從第17屆世界地震工程大會看橋梁抗震研究的近期進(jìn)展

李紅旭，黃勇，郭恩棟

（1.中國地震局工程力學(xué)研究所地震工程與工程振動重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150080；2.地震災(zāi)害防治應(yīng)急管理部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150080）

引言

第17屆世界地震工程大會（The 17th World Conference on Earthquake Engineering，17WCEE），于2021年9月27日至10月2日，在日本仙臺召開，是繼第2屆（1960年）和第9屆（1988年）之后，第3次在日本舉辦，會議使用語言為英語。世界地震工程大會，每四年舉辦一次，受全球范圍內(nèi)新冠肺炎疫情的影響，原定于2020年召開的17WCEE推遲了1年舉辦，并采用線下和線上混合的形式，開展了現(xiàn)場報告、遠(yuǎn)程報告和錄像報告。17WCEE的主題是：“走向抗災(zāi)韌性社會（Towards Disaster Resilient Society）”。17WCEE參會文章共有約3 000篇，比上屆多出近900篇，參會人員包括來自70多個國家和地區(qū)的地震工程界人士，參會注冊人數(shù)超過3 000人。世界地震工程大會，是全世界范圍內(nèi)地震工程領(lǐng)域最高層次的國際學(xué)術(shù)會議，旨在展示和交流地震工程領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究的最新成果，參會文章可以在一定程度上反映當(dāng)前地震工程領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展情況。

黃勇等［1］針對第16屆世界地震工程大會（16WCEE）中關(guān)于橋梁抗震研究的文章，進(jìn)行了分類整理，并提出了一些體會。文中將結(jié)合黃勇等［1］的研究方法，針對17WCEE中關(guān)于橋梁抗震研究的文章，進(jìn)行分類并與16WCEE文章的數(shù)量規(guī)模進(jìn)行對比研究，還將介紹17WCEE中關(guān)于橋梁抗震研究文章的主要內(nèi)容，以探討橋梁抗震領(lǐng)域近期的研究進(jìn)展，進(jìn)而探究橋梁抗震研究未來發(fā)展的熱點(diǎn)方向。

1 橋梁抗震文章統(tǒng)計(jì)

17WCEE的報告形式包括：口頭報告和張貼報告。在17WCEE中，與橋梁相關(guān)的文章約有120篇，其中，口頭報告，主要集中在：橋梁抗震性能、橋梁隔震和控制、橋梁評估和加固、橋梁和基礎(chǔ)設(shè)施等4個專題中；張貼報告，主要集中在：抗震設(shè)計(jì)和易損性分析、試驗(yàn)研究、抗震裝置的反應(yīng)、近斷層反應(yīng)和土結(jié)相互作用、橋梁和特殊結(jié)構(gòu)的評估與加固、大跨度橋梁和拱橋、橡膠支座的特點(diǎn)等7個專題中。此外，還有一些橋梁相關(guān)文章，分散在區(qū)域地震風(fēng)險和韌性評估、海嘯災(zāi)害、恢復(fù)和韌性、各種抗震加固方法、低損傷韌性結(jié)構(gòu)、機(jī)器學(xué)習(xí)等專題中。在17WCEE中，與橋梁相關(guān)的專題分會場的會議主題、報告編號及報告數(shù)量，見表1。

表1 17WCEE與橋梁相關(guān)的專題分會場Table 1 Special topic of branch venues about bridge in the 17WCEE

為了便于與16WCEE開展對比研究，文中在研究17WCEE文章時，將結(jié)合黃勇等［1］對橋梁抗震領(lǐng)域文章的分類方式，按照橋梁抗震相關(guān)專題報告的主要研究內(nèi)容，分為：減隔震裝置、橋梁地震反應(yīng)分析、橋墩的抗震性能、橋梁易損性、橋梁相關(guān)試驗(yàn)、橋梁抗震驗(yàn)算用地震動的選取與合成、其他橋梁相關(guān)研究等幾大類。17WCEE的文章分類及各分類的占比，如圖1所示。16WCEE和17WCEE中橋梁相關(guān)文章的研究方向分類對比，如圖2所示。

圖1 橋梁相關(guān)文章的分類及占比Fig.1 Classification and proportion of the papers about bridge

圖2 最近兩屆世界地震工程大會橋梁相關(guān)文章研究方向的對比Fig.2 Comparison of the papers about bridge for different research directions between the two latest WCEEs

從圖1和圖2（b）可以看出，減隔震裝置、橋梁地震反應(yīng)分析、橋墩的抗震性能、橋梁易損性，這4類研究文章在兩屆世界地震工程會議中，均占有較大的比重。從圖2可以看出，與16WCEE相比，在17WCEE橋梁相關(guān)文章中，減隔震裝置、試驗(yàn)、其他研究，這3類研究文章的數(shù)量占比有所增加；橋墩抗震性能、地震反應(yīng)分析、地震動，這3類研究文章的數(shù)量占比有所減少；易損性研究文章的數(shù)量占比變化不大。與16WCEE相比，17WCEE橋梁相關(guān)文章的研究方向，分布更為均勻，其他研究的文章也占有較大比例，這說明，橋梁抗震領(lǐng)域的研究方向，越來越趨于平衡和廣泛，這有利于橋梁抗震研究的全面發(fā)展。另外，從圖2（a）可以看出，從橋梁相關(guān)文章的總數(shù)量來看，16WCEE關(guān)于橋梁文章約有80篇，而17WCEE關(guān)于橋梁文章達(dá)到120篇，17WCEE關(guān)于橋梁文章數(shù)量比16WCEE多了將近一半。

2 主題（特邀）報告中關(guān)于橋梁抗震的內(nèi)容

2.1 橋梁的抗震設(shè)計(jì)、維修與加固研究

日本國土技術(shù)政策綜合研究所Hoshikuma研究員的特邀報告［2］，題目為：《日本公路橋梁的抗震設(shè)計(jì)、加固及維修（Seismic Design，Retrofit and Repair of Road Bridges in Japan）》。首先，報告介紹了日本公路橋梁的抗震設(shè)計(jì)和維修加固的歷史發(fā)展過程。然后，報告介紹了2011年東日本大地震和2016年日本熊本地震造成的橋梁震害現(xiàn)象，并指出，這兩次地震中很多橋梁的嚴(yán)重?fù)p壞，都是由海嘯和地面破壞造成的；結(jié)合橋梁修復(fù)的實(shí)際案例，闡釋了考慮海嘯和地面破壞作用的設(shè)計(jì)理念對規(guī)范修訂的影響。最后，根據(jù)橋梁損壞的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，報告對橋梁抗震的方法提出了建議：（1）路線的規(guī)劃，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離海嘯和地面破壞嚴(yán)重的區(qū)域；（2）橋梁設(shè)計(jì)時，應(yīng)多設(shè)置冗余結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，以最大限度地減少海嘯和地面破壞對橋梁性能的影響；（3）應(yīng)多設(shè)置韌性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，以加快橋梁震后功能的恢復(fù)速度；（4）改進(jìn)路網(wǎng)在不可預(yù)見的極端地震事件中的抗震性能。

2.2 橋梁地震易損性、韌性與多災(zāi)害研究

新西蘭坎特伯雷大學(xué)Palermo教授的主題報告［3］，題目為：《橋梁地震易損性、韌性與多災(zāi)害研究（Seismic bridge vulnerabilities，resilience and multi-hazards）》。首先，報告以新西蘭2011年Canterbury地震和2016年Kaikoura地震中橋梁的震害特點(diǎn)為例，討論了在地震及土體液化和滑坡等次生災(zāi)害的作用下，結(jié)構(gòu)形式的魯棒性、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的冗余度以及結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的可預(yù)測性。接著，報告討論了橋梁抗震理念向韌性系統(tǒng)（resilience system）和恢復(fù)極限狀態(tài)（recovery limit states）轉(zhuǎn)變的必要性，以及目前的研究進(jìn)展。然后，報告介紹了2016年新西蘭在連接基督城的Wigram和Magdala之間的橋梁上，應(yīng)用韌性提升理念，設(shè)計(jì)了無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力筋與墩底埋置可替換耗能裝置結(jié)合的搖擺機(jī)制橋墩。最后，報告討論了多災(zāi)害、結(jié)構(gòu)老化和氣候改變等因素，對橋梁韌性提出的挑戰(zhàn)。

上述主題（特邀）報告，在一定程度上代表了橋梁抗震研究的前沿動態(tài)，為未來相關(guān)研究奠定了基礎(chǔ)，對未來橋梁抗震的研究具有一定的指導(dǎo)意義。

3 專題報告中關(guān)于橋梁抗震的內(nèi)容

針對17WCEE文章中，關(guān)于橋墩的抗震性能、地震保護(hù)裝置、地震反應(yīng)分析、易損性、斜拉橋、拱橋和曲線橋等幾個相對熱門的橋梁抗震研究方向，本章將進(jìn)行詳細(xì)介紹和分析。

3.1 橋墩抗震性能研究

橋墩，是橋梁最為關(guān)鍵的構(gòu)件之一，它可以決定橋梁在地震荷載下的整體性能［4］，橋墩抗震性能的研究，對提升橋梁的整體抗震性能至關(guān)重要。

在17WCEE文章中，關(guān)于橋墩抗震性能的主要研究對象，包括：預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩、鋼管橋墩和空心截面鋼筋混凝土橋墩等。采用的研究方法通常是：數(shù)值模擬、擬靜力試驗(yàn)和振動臺試驗(yàn)等［1］方法。

預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩，具有天然的連接縫，地震作用下，通過在連接縫處形成塑性鉸或在連接縫處安裝耗能裝置，可以起到耗能的作用；在橋墩修復(fù)時，可以僅修復(fù)或替換部分破壞的節(jié)段，而保留其他完好的節(jié)段。此外，與整體現(xiàn)澆式橋墩相比，預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩，更適合應(yīng)用在希望快速建造的橋梁、以及施工現(xiàn)場不便于大體積澆筑的橋梁中。因此，預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩，具有施工速度快、交通影響小、抗震性能好和修復(fù)經(jīng)濟(jì)便利等優(yōu)點(diǎn)，得到了業(yè)界的關(guān)注，使用預(yù)制節(jié)段橋墩的加速施工橋梁技術(shù)，在中低地震活動區(qū)被廣泛采用［5－6］。

預(yù)制拼裝橋墩，如果連接方法適當(dāng)，可以形成搖擺墩，使其成為低損傷、自復(fù)位結(jié)構(gòu)構(gòu)件，滿足可恢復(fù)性設(shè)計(jì)的理念［1］。搖擺橋墩，是一種重要的橋墩抗震理念和形式。混合搖擺橋墩，也稱為耗能控制搖擺橋墩或連接系統(tǒng)，在橋梁行業(yè)中越來越受歡迎。混合搖擺橋墩的主體，通常是預(yù)制混凝土橋墩，采用后張法與基礎(chǔ)和蓋梁連接，在搖擺界面處設(shè)有耗能裝置或耗能桿。在該抗震設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，為避免應(yīng)變集中，鋼筋束和橋墩混凝土不粘合或部分粘合，耗能桿在搖擺界面附近不與混凝土粘合；主筋提供自復(fù)位力，以減少結(jié)構(gòu)永久變形和耗能桿的屈服，進(jìn)而提高結(jié)構(gòu)的抗震耗能能力［7］。

在16WCEE文章中，預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩，就是橋梁抗震領(lǐng)域的熱門研究方向，在17WCEE文章中，熱度不減，許多文章針對預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩，開展了相關(guān)研究。在17WCEE文章中，針對預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩的研究，包括：橋墩的抗震機(jī)理［7－8］、形式優(yōu)化改進(jìn)［9－10］以及新材料的應(yīng)用［11］等內(nèi)容。

按照連接縫部位不同，Yang等［12］將預(yù)制混凝土橋墩分為：Non-emulative連接橋墩（墩身有連接縫、墩底不插入承臺、墩和承臺連接縫在承臺外，非整體澆筑橋墩）、Emulative連接橋墩（墩身無連接縫、墩底插入承臺、墩和承臺連接縫在承臺內(nèi)，整體澆筑橋墩）和Hybrid連接橋墩（墩身有連接縫，墩底插入承臺，墩和承臺連接縫在承臺內(nèi)，混合澆筑橋墩）等3類橋墩，如圖3所示，并通過有限元模擬，對比分析了這3類預(yù)制混凝土橋墩系統(tǒng)的性能，研究了預(yù)制節(jié)段之間的連接縫位置對橋墩抗震性能的影響。

圖3 預(yù)制混凝土橋墩不同連接縫位置示意圖［12］Fig.3 Precast concrete piers with different positions of connections［12］

Liang等［13］又將Non-emulative連接橋墩分為：純搖擺（Purely Rocking）橋墩、混合搖擺（Hybrid Rocking）橋墩和滑動搖擺（Sliding Rocking）橋墩等3類橋墩，并通過數(shù)值模擬，進(jìn)行偽動力循環(huán)加載，評估了這3類Non-emulative連接橋墩的抗震性能差異。針對Non-emulative連接橋墩，Xu等［6］通過實(shí)驗(yàn)室擬靜力試驗(yàn)，研究了橋墩與承臺采用灌漿套筒連接和采用超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，UHPC）連接這2種連接方法對橋墩抗震性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：2種不同連接方法的結(jié)構(gòu)，抗震性能均能滿足要求，但是，2種連接的結(jié)構(gòu)破壞模式不同，采用灌漿套筒連接的預(yù)制橋墩的破壞模式為鋼筋斷裂，采用超高性能混凝土連接的預(yù)制橋墩的破壞模式為在連接區(qū)域上方的普通核心混凝土被壓碎。

在17WCEE關(guān)于橋墩抗震性能的文章中，研究的橋墩的截面形狀和材料，多種多樣。17WCEE文章研究的橋墩類型，主要包括：鋼管搖擺橋墩［14－15］、鋼管混凝土搖擺橋墩［16］、帶有鋼筋混凝土網(wǎng)的鋼管混凝土橋墩（concrete filled steel tubular built-up column with RC web，CFST－RC）［17］、空心矩形截面鋼管橋墩［18］、空心圓形截面鋼筋混凝土橋墩［19］、剛構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土空心橋墩［20］、圓形截面和矩形截面鋼筋混凝土橋墩［21］和素混凝土橋墩［22］等截面形式的橋墩。

在17WCEE中，關(guān)于橋墩震后維修加固的方法，也不盡相同。Miyahara等［20］提出了使用高流動性混凝土填充修復(fù)的方法，Soberón等［23］對比研究了使用混凝土、鋼、碳纖維外殼等3種橋墩加固的方法，Takahashi等［24］提出了使用可更換塑性鉸外殼的橋墩維修的概念。

此外，通過擬合計(jì)算，Julian等［25］提出了鋼筋混凝土橋墩位移能力與墩高的關(guān)系公式。Rai等［26］通過數(shù)值模擬，分析了城市軌道交通用高架橋C形立面橋墩的地震易損性。

3.2 地震保護(hù)裝置性能研究

地震保護(hù)裝置，是特殊的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在地震作用時，往往先于結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞，發(fā)生彈塑性形變，起到減震耗能的作用，震后通?？梢愿鼡Q。地震保護(hù)裝置，是專門為抗震而設(shè)置的，是結(jié)構(gòu)抗震的特色構(gòu)件，在橋梁抗震領(lǐng)域具有重要的地位，得到了抗震領(lǐng)域的廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。地震保護(hù)裝置，一般包括：阻尼器、隔震裝置、防落梁裝置和加入新材料實(shí)現(xiàn)地震保護(hù)等措施。

阻尼器，對于建筑物減震耗能的作用顯著。17WCCE中的一些文章［27－31］，研究了不同種類的阻尼器自身的性能以及阻尼器在結(jié)構(gòu)中發(fā)揮的減震作用。

橋梁隔震裝置，一般包括：支座和隔震器。在17WCEE文章中，關(guān)于支座的文章［32－43］，主要是從支座自身的力學(xué)性能、破壞機(jī)理、本構(gòu)關(guān)系、布設(shè)位置、損傷識別以及支座對橋梁地震響應(yīng)的影響等方面開展研究。橋梁的隔震器，通常是由彈性材料（例如：氯丁橡膠、天然橡膠、高阻尼橡膠）和增強(qiáng)材料交替層制成的彈性裝置［44］。在17WCEE文章中，關(guān)于隔震器的設(shè)計(jì)和研究，包括：非粘合纖維增強(qiáng)彈性隔震器（unbonded fiber reinforced elastomeric isolator，U-FREI）［45］、“V型連接器”［46］、曼斯納格（Mesnager）鉸［47］等隔震器，Matsuzaki［48］還研究了強(qiáng)地震動作用下隔震橋梁的地震反應(yīng)特性、以及隔震器和橋墩極限承載力的關(guān)系。

關(guān)于防落梁裝置的研究，在17WCEE文章中，Iwatsubo等［49］和Yuan等［50］研究了盤繞拉索限位器（coiled cable restrainer，CCR），Sun等［51］分析了帶有防落梁系統(tǒng)的曲梁橋的非線性地震響應(yīng)情況。

使用新材料，也可以實(shí)現(xiàn)地震保護(hù)作用。在17WCEE文章中，用于實(shí)現(xiàn)地震保護(hù)作用的新材料，包括：形狀記憶合金（shape memory alloy，SMA）［52－54］、碳纖維增強(qiáng)聚合物（carbon fiber reinforced polymer，CFRP）［55］、高性能纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合（high-performance fiber-reinforced cementitious composites，HPFRCC）材料［56］等新材料。

此外，Hino等［57］研究了地梁對橋梁的地震保護(hù)作用，Chen等［58］提出了采用串并聯(lián)慣性系統(tǒng)（series-parallel inerter system，SPIS），來防止具有搖擺基礎(chǔ)的高墩產(chǎn)生過大的搖擺角。Huber等［59］還介紹了應(yīng)用于墨西哥城際軌道交通橋TOLUCA高架橋的阻尼器、隔震器和連接系統(tǒng)等抗震保護(hù)裝置。

3.3 橋梁地震反應(yīng)分析

橋梁地震反應(yīng)，可以直接反映橋梁在地震期間的運(yùn)動情況。橋梁地震反應(yīng)分析，是研究橋梁抗震能力的基礎(chǔ)，也是驗(yàn)證橋梁抗震措施有效性的重要手段。有限元數(shù)值模擬，是進(jìn)行橋梁地震反應(yīng)分析的重要方法。在17WCEE中，很多文章都是通過有限元數(shù)值模擬，研究橋梁的地震反應(yīng)情況，進(jìn)而深入探究一些更為復(fù)雜的問題。

基于有限元數(shù)值模擬開展橋梁地震反應(yīng)分析，Dallaire等［60］評估了阻尼比和阻尼修正系數(shù)對典型公路橋梁地震反應(yīng)的影響；Martinez等［61］對比了不同阻尼模型下橋梁地震響應(yīng)的差異，研究了粘性阻尼模型假設(shè)對多跨橋梁地震非線性分析的影響；Betancour等［62］通過對4座懸臂施工橋梁抗震性能的對比，研究了基于位移和基于力的設(shè)計(jì)方法的差異；Motamedi等［63］模擬了橋梁在不同損傷狀態(tài)下的頻率及力的重分布情況；Wang等［64］驗(yàn)證了其開發(fā)的基于能力的非彈性位移譜；Aldea等［65］研究了橋臺和主梁方向存在斜角的橋梁的地震響應(yīng)行為；Scott等［66］研究了標(biāo)準(zhǔn)橋墩和標(biāo)準(zhǔn)橋梁的地震響應(yīng)對輸入?yún)?shù)值的敏感性在SAP/CSiBridge和OpenSees有限元軟件中存在的差異以及差異產(chǎn)生的原因。

土結(jié)相互作用或水結(jié)相互作用，對橋梁的地震反應(yīng)有一定的影響。在17WCEE文章中，一些研究［67－70］考慮了土結(jié)相互作用的影響。Dong等［71］考慮了水結(jié)相互作用的影響。

橋梁的地震反應(yīng)分析，可以揭示實(shí)際震害的發(fā)生機(jī)理。在17WCEE中的一些文章，針對2016年日本熊本地震中的公路橋梁的震害現(xiàn)象［72］、大切－大橋（Ohkirihata Bridge）支座的破壞現(xiàn)象［73］、田原山大橋（Tawarayama Bridge）主梁與橋臺碰撞以及支座破壞的現(xiàn)象［74］，針對2018年0206花蓮地震中的橋梁震害現(xiàn)象，進(jìn)行了橋梁地震反應(yīng)分析，討論了震害現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)理［75］。

此外，Mackie等［76］數(shù)值模擬了橋臺在地震作用下的力－位移本構(gòu)關(guān)系和地震響應(yīng)情況。Clemente等［77］采用力學(xué)方法，研究了在水平地震荷載作用下，兩跨砌體拱橋在拱圈和橋墩形成塑性鉸的倒塌機(jī)理。

3.4 橋梁地震易損性分析

對于結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)的抗震性能的概率性評價來說，地震易損性分析，具有壟斷性地位，常常作為一種評價結(jié)構(gòu)抗震能力的方法，廣泛應(yīng)用于橋梁抗震研究的很多領(lǐng)域中。

在17WCEE文章中，橋梁地震易損性研究的對象，主要包括：構(gòu)件［44，78］、橋梁［8，53，58，79－82］、橋梁所在交通網(wǎng)絡(luò)［83－85］等。一些文章［45，86－88］在開展地震易損性研究時，還重點(diǎn)考慮了土結(jié)相互作用。

此外，Kappos等［89］開發(fā)了用于評估普通橋梁和加固后橋梁易損性的在線數(shù)據(jù)庫和軟件。

3.5 斜拉橋、拱橋、曲線橋的抗震研究

在17WCEE中，一些文章開展了斜拉橋的抗震研究。通過數(shù)值模擬，Berton等［90］對法國的Saint Nazaire大橋、Utsunomiya等［91］對坐落于日本東京灣的Tsurumi Tsubasa大橋，進(jìn)行了地震反應(yīng)分析和特性研究。Zhong等［92］通過實(shí)驗(yàn)室加載試驗(yàn)，研究了斜向阻尼器系統(tǒng)（oblique damper system，ODS）的力學(xué)性能，并將斜向阻尼器系統(tǒng)應(yīng)用在了中國的武漢長江二橋高速公路大橋上。日本的Shin Nakagawa大橋在2011年東日本大地震中發(fā)生了損壞并在震后進(jìn)行了修復(fù)和加固，Siringoringo等［93］基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，對該修復(fù)后的橋梁開展了連續(xù)的地震響應(yīng)監(jiān)測，并分析了監(jiān)測記錄。此外，Soberón等［94］研究了某斜拉橋橋塔的延性性能。Wang等［95］總結(jié)了大跨度橋梁橋塔的分析常用方法，包括：增量動力分析法（incremental dynamic analysis，IDA）、模態(tài)推覆分析法（modal pushover analysis，MPA）和適應(yīng)性推覆分析法（adaptive pushover analysis，APA）；基于等效位移原理（equal displacement principle），提出了更為高效、穩(wěn)定和合理的基于位移的推覆分析法（deformation-based pushover analysis，DPA）；采用DPA法，對中國的蘇通大橋混凝土橋塔進(jìn)行了地震響應(yīng)分析。

在17WCEE中，一些文章開展了拱橋的抗震研究。Clemente等［77］進(jìn)行了兩跨砌體拱橋的地震反應(yīng)分析。針對山區(qū)常用的具有鋼橋面板的拱橋，Wang等［96］研究了拱肋內(nèi)傾角對橋梁抗震性能的影響。

在17WCEE中，一些文章開展了曲線橋的抗震研究。Chao等［97］通過數(shù)值模擬，對曲線橋梁進(jìn)行了抗震性能評價。Seo等［84］完成區(qū)域尺度的曲線橋梁地震易損性量化工作，研究了橋梁地震敏感性以及各種參數(shù)對地震易損性的影響。Sun等［51］對帶有防落梁系統(tǒng)的曲線梁橋，進(jìn)行了非線性地震響應(yīng)分析。Jiao等［98］研究小半徑的曲線橋，在地震作用下的碰撞效應(yīng)。

3.6 其他研究方向

17WCEE的文章，除開展本章介紹的主要研究方向外，還對橋梁抗震的許多其他研究方向進(jìn)行了一定的探索，開展了諸如車橋耦合［99－101］、抗震規(guī)范［102－107］、樁基礎(chǔ)［108－110］、交通網(wǎng)絡(luò)［82，111－112］、地震波［113－115］、海嘯［2，85，116－117］、機(jī)器學(xué)習(xí)［4，118－119］等與橋梁抗震相關(guān)的研究。

此外，Dong等［120］基于單自由度（single-degree-of-freedom，SDOF）系統(tǒng)的非線性動力學(xué)分析，研究了在近斷層脈沖型地震動作用下，具有旗形（flag-shaped，F(xiàn)S）滯回模型的自復(fù)位結(jié)構(gòu)的延性需求譜的一般特征，以及結(jié)構(gòu)特征對延展性需求譜的影響；Rashidov等［121］簡單介紹了烏茲別克斯坦橋梁總體情況和其使用的橋梁健康監(jiān)測方法；Hernández等［122］進(jìn)行了一系列現(xiàn)場測試，估計(jì)了土體的主要振動頻率、頻散曲線和剪切波速度剖面，并使用頻率分析和隨機(jī)子空間識別（stochastic subspace identification，SSI）方法，估計(jì)了橋梁的模態(tài)頻率和模態(tài)振型。

4 對未來橋梁抗震研究的啟示

通過對17WCEE文章的梳理和研讀，結(jié)合近些年來地震工程領(lǐng)域的研究進(jìn)展情況，綜合看來，橋梁抗震研究仍然會是工程抗震領(lǐng)域的重要研究議題之一，其研究熱點(diǎn)會與時俱進(jìn)。未來橋梁抗震的研究熱點(diǎn)，可能包括：可恢復(fù)性技術(shù)、新材料、舊橋維修加固、全壽命周期、區(qū)域（路網(wǎng)）整體性、高新科技、將建筑工程抗震方法引入橋梁工程抗震中、計(jì)算機(jī)模擬多于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、多災(zāi)耦合與多荷載耦合等與橋梁抗震相關(guān)的研究，下面將對這些研究方向展開討論。

（1）可恢復(fù)性技術(shù)?；A(chǔ)設(shè)施的抗震能力和可恢復(fù)性，是下一代先進(jìn)工程結(jié)構(gòu)的主要關(guān)注點(diǎn)?？拐鸾Y(jié)構(gòu)可恢復(fù)性技術(shù)，包括：搖擺結(jié)構(gòu)、自復(fù)位結(jié)構(gòu)和便于更換部件結(jié)構(gòu)。在工程實(shí)踐中，有時還會選擇2種或2種以上的可恢復(fù)性技術(shù)相結(jié)合使用［27］。新的可恢復(fù)結(jié)構(gòu)形式和可更換部件，對橋梁抗震性能的提高將起到?jīng)Q定性作用，但從目前進(jìn)展來看，可恢復(fù)結(jié)構(gòu)形式和可更換部件的種類還不多。正是因?yàn)槿绱耍苫謴?fù)性技術(shù)，在近年來和未來的一段時間里，都是較為重要和熱點(diǎn)的橋梁抗震研究內(nèi)容之一。

（2）新材料。近年來，新材料不斷研發(fā)，給整個科技屆的發(fā)展帶來了新的活力，有時甚至可以帶來顛覆性的革命。短期來看，新材料可以用于可更換部件，改善其在地震作用下的行為和性能。遠(yuǎn)期來看，新材料可能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋、混凝土、鋼材、石材和木材等，使橋梁更加輕便、環(huán)保、耐用、經(jīng)濟(jì)，橋梁抗震性能也可能會有較大的提升。

（3）舊橋維修加固。橋梁，是跨越障礙、構(gòu)建立體交通的重要要素，第二次世界大戰(zhàn)以后，橋梁建設(shè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來，橋梁的數(shù)量和覆蓋范圍，都大幅提升。比如說，近年來，在中國新建的高速鐵路中，橋梁在線路總長中的占比經(jīng)常很高。同時，隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，橋梁抗震規(guī)范也在不斷更新和完善，對橋梁的抗震性能要求水平越來越高?？梢灶A(yù)期，未來會有越來越多的橋梁面臨維修加固和改造升級，如何通過維修使橋梁在震后恢復(fù)使用功能，如何通過加固使橋梁的抗震性能得到提升，將是一個非常有實(shí)際工程意義和有市場潛力的研究內(nèi)容。

（4）全壽命周期內(nèi)的橋梁抗震性能研究。一個橋梁項(xiàng)目的全壽命周期，應(yīng)該包括：設(shè)計(jì)、施工、服役（日常運(yùn)營維護(hù)）、維修加固等不同時間階段。從17WCEE的橋梁抗震文章來看，對于在不同時間階段的橋梁抗震的研究，往往是獨(dú)立的，大部分研究重點(diǎn)也都是服役期的橋梁，對其它時間階段橋梁的抗震研究較少。隨著橋梁全壽命周期鏈的延長以及橋梁全壽命周期監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，未來對全壽命周期內(nèi)的橋梁抗震性能的研究，將逐步全面完善。

（5）區(qū)域（路網(wǎng)）整體性。在路網(wǎng)中，橋梁往往只占一部分，但橋梁又經(jīng)常處于比較關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)位置。在地震中，一座橋梁的交通中斷，往往會導(dǎo)致一整條甚至多條交通線路的中斷，同樣，在地震中，如果一個線路上橋梁以外的其他路段交通發(fā)生中斷，即便橋梁完好，交通也不能正常通行，橋梁的作用也無法發(fā)揮。在未來橋梁抗震的研究中，需要把橋梁放在路網(wǎng)的整體中研究，把整個路網(wǎng)或者一片區(qū)域的整體交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來一起研究。

（6）高新科技在橋梁抗震中的應(yīng)用。在橋梁抗震性能監(jiān)測和震后損傷評估等方面，充分利用高新科技，可以使橋梁抗震工作更為方便和精準(zhǔn)。尤其是衛(wèi)星遙感、無人機(jī)、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)字孿生、BIM、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等高新科技，比較適合應(yīng)用在工作量大、重復(fù)性多、復(fù)雜性高的橋梁抗震研究中。隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，將高新科技應(yīng)用在橋梁抗震研究中，已成為一種趨勢，隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，未來高新科技在橋梁抗震中的應(yīng)用會取得更為創(chuàng)新和實(shí)用的研究成果。

（7）將建筑工程抗震方法引入橋梁工程抗震中。按建筑物用途不同，結(jié)構(gòu)工程往往被細(xì)化為建筑工程和橋梁工程2個分支分別開展研究，而這2個分支的抗震基本原理和思路方法，又都是相通的。例如，建筑工程里的抗震柱和橋梁工程里的抗震橋墩，隔震建筑的隔震支座和橋梁工程的隔震支座等，在抗震原理和方法上，都具有高度的相似性。因此，如果將建筑工程抗震的一些新的方法和理念引入到橋梁工程抗震中，將可能快速推進(jìn)橋梁抗震的研究和發(fā)展。

（8）計(jì)算機(jī)模擬多于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。從17WCEE文章來看，使用計(jì)算機(jī)模擬方法遠(yuǎn)多于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法，這是因?yàn)?，與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)相比，計(jì)算機(jī)模擬，具有經(jīng)濟(jì)、快速、易修改、易重復(fù)、出錯率低等優(yōu)點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬，在橋梁抗震研究中正發(fā)揮著越來越大的作用。目前，橋梁抗震的研究，需要更為精細(xì)和高效的計(jì)算機(jī)模擬方法和軟件。因此，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展，將可能對橋梁抗震研究產(chǎn)生較大的影響和作用。

（9）多災(zāi)耦合、多荷載耦合。地震的發(fā)生，有時會伴隨著火山的噴發(fā)、海嘯的形成、極端氣象等災(zāi)害的發(fā)生，隨著氣候變暖、海平面抬升，地震與其他災(zāi)害同時發(fā)生的可能性加大。此外，在地震發(fā)生時，有時橋梁除了需要承受地震荷載外，可能還要承受其他不可忽略的荷載，例如，施工階段的橋梁承受施工荷載、運(yùn)營階段的橋梁承受車輛荷載和波浪荷載、風(fēng)力較大地區(qū)的橋梁承受風(fēng)荷載、嚴(yán)寒地區(qū)的橋梁承受溫度荷載和流冰荷載、受到車、船等碰撞的橋梁承受沖擊荷載等。從17WCEE文章看，在多災(zāi)耦合、多荷載耦合作用下的橋梁抗震研究，已經(jīng)初具規(guī)模，但還有繼續(xù)深入挖掘和拓展的潛力。

5 結(jié)語

世界地震工程大會，是世界地震工程界規(guī)模最大的學(xué)術(shù)會議交流平臺。17WCEE中，關(guān)于橋梁抗震的文章，在一定程度上代表了該領(lǐng)域近年來的研究進(jìn)展，能夠起到風(fēng)向標(biāo)和指示劑的作用。

文中針對17WCEE中，關(guān)于橋梁抗震方面的論文進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分類，與上一屆會議進(jìn)行了對比研究，同時，分類梳理并介紹了17WCEE中橋梁抗震研究的主要內(nèi)容，對未來橋梁抗震研究可能的熱點(diǎn)方向進(jìn)行了預(yù)測和分析。文中的研究，對橋梁抗震研究未來的發(fā)展將發(fā)揮積極的推動作用。