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抗震、减震、隔震,守护生命线
作者:本刊编辑部 来源:《中国公路》 时间:2023-12-20

地震,指地球局部的震动或颤动,伴有造山运动或其他地壳运动。地震造成的人员伤亡、财产损失、环境和社会功能破坏被统称为地震灾害。

我国受欧亚地震带和环太平洋地震带控制,地震活动频繁而又强烈,是世界上大陆地震最活跃、地震灾害最严重的国家之一。据统计,20 世纪我国共发生6 级以上地震600 多次,其中7 级以上地震100 次,约占世界的十分之一,8 级以上地震10 次。全球在20 世纪共发生8.5 级以上特大地震4 次,两次在中国。

我国地震具有发生时间短、频度高、分布广、震源浅、强度大和成灾率高的特点。作为联系震区与外界的命线,公路,特别是地质地形条件差的山区公路,将在震后发挥巨大作用。研究在高地震烈度山区合理布设路线,是保障公路路基、桥梁等交通基础设施震后安全的首要工作。以四川西昌至宁南高速公路为例,所在地区地震烈度高达Ⅸ度,国内外罕见。在如此高地震烈度区,构筑物的抗震设防目标为“小震不坏、中震可修、大震不倒”。选线原则为“路基为主,以暗代明”。即从道路构造物抗灾能力与抢修难易度考虑,首选路基方案,其次为隧道方案,最后为桥梁方案。力求路线方案更加合理,不但确保行车安全,而且要能较好地抗震,兼顾经济合理、对环境干扰小。

地震对桥梁结构影响也很大,容易导致结构损坏,使其质量和安全性无法满足相关标准。我国在公路桥梁建设方面投入巨大,抗震及减、隔震一直是桥梁设计重点。例如雅安至叶城高速公路康定过境段位于高寒、高海拔、高地震烈度地区,该地区鲜水河—折多山北西向构造带是四川省重要的地震发生带,四川7 级以上地震近半数发生于此。由于抗震设防烈度高,经抗震计算,该项目榆林互通处桥梁高度需控制在30 米以下,且全部采用钢结构桥梁、薄壁轻型墩、钢盖梁等,以满足抗震要求。

作为最严重的自然灾害之一,地震对隧道工程的影响无疑也十分巨大。当地震所传递至隧道结构的能量超过其自身抵抗阈值时,隧道就会受到震害损伤。为减小损伤,就需要进行抗、减震设计。目前,国内外学者在研究隧道地震破坏机制基础上,主要提出加固围岩、提高隧道衬砌力学性能和设置减震系统(减震层、减震缝)3 种措施。

但上述研究大多针对一般围岩地质条件或穿越断层等条件下的隧道开展,当前针对地质破碎偏软环境下的隧道抗、减震研究措施还比较少。同时,对抗、减震措施的效果评价手段也比较单一,缺乏对各种抗、减震措施具体效果及相关作用的定性、定量分析。

由于我国地理环境复杂,在公路工程建设中,各个环节都可能面临复杂而艰难的挑战。未来,对公路构筑物抗震的研究将着重于设计阶段的结构预防,尤其对于地裂缝、跨断层、近断层等地质条件复杂的地区,除了设计阶段的预防,还要注重震后的及时修复,以尽快恢复交通运行,保证公路、桥隧的稳定性。相信随着大数据、人工智能的兴起,将有更多高精尖技术被应用于公路工程,预测、分析震害的发生,优化抗震、减震、隔震的设计,让我国的公路、桥梁、隧道具备更好的防震、抗震性能,有力保障公众平安出行。

【编辑: 任 燕】

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