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当基建狂魔遇到活动断层,正面刚!
发布日期:2018-06-19
  说起地震,大家第一反应肯定是躲,躲避地震灾害。尤其是碰到活动断层,很多城市都开展了活动断层调查,为的就是找到这些地震中的隐患点,指导大家到安全的地方盖房子、建工厂,避让活动断层。

  举个栗子

  根据银川市活动断层探测结果,当地政府沿活动断层带设计了一条宽约200米的绿化带,不允许新的建设项目跨断层建设,避免了潜在断层同震错动可能产生的直接危害;

  太原市依据活动断层分布情况将原先西扩的规划改为东扩规划。

  可中国那么大,地质构造相当复杂,为了民生和社会发展,总有些活动断层无法避让,怎么办?

  胡麻岭能开隧道,

  港珠澳能修大桥的基建狂魔,

  选择正面刚。

  预计今年年底通车的海南铺前大桥跨越了三条断层,其中还有一条活断层。

  而且,桥址处为1605年琼山7.5级大地震的震中所在地,也是将来可能会发生地震的潜在的震源区。

  海南铺前大桥连接的是海南文昌和海口,通车后将大大缩短文昌与海口的距离,促进海南省北部经济圈的旅游资源开发和经济社会协调发展

  刚才也说了,铺前大桥特殊之处在于直接跨越有三条断层的断裂带,而且其中一条属于活动断层。活动断层一旦运动,两侧的断块必将发生位移,如果断层之上有建筑、桥梁,将承受被大地撕裂的力量。

  1999年土耳其7.4级地震,座落在活断层上的一座二层小学教学楼被完全摧毁。

  1999年台湾集集7.0级地震中的房屋也并不幸运,下图是草屯镇伟立工业公司厂房,断层由厂房东侧(图左)逆冲而出,厂房被断层的运动撕裂。

  虽然有这么多地震引起的断层错断建筑物的震例,但是,跨越断层的大桥其实也不少见。

  日本神户附近的明石大桥就在完工前遭遇了阪神大地震,地震时断层从该桥跨穿而过。当时明石大桥桥塔已经就位,缆索的架设也已完成。该桥总体未发生严重破坏,主要震害表现为南岸(淡路岛侧)的岸墳(沉箱基础)和错锭发生轻微位移。地震使该桥的跨度増加了1米,由原来的1990米变为1991米。

  明石大桥震后移动情况


  让我们再回到海南铺前大桥。铺前大桥抗震设防烈度达到9度,是海南省内设防等级最高的桥梁。

  要想在断裂带上修建大桥,首先要准确地勘探海底断层。

  在海域中探寻断层在工程中少有先例,很难通过既有的勘探技术进行勘探。为此,铺前大桥项目开展了专项研究,结合项目特点,采用海域浅层地震勘探与钻孔相互验证,用多道与单道纵波反射法相结合,发现了岩层中的断点,进而逐步计算、逼近,最终确定断裂带的形状和性质。

  铺前大桥主桥跨径的选择受1000吨海轮通航及铺前-清澜断裂带控制,可以说铺前大桥所处的位置与断裂带完全相交,一段全长581米的引桥中两个桥墩必须直接跨越活动断层。

  根据断层的地质勘察成果,桥梁主桥位于断层下盘,断层上、下盘垂直位错达1.4米,水平拉开0.8米。考虑主桥的跨度较大,为确保主桥结构安全,降低强震作用对结构的不利影响,主桥基础位于断层同一盘上。桥跨的布置保证边墩至活动断裂带有150米的安全距离,即可满足航道的通航要求,也避免主桥的基础跨越活动断层。

  为满足抗震需要,主塔桥墩设计为4.3米超大直径桩基群,桩基最深达38米,相当于把12层楼高的楼层沉入水底,扎入海底岩层深处。

  铺前大桥主墩承台浇筑


  跨活断层、近活断层桥梁结构的设计在国内跨海大桥中未有实施先例。

  在缺乏先例情况下,设计与施工方通过对主塔、桥墩增加两到三倍钢筋用量,增强桥梁基础抗震能力。主桥采用了半飘浮+阻尼器的抗震体系,可以有效地消解并吸收地震力。即桥梁的梁与塔、墩之间并不刚性联结,而是通过滑动支座联结。在地震时,全斜拉桥可以纵向摆动,避免结构共振,达到抗震消能的目的。

  秉着“多道防线、分级破坏”设计理念,铺前大桥还采取了多项措施进行抗震设防。

  例如减隔震支座,在支座处设置阻尼器来吸收地震的能量,这些阻尼器同时还可以起到抗风的作用,对维护大桥的稳定性起到至关重要的作用。

  E型钢阻尼器,通过金属的变形来吸收地震力


  桥梁上部结构使用钢箱梁,桥墩出现高度差变化等情况,可通过钢箱梁下支座在一定范围内调节桥墩高度。

  施工方还预制多个节段钢箱梁备用,一旦发生地震桥面损坏等情况,也可通过快速更换钢箱梁恢复通车。

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