強震地區城市高架橋梁技術經濟指標分析

徐云雷

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

0 引言

我國位于兩條地震帶上，是世界上地震多發國家之一，近年來根據工程實踐表明，對橋梁結構進行必要的抗震設計是減輕地震災害、防止工程造價失控的積極有效的措施。因此加強橋梁結構的抗震措施就顯得十分必要和迫切。

1 項目背景

海秀快速路工程位于海口市中心城區，貫通海口市主城區東西方向，是海口城市干道骨架網中的主骨架之一。工程全線采用高架橋梁的結構形式，西起長濱路，向東沿海盛路、海秀路線位，依次跨越綠色長廊、五源河、永萬西路、港澳大道、永萬東路、秀英溝、秀英大道、金鼎路、丘海大道、中心十號路、世貿南路、僑中路、南沙路、龍昆路等相交道路和河道，與現狀的國興大道相接，路線全長約14.3 km，主線橋梁總長13.4 km。橋梁工程建安投資費用約為33億元。

根據現行《中國地震動參數區劃圖》，海口市處于8度0.3 g地震帶高烈度區（汶川為8度0.2 g），為我國大陸地震烈度最高的省會城市。根據《海秀快速路（一期）工程場地地震安全性評價報告》地震更為不利，部分場地的地震動峰值加速度甚至達到了0.35 g。大部分場地地震荷載比規范大了將近一倍以上，達到甚至超過了規范設定的9度區地震荷載。因此該工程的抗震設計顯得尤為重要，成為控制設計與造價的關鍵因素。

2 抗震設計依據、原則及成果

2.1 抗震設計依據、原則

該工程抗震設計主要依據我國新頒布的兩本橋梁抗震設計規范：《城市橋梁抗震設計規范》（CJJ 166-2011）和《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B02-2008）。結構工程抗震設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，為乙類抗震設防標準[1-2]。

2.2 抗震設計對經濟指標的影響

2.2.1 減隔震支座

由于該工程所處場地地震烈度較大，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。普通支座沒有自恢復力，墩梁之間將發生較大殘余位移，引發落梁風險。即使未落梁需將梁體頂推回位結構才能恢復正常使用。因而無法滿足規范規定的小震下結構立即使用的設防要求。

此外，采用普通支座，無法釋放地震力。大震情況下，固定墩承受巨大地震力，將比常規增加50%以上體量。既不經濟也不美觀。相比常規同類橋梁，工程造價增加約20%，且破壞形態仍然不可預計。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計后，減隔震支座造價增加3%～5%，比通過增加結構尺寸和配筋形式抵抗地震力，工程投資節約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。兩種支座優缺點比較，見表1所列。

結論：根據該工程《安評報告》進行驗算，兩種支座方案均能滿足規范要求,采用雙曲面支座減隔震效果好，下部結構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構，且經濟壽命優于鉛芯橡膠支座，故推薦采用雙曲面減隔震支座。

表1 兩種支座優缺點比較表

2.2.2 限位與防落梁裝置

鑒于該工程目前為國內同類城市高架工程中地震作用最大的項目，抗震構造措施亦為規范要求的最高級別，故結合目前正在進行的抗震科研工作及相關設計規范要求需設置三向限位擋塊（見圖1），同時在伸縮縫處設置防止落梁裝置，作為橋梁抗震防倒塌的最后一道防線。與低烈度地區橋梁采用的縱橫向擋塊相比，增加投資約8 000萬元。

圖1 標準段中墩三向復合擋塊立面、側面圖

2.2.3 構造措施

（1）為使下部結構在大震下不倒塌，加強立柱的箍筋配置。下部結構的配筋量略大于常規同類橋梁。下部結構鋼筋含量增加約10%。

（2）為滿足規范關于減隔震設計的構造要求，須設置滿足減隔震設計相應的構造措施，如：橫梁需要局部加寬及近端橫梁處底板局部加厚，立柱頂擴大頭尺寸須適當加大，以滿足地震下支座大位移的需要。

由以上兩項，在構造措施上增加投資約7 000萬元。

2.2.4 伸縮裝置

針對該工程特點，伸縮裝置應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，誘導伸縮裝置指定構件破壞，伸縮裝置遵從破壞后簡易搶修可滿足應急交通，永久修復時易修復工期短的原則，該工程采用環保減噪型多向抗震伸縮縫設計。增加投資約2 000元。

3 高架橋梁建安工程費用分析

3.1 海秀路工程造價經濟指標與其他城市同類工程比較（見表2）

表2 同類工程造價經濟指標比較表（單位：元/m2）

3.2 建安工程費用分析

（1）由上表可知，海秀路工程橋梁平米指標比低烈度區同規模高架橋梁略高（5%～10%），主要是由于海秀高架設計需滿足現行抗震規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，強震地區高架橋梁的抗震設計在高架橋梁的投資控制中起到了重要的作用。

[1] CJJ 166-2011，城市橋梁抗震設計規范[S].

[2] JTG/T B02-2008，公路橋梁抗震設計細則[S].

[3] 上海市政工程設計研究總院.南通市東方大道工程初步設計概算[Z].

[4] 上海市政工程設計研究總院.上海市申江路高架工程初步設計概算[Z].