公路橋梁抗震設(shè)計(jì)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)研究

何明　陳曉東

【摘 要】本文通過對國內(nèi)外橋梁的抗震規(guī)范進(jìn)行了細(xì)致的比較分析，以及對抗震橋梁的使用功能分類與重要性等因素的研究，提出了公路橋梁的抗震設(shè)防的標(biāo)準(zhǔn)，為中國公路橋梁的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的修訂及完善提供了重要的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】公路橋梁；抗震；設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

公路橋梁的抗震設(shè)防是指在地震作用下能夠按照設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的橋梁工程的預(yù)防措施。橋梁按照設(shè)定的可靠性要求以及抗震技術(shù)要求，一般是由設(shè)計(jì)地震動參數(shù)和建筑其使用功能的重要性決定的，這就是橋梁抗震設(shè)防的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，我國的《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中，明確提出直接以基本烈度作為設(shè)防烈度，而且考慮到結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，實(shí)際上沒有明確的規(guī)定公路橋梁的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。而抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防要求高低尺度的衡量，它直接關(guān)系到公路橋梁結(jié)構(gòu)的安全度與工程造價的多少，是在抗震設(shè)計(jì)中不可回避的問題。

1.公路橋梁抗震的三水準(zhǔn)設(shè)防與二階段設(shè)計(jì)

多級抗震設(shè)防是被國內(nèi)外的建筑物抗震規(guī)范中廣泛運(yùn)用的手段，其三水準(zhǔn)設(shè)防設(shè)想，是通過二階段設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。

1.1三水準(zhǔn)設(shè)防

若橋梁結(jié)構(gòu)其設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)期是Y，那么公路橋梁“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)中，小震、中震、大震則分別約為Y年63%、Y年10%、Y年3%。

在地震的作用下，橋梁的結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)可分為三類，即橋梁構(gòu)件沒有任何損壞，結(jié)構(gòu)保持在彈性范圍內(nèi)；橋梁構(gòu)件出現(xiàn)可以修復(fù)的損壞，修復(fù)后可以正常使用；橋梁構(gòu)件損壞嚴(yán)重，但整個結(jié)構(gòu)其非彈性變形依然受到控制，同結(jié)構(gòu)倒塌的臨界變形還有一定的距離，震后能夠修復(fù)，震時緊急救援車還可以通過。為實(shí)現(xiàn)公路橋梁的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)，一般可以采用三水準(zhǔn)的方法進(jìn)行抗震設(shè)防。設(shè)防水準(zhǔn)以及相應(yīng)的性能目標(biāo)如下表：

1.2二階段設(shè)計(jì)

公路橋梁的抗震規(guī)范征求意見的稿擬中，所采用的二級設(shè)防，二階段設(shè)計(jì)是滿足“小震不壞，大震不倒”這一目標(biāo)的，認(rèn)為“中震可修”是自動滿足的。所以，我國當(dāng)前實(shí)際上應(yīng)用的同公路橋梁抗震規(guī)范擬稿中的提議是一致的，即：在公路橋梁的抗震設(shè)計(jì)中，均采用二級設(shè)防，二階段設(shè)計(jì)的方法，但是二者的二級設(shè)防，二階段設(shè)計(jì)的內(nèi)容是不完全相同的，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，為了能夠保證結(jié)構(gòu)的抗震安全性，所采取的二級設(shè)防、二階段設(shè)計(jì)，實(shí)際上滿足了“中震不壞、大震不倒”的目標(biāo)，而“小震不壞”這一目標(biāo)會自動滿足。

2.公路橋梁抗震設(shè)防的重要性以及使用功能分類

2.1建筑抗震設(shè)防重要性的分類

根據(jù)建筑對社會、政治、經(jīng)濟(jì)以及文化的影響程度，將建筑抗震設(shè)防類別的重要性劃分為以下幾類。甲類：重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑，如：大型橋梁，危險品等；抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)計(jì)基本地震加速度值A(chǔ)的要求，其值應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評價結(jié)果確定，當(dāng)0.05g≤A≤0.3g時，應(yīng)該按照0.1g≤A≤0.4g的要求；當(dāng)A=0.4g時，應(yīng)該按照A>0.4g的要求。乙類：地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑，如：醫(yī)院，發(fā)電廠等；抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)計(jì)基本地震加速度值A(chǔ)的要求，當(dāng)0.05g≤A≤0.3g時，應(yīng)該按照0.1g≤A≤0.4g的要求。丙類：一般的建筑，如：一般的民用或工業(yè)建筑；抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)符合本地區(qū)抗震設(shè)計(jì)基本地震加速度值A(chǔ)的要求。丁類：抗震次要建筑，如：一般倉庫；抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)符合本地區(qū)抗震設(shè)計(jì)基本地震加速度值A(chǔ)的要求，設(shè)計(jì)基本地震加速度值A(chǔ)減半，但最小值不得小于0.05g。

依據(jù)建筑物重要性來確定的抗震設(shè)防類別，決定了建筑抗震設(shè)計(jì)所采用的地震帶來的損壞的大小以及應(yīng)該采取的抗震措施的等級，而且地震的作用隨著抗震設(shè)防類別的差異，可以在設(shè)計(jì)基本地震加速度值得基礎(chǔ)之上成倍的增加。這種把地震的作用同抗震措施分開，并且采用不同的設(shè)計(jì)基本地震加速度值的方法，既不利于工程師進(jìn)行應(yīng)用，也是與實(shí)際情況不符的。

2.2公路橋梁抗震設(shè)防重要性的分類

根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，城鎮(zhèn)的交通設(shè)施抗震設(shè)防分類如下：

（1）在交通網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)關(guān)鍵的地位，并且承擔(dān)較大的交通量的大跨度橋歸為甲類。

（2）處在交通樞紐的其他橋梁歸為乙類。

依據(jù)上述分類標(biāo)準(zhǔn)，多空跨徑總長在1000米以上的，或者單孔跨徑達(dá)150米以上的橋梁應(yīng)劃為甲類；大、中、小橋梁則應(yīng)為乙類。

2.3公路橋梁的使用功能分類

公路橋梁抗震設(shè)計(jì)中，不僅能夠控制結(jié)構(gòu)的破壞，還要考慮震時確保橋梁的使用功能正常的發(fā)揮。公路橋梁抗震按照其使用功能可劃分為四類，一類：地震時或地震后使用功能不能中斷的橋梁。二類：地震后使用功能必須在短期內(nèi)恢復(fù)的橋梁；對震后運(yùn)行起關(guān)鍵作用的橋梁。三類：地震后使用功能不須在短期內(nèi)恢復(fù)的橋梁。四類：地震時可以倒塌的橋梁。

3.公路橋梁抗震設(shè)防的標(biāo)準(zhǔn)

地震作用下的公路橋梁的危害程度是由公路橋梁所在場地的危險性以及橋梁的結(jié)構(gòu)的易損性決定的。公路橋梁工程師通過對工程所在場地的地震危險性進(jìn)行分析，然后按照橋梁結(jié)構(gòu)在地震的作用下可接受的危害程度，采用合理的結(jié)構(gòu)體系以及抗震構(gòu)造措施?？拐鹪O(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的確立，不僅僅是結(jié)構(gòu)的安全問題，還包括設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念、國家的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素。考慮到我國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)水平，參考國內(nèi)外的同類型公路橋梁的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，建議公路橋梁特大橋的抗震設(shè)防地震的概率是一百年超過百分之十；特大橋的引橋與大中小橋的抗震設(shè)防地震的概率水平是五十年超過百分之十。

4.總結(jié)

本文對橋梁的使用功能以及抗震設(shè)防重要性等因素，進(jìn)行了討論與分析，利用抗震設(shè)計(jì)類別來表達(dá)抗震設(shè)防的標(biāo)準(zhǔn)，并對現(xiàn)有的公路橋梁抗震的規(guī)范提出了修正的建議。 [科]

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