摘 要：結(jié)合中國《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》和歐洲橋梁抗震規(guī)范對地震區(qū)橋梁的抗震設(shè)計進(jìn)行了深入地比較和探討。中國和歐洲的抗震設(shè)計規(guī)范在計算理論、方法、公式、構(gòu)造要求等方面均非常相似，但歐洲規(guī)范總體上體系較為完整、原理性較強、計算公式簡明、抗震構(gòu)造要求細(xì)致、操作性較好，這些方面均值得我們在編制國內(nèi)新的橋梁抗震規(guī)范時參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：橋梁；抗震設(shè)計；歐洲規(guī)范；地震

1 引言

地震會對橋梁結(jié)構(gòu)造成各種破壞，使橋梁部分或完全的失去使用功能，往往造成很大的生命財產(chǎn)損失，所以在全球范圍內(nèi)計算地震風(fēng)險是橋梁設(shè)計中一個必須的步驟。世界各國的橋梁抗震規(guī)范，根據(jù)各自地域性的特點及對地震設(shè)防的不同要求，也是各不相同的，近年來全球范圍內(nèi)的幾次大地震也對橋梁抗震設(shè)計提出了新的要求[1，2]。2008年8月我國發(fā)布了新的《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》（JTG/T B02-01-2008），對《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（JTJ 004-89）進(jìn)行了較大的修改和完善，該細(xì)則由于相對于老規(guī)范改動較大，并且較多地參考、借鑒了國外先進(jìn)的抗震類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對于大多數(shù)橋梁工程師來說，其理解和使用都存在一定困難。本文將主要介紹常規(guī)橋梁抗震設(shè)計中工程師比較關(guān)心的問題，對中國和歐洲抗震規(guī)范進(jìn)行比較和分析，希望能幫助橋梁工程師更好的理解和使用《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》。

2 規(guī)范體系

歐洲的橋梁抗震設(shè)計規(guī)范包括以下3個級別：

2.1 歐洲規(guī)范

歐洲規(guī)范并不按行業(yè)來劃分，也沒有專門的公路橋梁設(shè)計規(guī)范，歐洲只有一套總的工程建設(shè)規(guī)范，涉及到工程建設(shè)的方方面面，適合各類的環(huán)境、氣候、場所等，所有類別的工程均可參照，所以整個系列非常龐大，其中設(shè)計規(guī)范主要分為以下9個系列：

歐洲標(biāo)準(zhǔn)1：計算基礎(chǔ)和對結(jié)構(gòu)的作用力。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)2：混凝土結(jié)構(gòu)的計算。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)3：鋼結(jié)構(gòu)的計算。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)4；鋼～混凝土組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計和測量。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)5：基礎(chǔ)工程的計算。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)6：磚石工程結(jié)構(gòu)的計算。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)7：地質(zhì)技術(shù)的計算。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)8：抗震結(jié)構(gòu)的計算。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)9：鋁合金結(jié)構(gòu)的計算。

歐洲規(guī)范中的抗震設(shè)計規(guī)范是歐洲標(biāo)準(zhǔn)8，又分為5個類別：

第一類別：通用原理，主要內(nèi)容為地震作用力計算原理、結(jié)構(gòu)物的抗震一般規(guī)定、不同材料的特殊規(guī)定、建筑物的加固和修補等，共4冊。

第二類別：橋梁類結(jié)構(gòu)，共1冊。

第三類別：塔、墻、煙囪類結(jié)構(gòu)，共1冊。

第四類別：豎井、水庫、管道類結(jié)構(gòu)，共1冊。

第五類別：地質(zhì)和地基，共3冊。

歐洲規(guī)范的特點是偏重于理論和概念、包容性強，但對于各個行業(yè)而言，缺少細(xì)化的公式和設(shè)計參數(shù)。

2.2 各個國家的抗震設(shè)計規(guī)范

在歐洲規(guī)范的基礎(chǔ)上，各個國家也出版了部分國家規(guī)范，這個級別的規(guī)范并不和歐洲規(guī)范相抵觸，而是依據(jù)歐洲規(guī)范編寫的，只是根據(jù)本國的實際情況進(jìn)行了精減或補充，再加上本國的地區(qū)參數(shù)和特殊抗震要求，一般并不形成一套完整的系列，是對歐洲規(guī)范的有益補充。

2.3 權(quán)威技術(shù)研究部門的抗震設(shè)計指南

這個級別從法律上來說并不屬于設(shè)計規(guī)范，但國外工程界都約定俗成的將權(quán)威技術(shù)研究部門的抗震設(shè)計指南作為設(shè)計規(guī)范來看待。這些設(shè)計指南一般由權(quán)威技術(shù)機構(gòu)出版，是對歐洲規(guī)范在公路橋涵抗震設(shè)計方面的應(yīng)用指導(dǎo)。設(shè)計流程、計算公式、構(gòu)造要求和設(shè)計參數(shù)非常明確和詳細(xì)，具有很強的可操作性。上述3個級別各有側(cè)重，組合在一起后就成為了一個完整的橋梁抗震設(shè)計規(guī)范體系。

國內(nèi)的橋梁抗震設(shè)計規(guī)范目前只發(fā)布了《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》作為行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)，目前正在編寫新的《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》。

與歐洲的規(guī)范體系相比，國內(nèi)橋梁抗震設(shè)計規(guī)范內(nèi)容不夠完整，同時缺少權(quán)威技術(shù)研究部門的抗震設(shè)計指南，致使規(guī)范的操作性稍差。

3 延性抗震設(shè)計

部分橋梁在地震力的作用下往往會在下部結(jié)構(gòu)的局部區(qū)域進(jìn)入塑性狀態(tài)，形成塑性鉸區(qū)域，塑性鉸的出現(xiàn)增強了結(jié)構(gòu)的變形能力，大大減小了下部結(jié)構(gòu)的剛度，橋梁表現(xiàn)出延性特點，使得結(jié)構(gòu)物的振動周期延長，從而減小了地震對結(jié)構(gòu)物的作用力。比如當(dāng)橋梁上部結(jié)構(gòu)與一個或幾個橋墩固結(jié)時，我們可以認(rèn)為在橋墩規(guī)定范圍的區(qū)域內(nèi)會出現(xiàn)塑性鉸，如果計算結(jié)果支持這一推斷的話，我們可以毫不猶豫地減小由彈性分析計算獲得的地震作用力，延性抗震設(shè)計理論對降低橋梁下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的造價具有重要意義。

考慮結(jié)構(gòu)的延性，為了合理減少地震作用力設(shè)計值，歐洲規(guī)范根據(jù)延性構(gòu)件設(shè)計理論提出了性能系數(shù)q的概念。通過該系數(shù)對彈性計算獲得的地震作用力進(jìn)行折減，值得注意的是：性能系數(shù)q只對地震作用力進(jìn)行折減，而不折減結(jié)構(gòu)的地震位移。

歐洲規(guī)范中給出了一般情況下的塑性鉸形成條件：對于矩形構(gòu)件，在縱橋向地震或橫橋向地震的影響下，如果配置在截面受拉一側(cè)底邊的鋼筋進(jìn)入屈服狀態(tài)，則認(rèn)為塑性鉸在該處形成；對于其他截面形式的構(gòu)件，要求有1/3的受拉鋼筋進(jìn)入屈服狀態(tài)。

橋墩墩身功能的理想發(fā)揮要求根據(jù)臨界區(qū)域內(nèi)實際的承載能力來確定，如果在考慮到性能系數(shù)q對地震力進(jìn)行折減的情況下，關(guān)鍵區(qū)域沒有進(jìn)入塑形狀態(tài)，則說明塑性鉸沒有形成，地震引發(fā)的作用力比預(yù)想的要強（包括在臨界區(qū)域外的結(jié)構(gòu)部分中的地震力），這時就應(yīng)該減小性能系數(shù)以使地震作用恰好能夠控制臨界區(qū)域的鋼筋配置。

4 中歐對比分析

第一，在抗震設(shè)計規(guī)范體系方面。歐洲規(guī)范的體系較為完整，可操作性較強，除了規(guī)范文本以外，還有相應(yīng)的權(quán)威技術(shù)部門的抗震設(shè)計指南，在這些設(shè)計指南中有非常詳細(xì)的理論、方法、公式和細(xì)部構(gòu)造要求，而我國規(guī)范在體系上缺少權(quán)威技術(shù)部門的抗震設(shè)計指南。

第二，設(shè)計計算方面。歐洲規(guī)范非常重視理論性，規(guī)范體系中對公式原理、理論依據(jù)、適用條件、計算要求均有詳細(xì)說明，我國的規(guī)范相對較為簡略，雖然對橋梁工程師有重要的指導(dǎo)意義，但是要做到對規(guī)范融會貫通則比較困難。

第三，構(gòu)造要求方面。歐洲規(guī)范在構(gòu)造要求方面較為明確和具體，有詳細(xì)的參考圖例，而我國在這方面規(guī)定較簡單，有些規(guī)定甚至不盡合理，比如抗震措施中在規(guī)定斜橋梁端至墩臺蓋梁邊緣的最小距離時，提出了上部結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)5°的要求，這會使得斜交角較大、橋面較寬的橋梁墩臺蓋梁被迫選用很大的尺寸，而實際上可以通過橫向防震擋塊等措施來處理上部結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的風(fēng)險，不一定非得增加蓋梁寬度。

5 結(jié)束語

橋梁抗震設(shè)計所包含的內(nèi)容十分繁復(fù)，對于常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)，國內(nèi)和歐洲規(guī)范均主要采用反應(yīng)譜方法進(jìn)行設(shè)計和計算，同時涉及了靜力法、時程反應(yīng)法和功率譜法，計算理論上非常相似，計算公式也大同小異，《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》較好的吸取了國內(nèi)的研究成果和工程經(jīng)驗，同時借鑒了國外先進(jìn)的抗震類規(guī)范，為我國《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》的編寫打下了堅實基礎(chǔ)。

歐洲抗震規(guī)范體系總體上原理性較強、計算公式簡明、橋梁細(xì)部構(gòu)件抗震設(shè)計詳盡、橋梁抗震構(gòu)造要求細(xì)致，這些方面均值得我們在編制國內(nèi)新的抗震規(guī)范時參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]王光裕，劉保東，李鵬飛.新舊公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范的對比和分析[J].工程抗震與加固改造，2010，32（3）.

[2]W.PhillipYen， RichardA.Pratt.新的美國公路橋抗震設(shè)計指導(dǎo)規(guī)范[J].公路，2009，（5）.