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摘要：我国的西南地区地震发生较多，特别是一些山区，地震的发生对人民生命和财产安全造成了严重的危害。因此山区公路桥梁的建设中，应该加强桥梁抗震设计，预先采取一定的措施对结构进行加固，来抵抗强大的地震作用，并为灾后重建和救援提供交通便利。对独柱桥墩的抗震设计不仅仅体现在原有技术和材料上，还需要相关工作人员积极进行研究改进，不断对结构构件的抗震性能进行提高，在遵从原有抗震规范的基础上，提出新的抗震材料和措施，为山区公路独柱桥墩的抗震设计提供依据。本文主要分析独柱桥墩的抗震性能及加固措施研究
关键词：山区公路独柱桥墩；抗震设计；抗震加固
引言
在山区公路独柱桥墩设计过程中，要求进行有效的防震设计，结合工程山区的实际地理情况，进行有效的独柱桥墩工程选址以及独柱桥墩型式设计，制定有效的防震技术与方法，以此提升公路独柱桥墩的抗震能力。
1、独柱桥墩的震害
山区公路桥梁的建设中，由于山区的特殊地形和地貌，独柱桥墩的高度通常都设置得比较高。桥梁结构中独柱桥墩的主要作用是将上部结构的力传递给基础，另外还承受水平方向的侧向剪切应力。在地震作用下，极易产生剪力破坏和塑性铰破坏。对于刚性墩台，当上部结构承受一部分变形后会产生一定的位移，进而产生水平力，墩台在水平地震力的作用下就会产生一定的剪切变形，当地震力增大后，在反复的地震力作用下，独柱桥墩因无法继续承受而产生剪切破坏，进而导致整个桥梁结构的坍塌。对于柔性墩台，在地震的反复作用下，会在墩台柱的连接部位出现塑性铰，塑性铰混凝土在经过一系列的地震作用后逐渐破坏脱落，最终导致承受能力不足而被完全破坏。
2、独柱桥墩效应分析
考虑到独柱桥墩损伤后结构比较容易修复，故设计时按照延性构件考虑。E1和E2地震力作用下，抗震设防的标准采用不同的损伤状态控制，即E1地震作用下损伤状态：结构基本无损伤，总体反应在弹性范围；E2地震作用下损伤状态：有限损伤。结构内力的计算按照实际截面，利用反应谱法进行分析计算。E2地震下截面抗力按照约束混凝土模型及双折线钢筋模型通过MidasCivil计算截面的弯矩-曲率曲线；当E2地震作用下墩底处于塑性状态，采用基于位移控制的静力弹塑性分析，核查在地震作用下独柱桥墩位移是否满足要求。
3、某主跨独柱桥墩维修加固设计
3.1独柱桥墩加固方案
3.1.1预应力钢筋混凝土护套加固
通过桥梁独柱桥墩的检测报告，可知该独柱桥墩问题出现在某号到某号桥梁路段，可以选择对此路段进行预应力钢筋混凝土护套加固的方案，进行独柱桥墩的维修加固。对独柱桥墩裂缝进行灌胶封闭后，进行独柱桥墩表面的凿毛、清洁工作，在规定的位置穿入16根钢筋，且在环向及竖向位置同样分配16根钢筋，形成钢筋网，接着布置环向预应力管道并固定，立模浇筑墩身外包混凝土。当混凝土达到预估的强度后，将预应力钢束穿入混凝土中，进行张拉，封锚。需要特别注意养护混凝土，防止出现收缩裂缝。
3.1.2钢筋混凝土护套加固
通过桥梁独柱桥墩的检测报告，可知该独柱桥墩问题出现在某号到某号桥梁路段，可以选择对此路段进行钢筋混凝土护套加固的方案，进行独柱桥墩的维修加固。在独柱桥墩上植入16根钢筋用以连接原结构与外围钢筋箍，并加以锚固，以提高独柱桥墩强度，环向植入22根钢筋，竖向植入16根钢筋，同时立模板浇筑50cm厚护套混凝土。此方案施工前，需要对独柱桥墩裂缝进行封闭、灌胶处治。
3.1.3钢板围带加固
通过桥梁独柱桥墩的检测报告，可知该独柱桥墩问题出现在某号到某号桥梁路段，可以选择对此路段进行钢板围带加固的方案，进行独柱桥墩的维修加固。
在独柱桥墩的上部竖向间隔0.5m设置钢板，下部竖向间隔1.0m设置钢板，形成10mm厚、400mm宽的钢板围带，并进行螺栓植入加强锚固，使其与独柱桥墩形成一个整体。此方案施工前，需要对独柱桥墩裂缝进行封闭、灌胶处治。
3.1.4方案比选
在受力性能方面，前两种都可以使独柱桥墩的承载力得到有效提高，第三种可以有效抑制独柱桥墩的裂缝进一步发展，增强结构的稳定性和整体性。预应力钢筋混凝土护套加固方案较其他两种有明显的加固效果，其工程量较小，施工工期较短，能够使独柱桥墩原有结构得到调整和改善，最终使桥梁的刚度加强。其缺点是钢筋的施工较复杂，技术要求高，施工较困难。钢筋混凝土护套加固方案拥有成熟的施工工艺，能够使独柱桥墩原有结构得到调整和改善，最终使桥梁的刚度加强。其缺点是需要增加自重，加固效果较差。钢板围带加固方案工程量较小，相较于其他方案，拥有最短的施工工期，结构的竖向抗裂性效果也能得到很好的提升。其缺点是不能从根本上解决独柱桥墩问题，独柱桥墩的后期养护比较麻烦。相比较而言，预应力钢筋混凝土护套加固方案是公路桥梁独柱桥墩加固维修的最理想方案。
3.2顶帽间加固
通过分析独柱桥墩的检测报告，可以得出这样的结论，独柱桥墩顶部的顶帽周边存在着水泥浆涂抹的痕迹，且该位置具有较大的拉应力。按照独柱桥墩加固的设计方案，需要在顶帽位置布置16根钢筋，并浇筑C30混凝土，连接独柱桥墩与顶帽，使整个独柱桥墩的刚度得到提高。对于宽度大于0.15mm的顶帽裂缝，进行优质Ａ级环氧灌缝胶灌浆消缝，对于宽度小于0.15mm的裂缝，进行表面的密封即可。
3.3独柱桥墩及河床防护
针对独柱桥墩处存在的冲刷问题，当深度在1~2m时，需要对冲刷处采取相应的防护措施，例如采用石笼进行冲刷处的填补处理等。
3.4加固效果
为了观察预应力钢筋混凝土护套加固方案加固后的效果，对该桥进行实体考察和分析，证明原有的桥梁独柱桥墩拥有符合条件的竖向抗压应力，原桥梁结构的横向应力为3.89MPa，加固后的横向应力变为1.93MPa，相较于之前明显下降，按照要求，独柱桥墩的最大拉应力需要满足规定的混凝土抗拉设计。
结束语
随着交通的发展，我国山区的公路建设也进入了新的阶段。作为公路建设的主要部分及连接枢纽，桥梁发挥着越来越重要的作用，一旦桥梁结构被破坏，将会造成无法弥补的损失。2019年四川宜宾发生的6.0级地震，给人们带来了无法估量的损失，同时造成了多人死亡的惨状。地震灾害不仅仅危害着建筑物的安全性，也给交通路网造成了巨大的破坏，特别是对于山区桥梁的破坏，严重者甚至造成桥梁的崩塌，为地震后的救援工作带来了很大的影响。因此，对于山区桥梁的建设来讲，要根据当地的抗震设防等级，在独柱桥墩设计中加强抗震设计，同时根据经验及规范要求，研究各种抗震加固措施，并付诸实践，提高山区公路独柱桥墩的抗震性能，确保公路交通安全。
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