海南鋪前跨海大橋

4月8日國內(nèi)首座跨地質(zhì)斷裂帶的大型橋梁——海南鋪前跨海大橋主塔成功封頂。其特殊之處在于直接跨越有三條地質(zhì)斷層的斷裂帶，其中一條屬于活動斷層。針對這一地質(zhì)條件，鋪前大橋抗震設(shè)防烈度達(dá)到8級，成為海南省內(nèi)防震等級最高橋梁。

（1）建筑結(jié)構(gòu)類型。首先，鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能主要取決于結(jié)構(gòu)的選型。那么在建筑設(shè)計的工程中，就要考慮到選型是否適合周圍的各種因素，當(dāng)然也要考慮到其他因素進(jìn)行方案設(shè)計的優(yōu)化，在優(yōu)化的過程中才能確定其適宜的結(jié)構(gòu)體系。

（2）最大高度與高寬比。鋼結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計中最大高度與高寬比是其抗震性能與整體穩(wěn)定性的重要參數(shù)。在設(shè)計的過程中，需跟進(jìn)抗震設(shè)防烈度確定結(jié)構(gòu)類型和最大適用高度，在確定高寬比，它對結(jié)構(gòu)剛度、側(cè)移和振動形式有直接影響。

（3）房屋結(jié)構(gòu)布置原則。在抗震設(shè)計的要求中，鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)布置也是非常重要的。就高層鋼結(jié)構(gòu)建筑物來說在設(shè)計上應(yīng)當(dāng)采用規(guī)則的建筑設(shè)計方案。如果出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，平立面不規(guī)則的現(xiàn)象，就需要在適當(dāng)?shù)牟课辉O(shè)置防震縫，從而形成多個較規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元。一般來說，不宜設(shè)抗震縫，必須設(shè)置時，抗震縫寬應(yīng)不小于相應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的1.5倍。

（4）建筑物抗震設(shè)計的方法地基和基礎(chǔ)。為了避免建筑物不均勻沉降而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂隙、甚至傾斜，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件過早進(jìn)入塑性區(qū)，同一結(jié)構(gòu)單元不應(yīng)設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土上，不宜部分采用天然地基，部分采用樁基；地基有軟弱粘性土、可液化土或嚴(yán)重不均勻土層時，應(yīng)加強基礎(chǔ)的整體性和剛性。

（5）平面和立面布置。

1）結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑，具備必要的承載能力，變形與耗能能力，避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失效而導(dǎo)致整個體系喪失抗震能力，對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其承載能力。

2）在抗震結(jié)構(gòu)體系中，應(yīng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接部位具有良好的延性，避免脆性破壞，提高抗震結(jié)構(gòu)的整體變形能力。所以需要有效的控制鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸大小，加強各構(gòu)件之間的連接，保證結(jié)構(gòu)的整體性。

3）對于女兒墻、圍護(hù)墻、雨篷、封墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)使其與主體結(jié)構(gòu)有可靠的連接和錨固，避免地震時倒塌傷人，產(chǎn)生附加震害；圍護(hù)墻、隔墻等與主體結(jié)構(gòu)的連接，應(yīng)避免設(shè)置不當(dāng)而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)破壞；應(yīng)避免吊頂塌落及懸吊較重的裝飾物墜落，不可避免時應(yīng)采取可靠措施。

（1）強度與剛度要均勻。對于多層建筑物，在實際建筑過程中各層之間的強度與剛度必須要均勻，如果其樓層比較薄弱，那么，此處就會因為地震的原因而導(dǎo)致部分部位發(fā)生變形，而建筑物就會隨著這一部位出現(xiàn)嚴(yán)重的破壞，嚴(yán)重的可能會導(dǎo)致建筑物整體發(fā)生破壞。

（2）保證結(jié)構(gòu)的延性抗震能力。

1）強柱弱梁：以確保鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震的情況下，梁端塑性鉸能夠較早的出現(xiàn)，則塑性的轉(zhuǎn)動就比較大；而當(dāng)柱端塑性鉸出現(xiàn)的時間較晚，則其塑性轉(zhuǎn)動的就比較小，從而使鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)塑性消耗能力大幅提高。

2）強弱剪彎：剪切破壞通常是沒有延性的，如果某一個部位出現(xiàn)了剪切破壞的現(xiàn)象，那么，此部位就不具備抗震能力。

（3）進(jìn)一步增強構(gòu)件的相互連接。要確保各個構(gòu)件之間緊密的連接，只有這樣，各個構(gòu)件自身所具有的強度就會得到充分的發(fā)揮，才能將地面產(chǎn)生震動的力相互傳遞，這樣各個構(gòu)件才能將地震力全面的吸收，整個構(gòu)件的延性才會得到提高。并且，將各個構(gòu)件之間進(jìn)行有效的連接，能夠促進(jìn)結(jié)構(gòu)的整體性。

（4）超靜定結(jié)構(gòu)次數(shù)多。超靜定結(jié)構(gòu)如果超出了其自身的荷載能力時，就會使得多余的桿件受到外力的作用而發(fā)生變形，將部分能量吸收掉，從而使得整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提高了，降低了地震發(fā)生造成的破壞程度。由于超靜定的結(jié)構(gòu)次數(shù)比較多，因此，其就能夠?qū)⒌卣鹉芰扛玫南?，同時，也使得建筑抗震能力得到了進(jìn)一步增強。

（1）提高砂漿強度等級。提高砂漿強度等級可顯著提高粘結(jié)力，增強抗震能力效果。但是當(dāng)砂漿強度達(dá)到M10以后，加強作用不再明顯，所以，當(dāng)砂漿強度已達(dá)到M10但抗震能力仍然不足時，應(yīng)采取其他輔助抗震措施。

（2）設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁。可設(shè)置構(gòu)造柱及圈梁提高砌體結(jié)構(gòu)抗震性能，在墻體兩端設(shè)置構(gòu)造柱，可以提高墻體承載力10%左右。通過對開裂墻體的約束提高砌體結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力，可取得較好的效果。鋼筋混凝土構(gòu)造柱必須與鋼筋混凝土圈梁連接，墻與構(gòu)造柱連接處應(yīng)砌成馬牙槎。 斜交抗震墻交接部位必須設(shè)置構(gòu)造柱，最小截面尺寸選用240mm×180mm。

（3）加強結(jié)構(gòu)剛度與整體性。應(yīng)盡量采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，對于增強整體性及剛度效果顯著。如采用預(yù)制結(jié)構(gòu)，須現(xiàn)澆鋼筋混凝土疊合層，并應(yīng)采用配筋砌體。在墻體的水平灰縫處鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片，可以有效提高抗震能力。

（4）細(xì)部抗震構(gòu)造處理。樓梯間的橫墻由于斜撐作用，破壞程度會更加嚴(yán)重。應(yīng)在樓梯間四角以及不規(guī)則平面的外端對應(yīng)轉(zhuǎn)角處設(shè)置構(gòu)造柱，樓梯段上、下端對應(yīng)墻體外增加四根構(gòu)造柱，在樓梯間設(shè)置應(yīng)急疏散安全島。

（5）開結(jié)構(gòu)洞。只有在整體抗震能力有保證的情況下，才可采取開結(jié)構(gòu)洞的方法。當(dāng)某墻體抗震承載力不足時，可在墻體上開結(jié)構(gòu)洞，調(diào)節(jié)地震作用在各墻體之間的分配，減少該片墻體分擔(dān)的地震作用，應(yīng)注意所開洞口用輕質(zhì)材料填充。

（1）分層橡膠支座。橡膠支座通過在變形過程中消耗能量提供阻尼，這種阻尼主要取決于橡膠層變形的速度。分層橡膠支座的力-位移滯回曲線呈狹長形，所提供的阻尼較小，因而在減隔震橋梁設(shè)計中，常與阻尼器一起使用。 

（2）鉛芯橡膠支座。鉛芯橡膠支座在較低水平力作用下，具有較高的初始剛度，變形很小；在地震作用下，鉛芯屈服，剛度降低，延長了結(jié)構(gòu)周期，并消耗地震能量。 

（3）滑動摩擦型減隔震支座。這類支座的缺點是沒有自復(fù)位能力，用作隔震支座時，支座響應(yīng)的可預(yù)測性和可靠性都不盡如人意，所以常與阻尼器和橡膠支座等其他裝置一起使用 

（4）鋼阻尼器。鋼阻尼器通常和橡膠隔震支座一起使用，如聚四氟乙烯滑板支座與懸臂鋼阻尼器就是一種合理組合。 

（1）具備一定的柔度,用來延長結(jié)構(gòu)周期，降低地震力。

（2）通過阻尼、耗能裝置等對地震力進(jìn)行耗散,并將支承面處的相對變形控制在設(shè)計允許的范圍內(nèi)。

（3）具備一定的剛度和屈服力，在正常使用荷載下結(jié)構(gòu)不發(fā)生屈服和有害振動。

（4）在不同水準(zhǔn)地震作用下，減隔震支座都應(yīng)保持良好的豎向荷載支承能力。

（5）減隔震裝置應(yīng)具有較高的初始水平剛度，使得橋梁在風(fēng)荷載、制動力等作用下不發(fā)生過大的變形和有害的振動。

（6）當(dāng)溫度、徐變等引起上部結(jié)構(gòu)緩慢的伸縮變形時,減隔震支座產(chǎn)生的抗力應(yīng)比較低。

（7）減隔震裝置應(yīng)具有較好的自復(fù)位能力，使震后橋梁上部結(jié)構(gòu)能夠基本恢復(fù)到原來位置。

周邊圍巖注漿加固。在工程應(yīng)用中，圍巖注漿一般是作為超前預(yù)加固措施用在富水或自穩(wěn)能力較差的軟弱圍巖地段，其技術(shù)比較成熟。而作為提高圍巖抗震性能的加固措施，圍巖注漿可在初期支護(hù)施工完成后進(jìn)行。

錨桿（錨管）加固。在軟弱圍巖隧道中，系統(tǒng)錨桿是常用的支護(hù)手段。作為圍巖的抗震加固措施，錨桿的長度應(yīng)該根據(jù)圍巖的松弛范圍適當(dāng)加長，以擴(kuò)大圍巖的加固厚度，桿體也可以采用錨管，以便通過錨管進(jìn)行圍巖的注漿加固。通過調(diào)整錨桿（錨管）的長度和間距，以及與噴混凝土、鋼支撐的聯(lián)合作用，可以將一些不連續(xù)的塊狀巖石聯(lián)系在一起，形成由圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)共同組成的聯(lián)合支護(hù)體系，以提高圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和承載能力。錨桿（錨管）加固可與圍巖注漿加固組合使用，可進(jìn)一步提高軟弱圍巖的自穩(wěn)能力或抗震性能。

減震層。在圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)之間設(shè)減震層，可減小襯砌結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。軟弱圍巖隧道的襯砌結(jié)構(gòu)型式為“初期支護(hù)+防水層+二次襯砌”。圍巖和初期支護(hù)是一個統(tǒng)一的聯(lián)合整體，二者之間始終保持著緊密接觸，要在圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)之間設(shè)減震層幾乎難以在工程中實現(xiàn)。初期支護(hù)為柔性結(jié)構(gòu)，具有較好的變形能力，對圍巖地震位移的適應(yīng)性較好，無需減震層的保護(hù)。二次襯砌為剛性結(jié)構(gòu)，其變形能力較差，是減震層的重點保護(hù)對象。因此，可結(jié)合隧道工程的結(jié)構(gòu)特點，在初期支護(hù)和防水層之間設(shè)置減震層，形成“圍巖+初期支護(hù)+減震層+防水層+二次襯砌”的抗震減震系統(tǒng)。

抗震縫。隧道工程是一種相對細(xì)長的地下結(jié)構(gòu)物，隧道沿線的地質(zhì)情況各異，軟巖和硬巖的分布不均勻，在地震作用下，易發(fā)生過大的相對位移。有必要在易發(fā)生過大相對位移的地段，如在軟硬巖分界處、明暗隧道分界處、深淺埋隧道分界處、隧道結(jié)構(gòu)突變處等，設(shè)置誘導(dǎo)變形的環(huán)向抗震縫，以減輕結(jié)構(gòu)開裂或錯臺等震害，環(huán)向抗震縫可設(shè)置多條。

預(yù)留錯臺。在軟硬巖分界處、明暗隧道分界處、深淺埋隧道分界處、隧道結(jié)構(gòu)突變處等地段易發(fā)生錯臺震害，除了設(shè)置抗震縫外，還需要預(yù)留錯臺，即在抗震縫的軟巖側(cè)或易發(fā)生較大位移的一側(cè)適當(dāng)擴(kuò)大隧道凈空的高度和寬度，以便發(fā)生錯臺時襯砌結(jié)構(gòu)不至于侵入建筑限界以內(nèi)而影響隧道的使用。