強(qiáng)震地區(qū)城市高架橋梁技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

徐云雷

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

0 引言

我國(guó)位于兩條地震帶上，是世界上地震多發(fā)國(guó)家之一，近年來(lái)根據(jù)工程實(shí)踐表明，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的抗震設(shè)計(jì)是減輕地震災(zāi)害、防止工程造價(jià)失控的積極有效的措施。因此加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的抗震措施就顯得十分必要和迫切。

1 項(xiàng)目背景

海秀快速路工程位于?？谑兄行某菂^(qū)，貫通?？谑兄鞒菂^(qū)東西方向，是?？诔鞘懈傻拦羌芫W(wǎng)中的主骨架之一。工程全線采用高架橋梁的結(jié)構(gòu)形式，西起長(zhǎng)濱路，向東沿海盛路、海秀路線位，依次跨越綠色長(zhǎng)廊、五源河、永萬(wàn)西路、港澳大道、永萬(wàn)東路、秀英溝、秀英大道、金鼎路、丘海大道、中心十號(hào)路、世貿(mào)南路、僑中路、南沙路、龍昆路等相交道路和河道，與現(xiàn)狀的國(guó)興大道相接，路線全長(zhǎng)約14.3 km，主線橋梁總長(zhǎng)13.4 km。橋梁工程建安投資費(fèi)用約為33億元。

根據(jù)現(xiàn)行《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，?？谑刑幱?度0.3 g地震帶高烈度區(qū)（汶川為8度0.2 g），為我國(guó)大陸地震烈度最高的省會(huì)城市。根據(jù)《海秀快速路（一期）工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告》地震更為不利，部分場(chǎng)地的地震動(dòng)峰值加速度甚至達(dá)到了0.35 g。大部分場(chǎng)地地震荷載比規(guī)范大了將近一倍以上，達(dá)到甚至超過(guò)了規(guī)范設(shè)定的9度區(qū)地震荷載。因此該工程的抗震設(shè)計(jì)顯得尤為重要，成為控制設(shè)計(jì)與造價(jià)的關(guān)鍵因素。

2 抗震設(shè)計(jì)依據(jù)、原則及成果

2.1 抗震設(shè)計(jì)依據(jù)、原則

該工程抗震設(shè)計(jì)主要依據(jù)我國(guó)新頒布的兩本橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范：《城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 166-2011）和《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T B02-2008）。結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)防思想總體可以概括為：小震不壞，中震可修，大震不倒。該工程高架橋梁為城市快速路，為乙類抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)[1-2]。

2.2 抗震設(shè)計(jì)對(duì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響

2.2.1 減隔震支座

由于該工程所處場(chǎng)地地震烈度較大，選用普通支座（如盆式橡膠支座、球形鋼支座或板式橡膠支座等），在小震情況下，固定支座或板式橡膠支座仍將被剪壞滑移。普通支座沒(méi)有自恢復(fù)力，墩梁之間將發(fā)生較大殘余位移，引發(fā)落梁風(fēng)險(xiǎn)。即使未落梁需將梁體頂推回位結(jié)構(gòu)才能恢復(fù)正常使用。因而無(wú)法滿足規(guī)范規(guī)定的小震下結(jié)構(gòu)立即使用的設(shè)防要求。

此外，采用普通支座，無(wú)法釋放地震力。大震情況下，固定墩承受巨大地震力，將比常規(guī)增加50%以上體量。既不經(jīng)濟(jì)也不美觀。相比常規(guī)同類橋梁，工程造價(jià)增加約20%，且破壞形態(tài)仍然不可預(yù)計(jì)。因此，普通支座不適用于該工程，必須采用減隔震支座。該工程采用減隔震設(shè)計(jì)后，減隔震支座造價(jià)增加3%～5%，比通過(guò)增加結(jié)構(gòu)尺寸和配筋形式抵抗地震力，工程投資節(jié)約5億元。

目前工程上常用的減隔震支座有雙曲面球鋼支座和鉛芯橡膠支座。兩種支座優(yōu)缺點(diǎn)比較，見(jiàn)表1所列。

結(jié)論：根據(jù)該工程《安評(píng)報(bào)告》進(jìn)行驗(yàn)算，兩種支座方案均能滿足規(guī)范要求,采用雙曲面支座減隔震效果好，下部結(jié)構(gòu)地震力明顯小于鉛芯橡膠支座,下鋼板較小，適用于城市高架立柱尺寸較小的結(jié)構(gòu)，且經(jīng)濟(jì)壽命優(yōu)于鉛芯橡膠支座，故推薦采用雙曲面減隔震支座。

表1 兩種支座優(yōu)缺點(diǎn)比較表

2.2.2 限位與防落梁裝置

鑒于該工程目前為國(guó)內(nèi)同類城市高架工程中地震作用最大的項(xiàng)目，抗震構(gòu)造措施亦為規(guī)范要求的最高級(jí)別，故結(jié)合目前正在進(jìn)行的抗震科研工作及相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求需設(shè)置三向限位擋塊（見(jiàn)圖1），同時(shí)在伸縮縫處設(shè)置防止落梁裝置，作為橋梁抗震防倒塌的最后一道防線。與低烈度地區(qū)橋梁采用的縱橫向擋塊相比，增加投資約8 000萬(wàn)元。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)段中墩三向復(fù)合擋塊立面、側(cè)面圖

2.2.3 構(gòu)造措施

（1）為使下部結(jié)構(gòu)在大震下不倒塌，加強(qiáng)立柱的箍筋配置。下部結(jié)構(gòu)的配筋量略大于常規(guī)同類橋梁。下部結(jié)構(gòu)鋼筋含量增加約10%。

（2）為滿足規(guī)范關(guān)于減隔震設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求，須設(shè)置滿足減隔震設(shè)計(jì)相應(yīng)的構(gòu)造措施，如：橫梁需要局部加寬及近端橫梁處底板局部加厚，立柱頂擴(kuò)大頭尺寸須適當(dāng)加大，以滿足地震下支座大位移的需要。

由以上兩項(xiàng)，在構(gòu)造措施上增加投資約7 000萬(wàn)元。

2.2.4 伸縮裝置

針對(duì)該工程特點(diǎn)，伸縮裝置應(yīng)具有良好的抗震性能。小震工況下，伸縮縫不能破壞，需正常使用；大震下，誘導(dǎo)伸縮裝置指定構(gòu)件破壞，伸縮裝置遵從破壞后簡(jiǎn)易搶修可滿足應(yīng)急交通，永久修復(fù)時(shí)易修復(fù)工期短的原則，該工程采用環(huán)保減噪型多向抗震伸縮縫設(shè)計(jì)。增加投資約2 000元。

3 高架橋梁建安工程費(fèi)用分析

3.1 海秀路工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與其他城市同類工程比較（見(jiàn)表2）

表2 同類工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較表（單位：元/m2）

3.2 建安工程費(fèi)用分析

（1）由上表可知，海秀路工程橋梁平米指標(biāo)比低烈度區(qū)同規(guī)模高架橋梁略高（5%～10%），主要是由于海秀高架設(shè)計(jì)需滿足現(xiàn)行抗震規(guī)范的要求及該工程的特征性所致。

（2）分析海秀快速路工程投資組成，其中減隔震支座、限位與防止落梁裝置、伸縮縫及構(gòu)造增加等抗震措施的投資約占橋梁建安工程投資的13%。由此可見(jiàn)，強(qiáng)震地區(qū)高架橋梁的抗震設(shè)計(jì)在高架橋梁的投資控制中起到了重要的作用。

[1] CJJ 166-2011，城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JTG/T B02-2008，公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則[S].

[3] 上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院.南通市東方大道工程初步設(shè)計(jì)概算[Z].

[4] 上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院.上海市申江路高架工程初步設(shè)計(jì)概算[Z].