｚ，Ｐｅｎｇ　Ｔ　Ｂ，Ｘｕ　Ｙ．Ｄａｍａｇｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｉｒｄｅｒ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ｕｎｄｅｒ　Ｗｅｎｃｈｕａｎ　Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ａｎｄ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｄｅｓｉｇｎ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ　［Ｊ］．Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，２００８，７（４）：３３７—３４４．　［３］　李忠献，韩强．汶川大地震中山区公路桥梁典型震害及初步分析［ｃ］／／汶川地震工程震害调查交流研讨会，成都，２００８．　［４］　吉随旺．５．１２汶川大地震四川公路震害调查分析［ｃ］Ｙ／汶川地震工程震害调查交流研讨会，成都，２００８．　［５］　袁一凡．汶川地震ｌ５问［Ｃ］／／汶川地震工程震害调查交流研讨会　成都，２００８．　［６］　洪晓慧．从汶川地震看桥梁耐震问题与对策探讨［Ｒ］．台湾地震工程研究中心．Ｈｔｔｐ：／／ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｃｒｅｅ．ｏｒｇ．　［７］Ｇｅｏｒｇｅ　Ｃ，Ｌｅｅ．Ｔｈｅ　５．１２　Ｗｅｎｃｈｕａｎ　Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ—Ｐｒｅｌｉｍｉｎ，ａｒｙ　Ｒｅｐｏｒｔ［Ｒ］．Ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｃｅｅｒ．ｂｕｆｆａｌｏ．ｅｄｕ／ｒｅｓｅａｒｃｈ／Ｒｅｃｏｎｎａｉｓ．　ｓａｎｅｅ／Ｃｈｉｎａ　５一ｌ２—０８／Ｃｈｉｎａ　ＥＱ６一ｌ５—０８．ｐｄｆ．