公路橋梁合理抗震設防理念研究

冉淋淋

(浙江廣廈建設職業技術學院，浙江 金華市東陽 322100)

公路橋梁合理抗震設防理念研究

冉淋淋

(浙江廣廈建設職業技術學院，浙江 金華市東陽 322100)

本文首先指出了我國是地震活動最強烈和地震災害最嚴重的國家之一，強調合理抗震設防對我國橋梁結構的重要性，接著結合以往地震震害的經驗對我國的公路橋梁的合理抗震設防理念進行更加深入的探討研究。本文研究成果將對研究公路橋梁的合理抗震設防理念起到一定的參考作用。

公路橋梁 抗震設防 合理 設防水準 性能目標

在《國家防震減災規劃（2006—2020年）》中明確指出，在世界范圍內，我國是地震活動最強烈和地震災害最嚴重的國家之一。在2008年，我國的四川省汶川縣曾發生了8.0級的地震，導致通往汶川地震災區的全部交通受阻，搶險救災工作無法進行，災區人民遭受了很大的生命財產損失，同時，從事工程抗震研究的工作人員也開始了對此的沉痛的思考。在公路橋梁的設計中，抗震設防是非常重要的因素，抗震設防標準的選取也對橋梁結構的設計與后期使用有很大的影響。在下文中，將結合以往地震震害的經驗，并對國內外的相關抗震規范進行橫向的對比，來對我國的公路橋梁的合理抗震設防理念進行更加深入的探討。

1. 級設防水準與性能目標

橋梁工程的抗震設防的合理安全度所依照的原則是做到經濟與安全兩者的合理平衡。依照橋梁結構的極限狀態設計理論，在進行橋梁結構的設計時，需要同時滿足兩方面的要求，分別是正常使用狀態下的使用性能要求與極限狀態下的安全性要求。針對抗震設防而言，常規結構需要滿足在高概率的小震作用下不出現損壞，能夠達到結構的正常使用功能要求，在小概率的大震發生后，結構不發生倒塌，以達到安全性的需求。因此，針對常規結構而言，依照“小震不壞，大震不倒”的原則同極限狀態設計理論是相協調的。然而，不同的橋梁結構的功能期望也有所不同，所以抗震設防要求要與其實際需要相一致。比如，高等級的橋梁一般承擔著重要的經濟服務功能，如果因小震的影響必須中斷進行搶修，會對本地區的經濟產生很大的影響，所以在進行抗震設防時，要減小其因中、小地震出現損害的概率；對于擔任救災生命線緊急通行任務的橋梁結構，應對“大震不倒”的標準作進一步的提升，執行有條件的可通行性標準，保證抗震救災工作的順利進行。

因橋梁結構在小震與大震作用下的設防目標的重點不同導致其進行設防的重點對象有有所不同。小震作用下的設防重點為橋梁結構的正常使用性能、通行質量與通行成本，因此，其設防的重點對象為高等級的擔負經濟服務功能的橋梁結構；大震作用下就是要確保一般橋梁的安全性能與救災生命線的緊急通行的可通行性，因此，其設防的重點對象是隸屬于救災生命線通行計劃中的所有橋梁。正如之上所言，公路的等級較高并不能說明其整體的震后可通行概率較高，所以，在選擇救災生命線緊急通行線路時，高等級的公路不一定是最好的選擇。因此，從橋梁結構的抗抗震設防需求來看，一座在小震與大震作用下同時達到較高的性能目標需要的橋梁是少見的。

圖1 經驗易損性曲線

圖1為某國家地震研究工作者針對已發生的地震進行研究所作出的經驗易損性曲線。在整理分析不同損傷情況下的易損性曲線，可以總結出橋梁結構的地震易損性表現為以下幾個特點：

（1）在同一失效概率下，橋梁倒塌相對應的場地峰值加速度要比出現輕微損傷時的峰值加速度要高很多，從這一點可以看出，針對橋梁結構本身的抗震特性而言，“小震不壞，大震不倒”兩級設防標準是切實可行的。

（2）橋梁結構從發生輕微損傷，到損傷程度逐漸嚴重，最終迫害的全部工程中，對應的失效概率對場地峰值加速度的敏感程度逐漸減弱，從中可以看出提高抗震設防的加速度水平能夠有效地降低橋梁發生輕微損傷的失效概率，然而對于倒塌的失效概率影響并不大，所以，在小震作用下，依據橋梁的等級不同要選擇不同的重要性修正系數，這種方法對于小震而言是科學合理并行之有效的，而對于大震設防卻并非很必要。

（3）將可修復的中等損傷與輕微損傷、倒塌易損性曲線進行對比，可以看出其與輕微損傷的易損性曲線更接近，這表示對在緊急通行計劃中的橋梁的抗震設計應該進行針對性的研究，因為其受大震下的可修復損傷指標的影響較大。

綜上所述，考慮到設防目標需求與結構抗震性能兩個方面的因素，橋梁結構應選用“小震不壞，大震不倒，救災生命線可通”的抗震設防理念。

2. 梁抗震構造設計的合理分類

針對實際的震害進行調查研究，可以發現地震作用的發生具有一定的偶然性且地震水平也具有一定的隨機性，因此，在橋梁設計時采取一定的抗震構造設計是有很大必要的，抗震構造設計一方面能夠提升結構塑性區的延性能力，另一方面可以避免落梁等震害的發生。抗震構造設計為概念設計中的重要組成部分，其比抗震分析計算更加重要。所以，對于橋梁抗震設防理念而言，針對不同的橋梁提供合理的抗震構造措施設計是非常有必要的。

橋梁結構與一般的建筑結構部有所不同，其質量一般集中于上部結構，同時沒有建筑結構中的墻體來提供側向剛度與承載力，整體有著“頭重腳輕”的特征，所以橋梁結構的基本周期較長。與建筑結構的“強柱弱梁”的抗震設計理念有所不同，橋梁結構按照“彈性梁，塑性墩”進行抗震設計，在強震作用下，墩身會進入明顯塑性狀態，使得結構周期有所延長。這表示橋梁結構與一般建筑結構的地震響應特性有所不同，中、長周期頻段的地震能量對其影響較大。

3. 語

綜上所述，可以總結為以下幾點：

（1）在進行抗震設防時，公路選用較高的重要性修訂系數并不能表示其震后可通行概率會相應的提高，想要做到合理的抗震設防，不僅要針對路網等級，還要考慮到公路所在地區的緊急通行計劃。

（2）橋梁結構在設計時應考慮到當地的設防目標要求以及抗震性能特點，并遵循“小震不壞，大震不倒，救災生命線可通”的抗震設防理念。小震情況下，橋梁等級不同所選用的重要性修訂系數也有所不同，以此來降低經濟正常運行秩序的影響；在大震的情況下，以是否以救災緊急通行線路為標準來依照不倒塌與可修復兩種抗震性能目標進行橋梁的設計與驗算。

（3）針對基本周期為中或者長的橋梁結構而言，是不能僅僅按照場地設防基本烈度來判斷本地區的地震危險性程度的，這種方式存在著一定的不合理性。在設計過程中，應該考慮到基本烈度、特征周期與結構重要性系數三個重要參數，并將這三個參數進行聯合乘積，以此作為控制指標來選擇所需要的抗震構造措施。

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U45

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1007-6344（2015）11-0325-01

冉淋淋，男，1987-04，湖北省松滋市人，浙江廣廈建設職業技術學院教師，西華大學學士，研究方向：橋梁設計