摘要：我国地大物博，但也是一个地震灾害频发的国家。强烈的地震会损害人民的生命及财产安全，并对桥梁造成严重破坏。而桥梁在抗震救灾和物资运输中发挥着尤为重要的作用，一旦在地震中损坏，交通中断，将导致车辆无法通行，造成救援困难等问题。因此，研究桥梁抗震设计，加强桥梁的抗震性能，建设更加安全稳定的桥梁，从而减少自然灾害造成的损失，促进我国经济的发展。
关键词：建筑工程；施工中；抗震技术
引言
所谓消能减震技术，其属于结构被动控制的一种，其具备以下几点优势。首先，作业现场“无湿化”，几乎不会对建筑使用功能造成影响。其次，消能效果尤为显著，基于设计合理的情况下能够满足绝大多数的抗震要求。可以在确保建筑外貌不发生变化的基础上，增强建筑物的抗震能力。
一、工程概况
北京市怀柔区某农村住宅，建于20世纪80年代中期，建筑面积约60m2，为单层砖木混合承重结构房屋，建筑檐口高度2.7m，双坡屋面，屋脊高度3.9m。房屋外观照片如图1所示，结构平面布置如图2所示。该房屋为北京农村地区典型农宅，为农民自建房，基本无抗震设防措施。其山墙和后墙为240mm厚砖墙，内隔墙为120mm厚砖墙，采用烧结普通粘土砖与白灰砂浆砌筑，正立面主要为门窗，设置了三根混凝土柱支承屋顶木柁。屋顶采用木屋盖结构，包括木屋架、檩条、望板、防水油毡和盖瓦。该房屋符合《北京市农村4类重点对象和低收入群众危房改造工作方案(2018—2020年)》的相关条件，故前期委托相关鉴定机构对房屋进行了结构安全性鉴定。经鉴定，该房屋危险性定性评定等级为C级，构成局部危房。综合房屋结构布置和现场实际勘测情况，该房屋结构体系布置不合理，木屋架大梁一端支承在后墙上，另一端支承在正立面混凝土柱上，前后墙刚度差异很大，在地震作用下易发生扭转破坏;另外，纵横墙之间无任何拉结措施，各榀木屋架之间也无支撑连接，房屋整体性很差。无论从危房评定角度，还是从综合安全性鉴定角度，均不满足现行相关标准规范的要求，需进行加固处理。
二、抗震加固技术剖析
（一）结合地理信息创建桥梁地震模型
桥梁在地震作用下的抗震模型为设计人员提供了简单方便的抗震性能评价体系和不同地震下桥梁受力状态的情况，但由于地震在不同环境及不同等级下对结构的影响具有不可控性，且模拟试验中地震模型具有局限性，造成计算机模拟不够精确，因此对桥梁抗震性能的研究不能完全依靠模型数据得出的结论。必需对项目场地的特定地形进行现场勘察，确定桥梁的选址位置是否利于桥梁的安全稳定性。桥墩基础型式的选择和局部地形的考虑对抗震设计具有重要意义。此外，设计人员还需进行桥梁的设计方案的比选，并对其进行修改，完善结构方案，选择可行有效的桥梁抗震设计方案[1]。在实地勘察及方案比选的同时，还需考虑影响桥梁稳定性的因素，如当地以前遇到的地震的等级及地震频率、气候条件、土壤和水土流失等情况。桥梁构件通过相互连接形成一个整体，桥梁连接处是桥梁结构抗震薄弱的地方，直接影响到桥梁的整体性能及抗震性能。同时桥梁的建设对环境有着一定的影响，特别是在跨河海的桥梁建设中，直接影响到水流的流态分布，造成河床变迁，所以必须考虑当地的需要和建桥的可行性，根据当地情况进行公告，并通过使用有限元软件及试验进行分析，以便提高桥梁的抗震能力。
（二）谨慎施工连接构件
在我国桥梁建设中，桥梁连接构件的设计不合理，桥梁在运营阶段关键构件会发生耐久性损伤、变形或位移，使桥梁承载能力下降，在地震作用下被严重破坏。桥梁连接在保证桥梁的整体性和延展性方面起着重要的作用，部分施工单位的管理层对此没有足够重视，在施工中，振捣不均匀，养护条件不足，造成结构裂缝超限、接缝表面变形等。当地震发生时，连接结构的承重能力下降，在地震的冲击作用下发生破坏，进而导致桥梁的主体结构损坏。同时，在使用期间，需要对桥梁构件及时维护和保养，以提高对地震冲击的适应能力，防止桥梁出现裂缝。相邻桥梁之间也可进行结构加固，增加连接构件，以防止桥体出现过大位移。连接构件长期受作用力影响，易出现变形问题，为了保证桥梁抗震性能及结构稳定性，必须进行全面检查和及时维修。
三、弹塑性动力时程分析
（一）有限元分析模型
有限元分析模型中根据上述砖木结构房屋的结构特点进行了合理简化，基本假定如下:1)砖砌体墙体采用整体式模型，其材料连续、均匀;2)木材视作正交各向异性弹性体;3)砖墙和木梁之间不考虑相对滑移;4)屋面木板和泥瓦面层只作为荷载传递给木梁，不考虑其对屋盖刚度的贡献。未加固房屋的有限元模型中建立的主要构件包括砖墙、柱、木梁等。其中砖墙采用壳单元模拟，混凝土柱和木梁采用梁单元模拟。加固房屋模型与未加固模型的外形尺寸、材料完全相同，主要区别就是加固房屋模型增加了加固构件，包括预应力筋、钢剪刀撑、钢拉杆以及钢筋网砂浆带等。其中，预应力筋用桁架单元模拟，桁架单元的两个端点分别与砖墙顶部和底部相连接，剪刀撑和钢拉杆同样采用桁架单元模拟，水平和竖向砂浆带采用壳单元模拟。
（二）地震位移响应
本文农房所在场地为Ⅱ类场地，计算输入地震动选用汶川地震卧龙台站波，该波属于Ⅱ类场地地震记录，震中距70km［7－8］。对该波进行归一化处理，时间间隔为0.005s。鉴于原波时间较长，选取典型波段，时长10s，如图11所示。时程分析主要模拟了沿房屋纵向输入地震波时房屋的地震响应，地震加速度峰值按抗震设防烈度8度小震、中震、大震分别取值。图12～14分别为未加固房屋和加固房屋在8度多遇地震(70gal)、设防地震(200gal)和罕遇地震(400gal)作用下，屋脊处和前屋檐处的纵向位移时程曲线。由图12及其源数据可以看出，在8度多遇地震作用下，结构纵向位移反应较小，加固房屋和未加固房屋的最大层间位移角分别为1/2820和1/1300，表明房屋仍处于弹性阶段，基本无损伤。加固房屋的最大位移较未加固房屋减少了54%。其中，加固房屋的最大位移出现在山墙屋脊处，未加固房屋的最大位移出现在前屋檐处。由图13及其源数据可以看出，在8度设防地震作用下，加固房屋和未加固房屋的最大层间位移角分别为1/932和1/420。加固房屋的层间最大位移较未加固房屋减少了55%，与8度多遇地震下的情况相似，加固房屋的最大位移出现在山墙屋脊处，未加固房屋的最大位移出现在前屋檐处。
结束语
通过桥梁抗震设计及加固技术在桥梁设计及 维修中占有重要地位，因此有必要应用国内外的先 进科学技术，通过试验分析不断完善其理论和施工 方法，并结合桥梁的抗震设计规范，进一步提高桥 梁在遭遇强震时的抗震性能, 保证桥梁结构的稳定 性及桥墩在地震作用下的结构安全，使桥梁充分发 挥其使价值。
参考文献
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