韓鵬飛， 隋孝民

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司地質(zhì)路基勘察設(shè)計(jì)研究院，天津 30025)

高烈度區(qū)重力式擋墻基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法研究①

韓鵬飛， 隋孝民

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司地質(zhì)路基勘察設(shè)計(jì)研究院，天津 30025)

介紹基于性能抗震設(shè)計(jì)的核心理念，以支擋結(jié)構(gòu)震害調(diào)查分析為背景，闡述開(kāi)展高烈度區(qū)重力式擋墻基于性能抗震設(shè)計(jì)研究的必要性；構(gòu)建重力式擋墻基于性能的抗震設(shè)計(jì)框架，歸類(lèi)分析現(xiàn)行規(guī)范與基于性能抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題；依據(jù)支擋結(jié)構(gòu)震害調(diào)查及大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，提出位移指數(shù)可作為衡量擋墻抗震性能的量化指標(biāo)，確定重力式擋墻基于性能抗震設(shè)計(jì)的性能準(zhǔn)則及流程；經(jīng)對(duì)比計(jì)算基于性能與規(guī)范抗震設(shè)計(jì)的擋墻算例，顯示基于性能抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)越性，為高烈度區(qū)重力式擋墻基于性能抗震設(shè)計(jì)的工程應(yīng)用提出建議。

高烈度區(qū)； 性能設(shè)計(jì)； 重力式擋土墻； 位移指數(shù)； 性能準(zhǔn)則

0 引言

近年來(lái)，先后在美國(guó)、日本、土耳其和中國(guó)發(fā)生的破壞性地震，對(duì)生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大損失[1]。嚴(yán)重的地震災(zāi)害不僅暴露了我們對(duì)地震危害性認(rèn)識(shí)的不足，還表明現(xiàn)有的抗震設(shè)計(jì)思想與方法存在問(wèn)題，這促使地震工程學(xué)者們開(kāi)始反思既有抗震設(shè)計(jì)體系。在這種背景下，基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想受到各國(guó)地震工程領(lǐng)域?qū)＜液蛯W(xué)者的廣泛關(guān)注，并在20世紀(jì)90年代由美國(guó)科學(xué)家首先提出。我國(guó)在2010年的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中也提出了“大震不倒、中震可修、小震不壞”的原則?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計(jì)理念可簡(jiǎn)要地概括為：構(gòu)造物在不同的抗震設(shè)防水準(zhǔn)下，滿(mǎn)足相應(yīng)的抗震目標(biāo)要求。其具體內(nèi)涵包括：抗震設(shè)防水準(zhǔn)與性能目標(biāo)對(duì)應(yīng)、分級(jí)設(shè)防及性能目標(biāo)定量化。隨著經(jīng)濟(jì)水平和城市化程度的不斷提高，構(gòu)造物抗震的性能要求越來(lái)越受到人們的關(guān)注，這使基于性能的抗震設(shè)計(jì)理念在房屋建筑、橋梁、核電站及大壩等領(lǐng)域取得了發(fā)展。

在房屋建筑領(lǐng)域[2]，美國(guó)應(yīng)用技術(shù)委員會(huì)頒布的ATC34針對(duì)房屋建筑物制定了具體的抗震設(shè)計(jì)方案：對(duì)低設(shè)防烈度區(qū)域的建筑物，采用單一水準(zhǔn)“大震不倒”的性能目標(biāo)；對(duì)中、高設(shè)防烈度區(qū)域的建筑物，應(yīng)采用雙水準(zhǔn)“小震不壞、大震不倒”的性能目標(biāo)。在橋梁設(shè)計(jì)領(lǐng)域[3]，Caltrans1994制定了基于性能的橋梁抗震準(zhǔn)則：按重要性將橋梁進(jìn)行分類(lèi)，依據(jù)地震重現(xiàn)期將場(chǎng)地地面運(yùn)動(dòng)劃分為兩個(gè)等級(jí)，不同重要性的橋梁及地面運(yùn)動(dòng)等級(jí)對(duì)應(yīng)不同的性能準(zhǔn)則。在核電站、大壩等重要構(gòu)造物設(shè)計(jì)領(lǐng)域[4]，核電站抗震設(shè)計(jì)提出了在發(fā)生運(yùn)行基本地震及安全停堆地震下分級(jí)設(shè)防的抗震理念；國(guó)際大壩委員會(huì)于1988年發(fā)布的《大壩地震動(dòng)參數(shù)選擇導(dǎo)則》中，提出大壩按最大設(shè)計(jì)地震和運(yùn)行基本地震兩級(jí)設(shè)防。

基于性能的抗震設(shè)計(jì)理念及方法的應(yīng)用與發(fā)展顯示其對(duì)于提高構(gòu)造物安全度、滿(mǎn)足人們對(duì)構(gòu)造物多層次需求的重要性?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計(jì)在巖土工程抗震領(lǐng)域的應(yīng)用甚少，但隨著巖土工程抗震技術(shù)的發(fā)展及人們對(duì)設(shè)防目標(biāo)性能需求的不斷提高，它必然成為未來(lái)巖土工程抗震發(fā)展的趨勢(shì)。

1 支擋結(jié)構(gòu)震害調(diào)查分析對(duì)基于性能抗震設(shè)計(jì)研究的啟示

在我國(guó)基于性能的設(shè)計(jì)理念在巖土工程抗震領(lǐng)域尚處起步階段，與具體巖土構(gòu)造物對(duì)應(yīng)的性能設(shè)計(jì)準(zhǔn)則也屬空白。汶川地震則強(qiáng)化了我們?cè)谶@一領(lǐng)域探索研究的責(zé)任感和緊迫感，地震災(zāi)害不僅使川陜甘三省道路、橋梁及隧道損壞嚴(yán)重[5]，大量路基支擋結(jié)構(gòu)的損毀也延誤了搶險(xiǎn)保通的進(jìn)程，加大了抗震救災(zāi)的難度。因此，開(kāi)展巖土工程抗震領(lǐng)域基于性能抗震設(shè)計(jì)的研究具有不容忽視的工程意義。汶川地震后就如何修編和改進(jìn)現(xiàn)行路基支擋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，巖土工程師們面臨3個(gè)實(shí)質(zhì)性挑戰(zhàn)：(1)保證新建的地震風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估是可接受的；(2)鑒定和糾正現(xiàn)行抗震規(guī)范不可接受的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；(3)研發(fā)和實(shí)施一個(gè)迅速、有效、經(jīng)濟(jì)的震后恢復(fù)支擋結(jié)構(gòu)完整性的反應(yīng)機(jī)制。為此，筆者等對(duì)四川省境內(nèi)共345處支擋結(jié)構(gòu)的震害數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類(lèi)分析[4]，根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)形式、破壞類(lèi)型、場(chǎng)地條件、砌筑方式、線路與斷裂帶的關(guān)系研究震害分布，為研究工作的推進(jìn)提供支撐。

震害調(diào)查顯示：重力式擋墻(一般稱(chēng)為剛性支擋結(jié)構(gòu))的破壞數(shù)量占破壞總數(shù)的97%，加筋土擋墻、預(yù)應(yīng)力錨索樁、錨索框架(一般稱(chēng)為柔性支擋結(jié)構(gòu))的破壞數(shù)量?jī)H占破壞總數(shù)的3%。該數(shù)據(jù)與周德培等[7]震害調(diào)查得出的規(guī)律基本吻合，即柔性支擋結(jié)構(gòu)抗震性能優(yōu)于剛性支擋結(jié)構(gòu)。其原因是在地震引起的地面運(yùn)動(dòng)作用下，柔性支擋結(jié)構(gòu)能夠與土體一致運(yùn)動(dòng)，兩者之間保持較好的變形協(xié)調(diào)，因此破壞數(shù)量較少；而剛性支擋結(jié)構(gòu)在地震作用下其墻體與土體的變形不一致，導(dǎo)致墻體發(fā)生較大的不可恢復(fù)性位移，失去了原有的功能。地震作用下輕型柔性支擋結(jié)構(gòu)雖具有較好的抗震優(yōu)勢(shì)，但其設(shè)計(jì)施工繁瑣、抗震設(shè)計(jì)理論不夠完善，一時(shí)難以代替重力式擋墻等剛性支擋結(jié)構(gòu)而被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐中。作為最常見(jiàn)的支擋結(jié)構(gòu)，重力式擋墻具有體形簡(jiǎn)單、受力明確、剛度和質(zhì)量勻稱(chēng)、重心低、抗震設(shè)計(jì)理論相對(duì)成熟等優(yōu)點(diǎn)。因此完善及拓展重力式擋墻抗震技術(shù)仍具有重要意義。

汶川地震中，擋墻破壞工點(diǎn)主要分布在映秀—北川斷裂帶附近。該區(qū)域?qū)儆冖燃耙陨狭叶葏^(qū)，震害調(diào)查顯示該地區(qū)絕大部分擋墻按Ⅶ度進(jìn)行抗震設(shè)防，遠(yuǎn)小于實(shí)際烈度，這說(shuō)明擋墻在此區(qū)域產(chǎn)生較嚴(yán)重的破壞具有客觀性。而區(qū)域內(nèi)按Ⅷ度進(jìn)行抗震設(shè)防的擋墻損毀案例較少，部分損壞工點(diǎn)僅產(chǎn)生一定的墻體位移或局部墻身裂縫，仍保持了較為完整的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和功能。從性能設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，對(duì)于設(shè)防烈度較高的區(qū)域(Ⅸ度及以上)進(jìn)行擋墻抗震設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)性能要求可允許墻體震后發(fā)生有限位移，而該位移并不影響擋墻正常使用功能的發(fā)揮，可在高烈度區(qū)適當(dāng)降低原設(shè)防烈度進(jìn)行設(shè)計(jì)。按現(xiàn)行規(guī)范，對(duì)設(shè)防烈度為Ⅸ度區(qū)域的重力式擋墻進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，只能采用增加墻身自重的方法來(lái)抵抗地震作用，這并不是最優(yōu)選擇。而基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法就能夠解決這一問(wèn)題，擋墻抗震設(shè)計(jì)時(shí)既能滿(mǎn)足墻體穩(wěn)定性要求，又能滿(mǎn)足所要求性能的位移限值，達(dá)到避免工程浪費(fèi)的目的，這也是重力式擋墻基于性能抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。

鑒于此，在設(shè)防烈度為Ⅸ度及以上的高烈度區(qū)，構(gòu)建重力式擋墻基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)基于性能的抗震設(shè)計(jì)在巖土工程構(gòu)造物中應(yīng)用及推廣最可行的方案。

2 重力式擋墻基于性能抗震設(shè)計(jì)框架

2.1 現(xiàn)行規(guī)范

我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于路基支擋結(jié)構(gòu)按照“單水準(zhǔn)”進(jìn)行抗震設(shè)防，其基本思路可概括為：?jiǎn)我坏孛孢\(yùn)動(dòng)水準(zhǔn)，單一構(gòu)造物性能目標(biāo)，單一分析方法，單一檢驗(yàn)準(zhǔn)則。

例如《鐵路工程抗震規(guī)范GB5011-2006》(2009年版)[8]規(guī)定：鐵路工程根據(jù)鐵路等級(jí)及其在路網(wǎng)中的重要性和修復(fù)(搶修)的難易程度，分為A、B、C、D四個(gè)抗震設(shè)防類(lèi)別；路基支擋構(gòu)造物按地面運(yùn)動(dòng)水準(zhǔn)為設(shè)計(jì)地震進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，抗震設(shè)防目標(biāo)應(yīng)達(dá)到抗震性能要求Ⅱ(地震后可能損壞，經(jīng)修補(bǔ)短期內(nèi)能恢復(fù)其正常使用功能；結(jié)構(gòu)處于非彈性工作階段)，分析方法為擬靜力法，檢驗(yàn)準(zhǔn)則為安全系數(shù)準(zhǔn)則(剛性支擋結(jié)構(gòu)驗(yàn)算抗滑、抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)，柔性支擋結(jié)構(gòu)驗(yàn)算外部穩(wěn)定及內(nèi)部穩(wěn)定)。

2.2 重力式擋墻基于性能的抗震設(shè)計(jì)框架

基于性能的抗震設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)有抗震設(shè)計(jì)理論和方式有所改變，但它并不排斥現(xiàn)有抗震技術(shù)規(guī)范和地震工程研究成果，而且新建的基于性能的抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則仍以現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)框架為基礎(chǔ)，其可按以下6步制定：

(1) 按建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)或修復(fù)難易程度將擬設(shè)計(jì)的重力式擋墻分為普通擋墻和重要擋墻(鐵路工程可參照表1)，確定對(duì)應(yīng)的性能評(píng)估水準(zhǔn)。本文按照地震重現(xiàn)期將性能評(píng)估水準(zhǔn)分為2類(lèi)：功能評(píng)估、安全評(píng)估。功能評(píng)估即判定擋墻在設(shè)計(jì)地震(地震重現(xiàn)期為475年)下是否滿(mǎn)足相應(yīng)的功能需求；安全評(píng)估即判定擋墻在罕遇地震(地震重現(xiàn)期為2 475年)下是否滿(mǎn)足相應(yīng)的安全需求。

(2) 確定不同等級(jí)的擋墻在規(guī)定評(píng)估水準(zhǔn)下可接受的抗震性能要求。在地震作用下，與普通擋墻相比，在滿(mǎn)足路基抗震安全需求的同時(shí)，運(yùn)營(yíng)標(biāo)準(zhǔn)較高的鐵路(高速鐵路、客運(yùn)專(zhuān)線等)或修復(fù)困難的陡坡、深挖、高填的重要擋墻更注重路基抗震的功能需求。因此，建議普通擋墻按“單水準(zhǔn)”性能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足安全評(píng)估準(zhǔn)則；重要擋墻按“雙水準(zhǔn)”性能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)滿(mǎn)足功能評(píng)估準(zhǔn)則和安全評(píng)估準(zhǔn)則。依據(jù)震后搶險(xiǎn)保通原則及支擋結(jié)構(gòu)震害調(diào)查評(píng)估，本文以震后巖土工程構(gòu)造物的使用水準(zhǔn)、損傷水準(zhǔn)來(lái)描述重力式擋墻的抗震性能要求(表2)。

表1 擋墻抗震等級(jí)劃分

表2 擋墻抗震性能要求

注：①立即使用水準(zhǔn)(簡(jiǎn)稱(chēng)“立即”)：震后幾乎不影響交通，可立即(幾小時(shí)內(nèi))恢復(fù)正常通行；②有限使用水準(zhǔn)(簡(jiǎn)稱(chēng)“有限”)：震后2天內(nèi)開(kāi)放有限交通，1個(gè)月內(nèi)交通完全恢復(fù)；③最小損傷(簡(jiǎn)稱(chēng)“最小”)：擋墻局部變形及整體輕微變位。例如墻身表面微裂但無(wú)明顯裂縫或墻體震后發(fā)生微小位移；④可修復(fù)損傷(簡(jiǎn)稱(chēng)“可修”)：無(wú)需關(guān)閉線路通行，經(jīng)修補(bǔ)，短期內(nèi)能恢復(fù)正常使用功能。例如墻身局部裂縫，殘余位移較小的傾斜或滑移。

(3) 確定設(shè)計(jì)荷載、檢算荷載。普通擋墻及重要擋墻設(shè)計(jì)荷載均采用功能評(píng)估地面運(yùn)動(dòng)(設(shè)計(jì)地震)，安全評(píng)估地面運(yùn)動(dòng)(罕遇地震)僅作為檢算荷載。

(4) 建立檢驗(yàn)準(zhǔn)則，使其達(dá)到期望的性能要求。

普通擋墻按安全評(píng)估地面運(yùn)動(dòng)檢算擋墻位移幅度，判斷其是否超越許可位移，應(yīng)滿(mǎn)足安全評(píng)估性能準(zhǔn)則；按功能評(píng)估地面運(yùn)動(dòng)驗(yàn)算擋墻Ⅷ度區(qū)第二組(0.3 g)的抗滑動(dòng)穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性。重要擋墻分別按功能評(píng)估、安全評(píng)估地面運(yùn)動(dòng)驗(yàn)算擋墻位移幅度，判斷其是否超越許可位移，必須同時(shí)滿(mǎn)足功能評(píng)估與安全評(píng)估性能準(zhǔn)則；按照功能評(píng)估地面運(yùn)動(dòng)驗(yàn)算擋墻在Ⅷ度區(qū)第二組(0.3 g)的抗滑動(dòng)穩(wěn)定性及抗傾覆穩(wěn)定性。

盡管基于性能的抗震設(shè)計(jì)降低了原設(shè)防烈度，但映秀—北川斷裂帶附近(Ⅸ度及以上烈度區(qū))的絕大部分擋墻震害工點(diǎn)多按Ⅶ度抗震設(shè)防，而按Ⅷ度抗震設(shè)防的擋墻損毀工點(diǎn)鮮少，震害僅以墻體位移或局部墻身裂縫為主。這表明按Ⅶ度抗震設(shè)防的擋墻在Ⅸ度及以上的高烈度區(qū)喪失了抗震性能；若允許有限位移(不影響擋墻的整體性及功能發(fā)揮)，按Ⅷ度抗震設(shè)防的擋墻能滿(mǎn)足其在Ⅸ度及以上高烈度區(qū)的抗震性能?；趽鯄φ鸷σ?guī)律的客觀性，在Ⅸ度及以上的高烈度區(qū)，按性能設(shè)計(jì)的重力式擋墻應(yīng)保證其在Ⅷ區(qū)的抗震穩(wěn)定性。

(5) 將反映擋墻抗震性能的量化指標(biāo)與性能要求對(duì)應(yīng)。

量化指標(biāo)為抗滑動(dòng)穩(wěn)定性系數(shù)Kc、抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)Ko及位移指數(shù)。Kc、Ko可參照現(xiàn)行抗震規(guī)范規(guī)定，鐵路工程抗震規(guī)范(2009年版)中，Kc不小于1.1，Ko不小于1.3。位移指數(shù)定義為震后墻頂位移與墻高比值，表征了擋墻的抗震性能，詳見(jiàn)第3節(jié)。

(6) 對(duì)重力式擋墻基于性能的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)范化，提高基于性能抗震設(shè)計(jì)的工程應(yīng)用。

2.3 現(xiàn)行規(guī)范與基于性能抗震設(shè)計(jì)方法對(duì)比

對(duì)于重力式擋墻，現(xiàn)行規(guī)范與基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法的區(qū)別主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)理念上。現(xiàn)行規(guī)范抗震設(shè)計(jì)采用“單水準(zhǔn)”一級(jí)設(shè)防；基于性能的抗震設(shè)計(jì)采用分級(jí)設(shè)防：普通擋墻按“單水準(zhǔn)”設(shè)防，重要擋墻按“雙水準(zhǔn)”設(shè)防。本文以《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》為例，從性能準(zhǔn)則、設(shè)計(jì)荷載、檢算荷載、檢算準(zhǔn)則、量化指標(biāo)及分析方法6方面對(duì)現(xiàn)行規(guī)范與基于性能抗震設(shè)計(jì)的區(qū)別與聯(lián)系進(jìn)行了歸納，見(jiàn)表3。

表3 現(xiàn)行規(guī)范與基于性能抗震設(shè)計(jì)方法的對(duì)比

3 性能準(zhǔn)則

性能設(shè)計(jì)一直是結(jié)構(gòu)和巖土工程抗震設(shè)計(jì)最前沿的研究方向，基于位移的設(shè)計(jì)方法是目前最重要的性能設(shè)計(jì)理論之一。位移設(shè)計(jì)方法的基本理念是：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照位移控制，位移是反映結(jié)構(gòu)破壞最直觀的參數(shù)。在結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)中，為描述強(qiáng)震作用下的抗震性能，建筑結(jié)構(gòu)通過(guò)樓層的層間位移(位移與層高的比)來(lái)控制結(jié)構(gòu)的性能狀態(tài)。例如美國(guó)BSSC[9]規(guī)定：當(dāng)層間位移小于1%時(shí)，結(jié)構(gòu)處于彈性階段；當(dāng)層間位移為2%時(shí)，結(jié)構(gòu)處于彈塑性階段；當(dāng)層間位移為4%時(shí)，結(jié)構(gòu)處于破壞階段。在巖土工程抗震設(shè)計(jì)中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已充分認(rèn)識(shí)到在不影響公路、鐵路使用功能的情況下，應(yīng)允許支擋結(jié)構(gòu)有一定的位移量。例如歐洲抗震設(shè)計(jì)規(guī)范Eurocode8[10]規(guī)定：擋土墻在地震作用下的永久性位移包括滑移位移與傾覆位移，為不影響墻體的美觀和正常使用功能的發(fā)揮，必須使其震后的位移控制在合理的范圍內(nèi)。例如在計(jì)算墻背地震土壓力時(shí)，地震系數(shù)kh=αS/r。α為巖質(zhì)場(chǎng)地峰值地震系數(shù)；S為土壤系數(shù)，r的取值則應(yīng)考慮墻體位移的影響，例如r=2對(duì)應(yīng)擋土墻最大位移容許值為300%αS(mm)，r=1.5對(duì)應(yīng)擋土墻最大位移容許值為200αS(mm)。新西蘭抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[11]規(guī)定：在設(shè)計(jì)地震下可允許支擋結(jié)構(gòu)保持彈性狀態(tài)；在強(qiáng)地震下可允許支擋結(jié)構(gòu)具備有限的永久性位移，例如對(duì)于剛性支擋結(jié)構(gòu)允許的墻體位移是100 mm。

汶川地震支擋結(jié)構(gòu)震害調(diào)查及重力式擋墻大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)均證實(shí)，擋墻在大震后產(chǎn)生較明顯的不可恢復(fù)性位移，并以墻頂處的殘余位移最為顯著，這表明位移指數(shù)可作為衡量重力式擋墻抗震性能的直觀參數(shù)。

3.1 基于震害調(diào)查的性能準(zhǔn)則

支擋結(jié)構(gòu)震害調(diào)查及大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)是開(kāi)展擋墻震害評(píng)估及機(jī)理分析的重要手段，不僅為研究重力式擋墻基于性能的抗震設(shè)計(jì)搭建了平臺(tái)，也為基于性能抗震設(shè)計(jì)體系的構(gòu)建提供了支撐。要使重力式擋墻基于性能的抗震設(shè)計(jì)有效實(shí)施，必須將擋墻抗震性能狀態(tài)與位移指數(shù)對(duì)應(yīng)起來(lái)。本文依據(jù)汶川地震擋墻震害調(diào)查及重力式擋墻大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)的研究成果，綜合確定了擋墻性能狀態(tài)(使用水準(zhǔn)+損傷水準(zhǔn))與位移指數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(即性能準(zhǔn)則)。

在交通部西部交通建設(shè)科技計(jì)劃的支撐下，筆者針對(duì)汶川地震四川境內(nèi)的一般災(zāi)區(qū)、重災(zāi)區(qū)和極重災(zāi)區(qū)約3 000 km公路和鐵路支擋結(jié)構(gòu)的破壞類(lèi)型、破壞模式及與地震動(dòng)的關(guān)系展開(kāi)了全面的調(diào)查(圖1)。

基于震害的調(diào)查分析，張建經(jīng)等[12]提出支擋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)應(yīng)考慮位移的影響，并確定了支擋結(jié)構(gòu)的抗震性能要求：性能要求1：地震后墻體不損壞或輕微損壞(損傷標(biāo)準(zhǔn)——最小)，能夠保持正常使用功能(使用標(biāo)準(zhǔn)——立即)，位移指數(shù)在1.0%以?xún)?nèi)；性能要求2：地震后墻體可能出現(xiàn)局部損壞(損傷標(biāo)準(zhǔn)——可修)，需修補(bǔ)，短期內(nèi)可以恢復(fù)正常使用功能(使用標(biāo)準(zhǔn)——有限)，位移指數(shù)在3.5%以?xún)?nèi)；性能要求3：地震后墻體出現(xiàn)較大變形，但不出現(xiàn)整體倒塌，經(jīng)搶修后可以限速通車(chē)，位移指數(shù)在6.0%以?xún)?nèi)。

圖1 支擋結(jié)構(gòu)震害調(diào)查路線Fig.1 Investigation route of seismic damage to retaining walls

3.2 基于振動(dòng)臺(tái)模型實(shí)驗(yàn)的性能準(zhǔn)則

地震作用下?lián)鯄?土是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)力系統(tǒng)，擋墻的地震反應(yīng)與土體動(dòng)力特性息息相關(guān)，當(dāng)前采用的安全系數(shù)法、位移法均屬定值設(shè)計(jì)范疇，很難準(zhǔn)確地反映土體參數(shù)及外部荷載等設(shè)計(jì)變量的不確定性。因此，以支擋結(jié)構(gòu)震害調(diào)查為依托，開(kāi)展重力式擋墻大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，再現(xiàn)墻-土體系動(dòng)力破壞失穩(wěn)機(jī)制，對(duì)正確進(jìn)行擋墻抗震設(shè)計(jì)、指導(dǎo)巖土工程實(shí)踐具有重要意義。

實(shí)驗(yàn)?zāi)M的是位于Ⅷ度烈度區(qū)的9.6 m高的重力式路肩擋土墻[6]。根據(jù)相似關(guān)系，擋墻模型尺寸為：1.6 m(高)×1.5 m(寬)，墻頂寬0.33 m，墻底寬0.55 m，墻趾高0.204 m，墻趾寬0.102 m；模型材料采用微?；炷粒瑒傂阅Ｐ拖鋬?nèi)空尺寸為3.7 m×1.5 m×2.1 m(長(zhǎng)×寬×高)；墻后填土水平，墻后填料為干砂，基底填料為按一定配合比調(diào)制且滿(mǎn)足重度、抗剪強(qiáng)度、剪切波速等相似比關(guān)系的模型土，分別模擬巖石及土質(zhì)地基。試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿惨?jiàn)圖2。試驗(yàn)中采集的數(shù)據(jù)，包括：位移、加速度、土壓力，儀器布置見(jiàn)圖3。

圖4顯示了由振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)得到的不同地基條件下?lián)鯄ξ灰浦笖?shù)隨地震系數(shù)的變化規(guī)律：在相同的地震動(dòng)加速度下，巖石地基擋墻抗震性能優(yōu)于土質(zhì)地基擋墻。當(dāng)?shù)卣饎?dòng)加速度小于0.3 g時(shí)，地基條件對(duì)墻體抗震性能的影響不顯著；當(dāng)?shù)卣饎?dòng)加速度大于0.3 g時(shí)，墻體抗震性能受地基條件影響顯著。這表明在設(shè)防烈度為Ⅷ度以上的區(qū)域進(jìn)行擋墻抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮地基條件對(duì)墻體抗震性能的影響。

圖2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿睩ig.2 The whole picture of experiment model

圖3 儀器布置及位移傳感器安裝圖Fig.3 Layout of equipment and installation of displacement sensor

圖4 位移指數(shù)隨地震系數(shù)變化Fig.4 Variation of displacement index with seismic coefficient

圖5 不同位移指數(shù)下的性能狀態(tài)Fig.5 Performance staes with different displacementindexed

無(wú)論地基條件如何，位移指數(shù)都是反映擋墻震后性能狀態(tài)的量化指標(biāo)。圖5顯示了土質(zhì)地基上的擋墻在不同位移指數(shù)下的性能狀態(tài)，為基于振動(dòng)臺(tái)模型實(shí)驗(yàn)性能準(zhǔn)則的提出提供了支撐。圖5(a)墻體輕微位移，不影響正常使用；圖5(b)墻體顯著位移，墻后填料下沉，經(jīng)修補(bǔ)后短期可恢復(fù)正常使用；圖5 (c)墻體大幅度位移，墻后填料大面積沉陷，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)整體性及功能發(fā)揮。經(jīng)綜合考慮地震烈度、地震波特性、墻體幾何特性、地基條件、填料性質(zhì)等因素對(duì)模型試驗(yàn)結(jié)果的影響，客觀評(píng)價(jià)擋墻在不同位移指數(shù)下對(duì)應(yīng)的性能狀態(tài)，確定了基于振動(dòng)臺(tái)模型實(shí)驗(yàn)的抗震性能準(zhǔn)則：

性能要求1：墻體輕微位移(損傷標(biāo)準(zhǔn)——最小)，不影響正常使用(使用標(biāo)準(zhǔn)——立即)，位移指數(shù)≤0.5%；

性能要求2：墻體顯著位移(損傷標(biāo)準(zhǔn)——可修)，經(jīng)修補(bǔ)后短期可恢復(fù)正常使用(使用標(biāo)準(zhǔn)——有限)，0.5%<位移指數(shù)≤3.0%；

性能要求3：位移指數(shù)>3.0%，墻體整體傾覆，但不出現(xiàn)倒塌。

3.3 性能準(zhǔn)則的確定

震害調(diào)查及振動(dòng)臺(tái)模型實(shí)驗(yàn)得出的性能準(zhǔn)則均真實(shí)反映了擋墻的抗震性能。性能要求3實(shí)際上是基于“大震不倒”的理論提出的，而本文論述的重力式擋墻基于性能的抗震設(shè)計(jì)僅允許墻體產(chǎn)生有限位移，過(guò)大的墻體位移將加劇墻-土體系的損毀程度，難以保障擋墻的整體性及功能發(fā)揮。隨著技術(shù)水平和對(duì)交通安全。舒適要求程度的不斷提高，構(gòu)造物的抗震性能越來(lái)越受到人們的關(guān)注。擋墻在震后即使能做到“大震不倒”，但一次地震、甚至中等強(qiáng)度地震造成的損失，就可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)社會(huì)和業(yè)主可接受的程度，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響社會(huì)生活?；谶@種認(rèn)識(shí)，綜合震害調(diào)查及振動(dòng)臺(tái)模型實(shí)驗(yàn)結(jié)論，重力式擋墻基于性能的抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：

(1) 基于性能的抗震設(shè)計(jì)適用于設(shè)防烈度為Ⅸ度及以上抗震區(qū)域的擋墻。

(2) 重要擋墻：按“雙水準(zhǔn)”進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，同時(shí)滿(mǎn)足功能評(píng)估及安全評(píng)估性能標(biāo)準(zhǔn)。功能評(píng)估性能標(biāo)準(zhǔn)：要求擋墻在震后必須滿(mǎn)足使用水準(zhǔn)——立即，損傷水準(zhǔn)——最小的性能要求，位移指數(shù)≤0.5%。安全評(píng)估性能標(biāo)準(zhǔn)：要求擋墻在震后必須滿(mǎn)足使用水準(zhǔn)——有限，損傷水準(zhǔn)—可修的性能要求，0.5%<位移指數(shù)≤3%。

(3) 普通擋墻：按“單水準(zhǔn)”進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，即滿(mǎn)足安全評(píng)估性能標(biāo)準(zhǔn)，要求擋墻在震后必須滿(mǎn)足使用水準(zhǔn)——有限，損傷水準(zhǔn)——可修的性能要求，0.5%<位移指數(shù)δ≤3%。

(4) 按性能設(shè)計(jì)的擋墻應(yīng)檢算其在Ⅷ度區(qū)第二組(0.3 g)的安全系數(shù)，使其滿(mǎn)足現(xiàn)行抗震規(guī)范要求。

3.4 基于性能抗震設(shè)計(jì)流程

為增強(qiáng)基于性能抗震設(shè)計(jì)的工程實(shí)用性，本文歸納了重力式擋墻基于性能的抗震設(shè)計(jì)流程(圖6)：

圖6 性能設(shè)計(jì)流程圖Fig.6 Flow chart of the performance-based design

(1) 按工程類(lèi)別將擋墻進(jìn)行重要性分類(lèi)，依據(jù)重要性及性能準(zhǔn)則確定擋墻在地震作用下應(yīng)達(dá)到的性能目標(biāo)，根據(jù)性能目標(biāo)確定墻體震后允許的位移指數(shù)。

(2) 按現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)擋墻進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，計(jì)算墻體滑動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)臨界加速度(在地震作用下?lián)鯄Φ目够蚩箖A覆安全系數(shù)等于1時(shí)，即可求得滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)臨界加速度[13])，采用位移模型估算初始位移指數(shù)。

張建經(jīng)等[14]在充分總結(jié)擋墻位移計(jì)算理論及試驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立地震位移估算模型，比較了振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)與既有滑移位移經(jīng)驗(yàn)公式結(jié)果，提出Whitman和Liao均值擬合法[15]適合用于計(jì)算重力式擋土墻的震后滑移位移量：

(1)

當(dāng)5.3≤M≤7.4時(shí)，峰值地震動(dòng)速度Vm的計(jì)算參照Williamb.Joyner和Davidm.Boore的速度衰減模型[16]：

lgVm=-0.67+0.489M-lgγ-0.002 56r

(2)

(3)

式(1)～式(3)中：d為震后墻體滑移位移；Vm為地震峰值速度；km為峰值地震動(dòng)加速度系數(shù)；kc為滑動(dòng)臨界加速度系數(shù)；M為地震震級(jí)；d1為震源深度，單位km；S=0為巖石場(chǎng)地，S=1為土質(zhì)場(chǎng)地；P=0時(shí)預(yù)測(cè)誤差為50%，P=1時(shí)預(yù)測(cè)誤差為84%。

Zeng和Steedman轉(zhuǎn)動(dòng)塊模型[17]雖能估算墻體轉(zhuǎn)動(dòng)位移，但其繁瑣的計(jì)算過(guò)程降低了該模型應(yīng)用于擋墻設(shè)計(jì)的效率，因此有必要對(duì)如何簡(jiǎn)化計(jì)算墻體轉(zhuǎn)動(dòng)位移開(kāi)展進(jìn)一步的研究。例如選取多條地震波，采用Zeng和Steedman模型計(jì)算擋墻轉(zhuǎn)動(dòng)位移，將轉(zhuǎn)動(dòng)位移與地運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬合，得到合理的計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)位移的經(jīng)驗(yàn)公式。

(3) 按性能準(zhǔn)則對(duì)初始位移指數(shù)進(jìn)行評(píng)估。

(4) 調(diào)整初步設(shè)計(jì)，重復(fù)步驟(2)、(3)，直至墻體位移指數(shù)滿(mǎn)足性能需求為止。

4 重力式擋墻基于性能的抗震設(shè)計(jì)算例

地震作用下，與計(jì)算擋墻轉(zhuǎn)動(dòng)位移相比，滑移位移的計(jì)算理論及方法相對(duì)成熟，而振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)也驗(yàn)證了Whitman和Liao均值擬合法計(jì)算滑移位移的合理性。因此，為便于計(jì)算，展現(xiàn)重力式擋墻基于性能抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)越性，本文假設(shè)擋墻在地震作用下只產(chǎn)生滑移位移(即具備足夠的抗傾覆能力)。

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料：地震震級(jí)M=7，震源深度d1=15 km，預(yù)測(cè)誤差為50%，抗震設(shè)防烈度為Ⅸ度。擋墻算例模型見(jiàn)圖7。按《鐵路工程抗震規(guī)范》抗震設(shè)計(jì)：抗滑動(dòng)安全系數(shù)Kc=1.25>1.1，抗傾覆安全系數(shù)K0=2.15>1.3；墻體截面積22.4 m2。

圖7 擋墻算例模型(單位：m)Fig.7 Retaining wall example model (unit：m)

4.1 按普通擋墻設(shè)計(jì)

功能評(píng)估地面運(yùn)動(dòng)(設(shè)計(jì)地震)為0.4 g，安全評(píng)估地面運(yùn)動(dòng)(罕遇地震)為0.64 g。擋墻設(shè)計(jì)滿(mǎn)足安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)下的性能準(zhǔn)則：損傷標(biāo)準(zhǔn)——可修，使用標(biāo)準(zhǔn)——有限，0.5%<位移指數(shù)≤3.0%。

性能設(shè)計(jì)如下：

(1) 對(duì)規(guī)范設(shè)計(jì)的擋墻進(jìn)行安全評(píng)估驗(yàn)算，計(jì)算墻體初始位移指數(shù)。

經(jīng)計(jì)算，滑動(dòng)臨界加速度kc=0.235 g，初始位移指數(shù)為0.57%。按規(guī)范設(shè)計(jì)的擋墻位移指數(shù)雖滿(mǎn)足安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)下的性能準(zhǔn)則，但從性能設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，位移指數(shù)仍具備可提高的空間，也就是說(shuō)擋墻設(shè)計(jì)偏于保守。因此，可通過(guò)調(diào)整墻體尺寸適當(dāng)增大位移指數(shù)，使調(diào)整尺寸后的擋墻位移指數(shù)仍滿(mǎn)足性能準(zhǔn)則要求，最終達(dá)到經(jīng)濟(jì)適用的目的。

(2) 按性能準(zhǔn)則對(duì)初始位移指數(shù)進(jìn)行評(píng)估，調(diào)整墻體位移指數(shù)。

按性能設(shè)計(jì)調(diào)整后的墻身尺寸：墻頂寬1.5 m，面坡傾斜破率1∶0.2，墻體截面積18.4 m2(與規(guī)范設(shè)計(jì)相比，擋墻截面積減小17.86%)。經(jīng)計(jì)算，滑動(dòng)臨界加速度kc=0.186 g，位移指數(shù)為1.16%(與規(guī)范設(shè)計(jì)相比，位移指數(shù)得到適當(dāng)提高，且滿(mǎn)足安全評(píng)估“單水準(zhǔn)”下的性能準(zhǔn)則要求)。

(3) 檢算按性能設(shè)計(jì)的擋墻在設(shè)防烈度為Ⅷ度第二組(0.3 g)的安全系數(shù)。

經(jīng)穩(wěn)定性檢算：抗滑動(dòng)安全系數(shù)Kc=1.19>1.1，抗傾覆安全系數(shù)K0=1.88>1.3。

4.2 按重要擋墻設(shè)計(jì)

功能評(píng)估地面運(yùn)動(dòng)(設(shè)計(jì)地震)為0.4 g，安全評(píng)估地面運(yùn)動(dòng)(罕遇地震)為0.64 g，同時(shí)滿(mǎn)足功能評(píng)估及安全評(píng)估性能標(biāo)準(zhǔn)。功能評(píng)估性能標(biāo)準(zhǔn)：要求擋墻在震后必須滿(mǎn)足使用水準(zhǔn)——立即，損傷水準(zhǔn)——最小的性能要求，位移指數(shù)≤0.5%；安全評(píng)估性能標(biāo)準(zhǔn)：要求擋墻在震后必須滿(mǎn)足使用水準(zhǔn)——有限，損傷水準(zhǔn)——可修的性能要求，0.5%<位移指數(shù)≤3%。

性能設(shè)計(jì)如下：

(1) 對(duì)規(guī)范設(shè)計(jì)的擋墻分別進(jìn)行功能評(píng)估、安全評(píng)估驗(yàn)算，計(jì)算墻體初始位移指數(shù)。

經(jīng)計(jì)算，功能評(píng)估初始位移指數(shù)為0.11%(滿(mǎn)足位移指數(shù)≤0.5%)，安全評(píng)估初始位移指數(shù)為0.57%(滿(mǎn)足0.5%<位移指數(shù)≤3%)，滿(mǎn)足安全評(píng)估性能水準(zhǔn)，從性能設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，位移指數(shù)亦具備上調(diào)的空間。在地震作用下，與普通鐵路相比，在滿(mǎn)足路基抗震安全需求的同時(shí)，建設(shè)及運(yùn)營(yíng)標(biāo)準(zhǔn)較高的鐵路(高速鐵路、客運(yùn)專(zhuān)線等)或修復(fù)困難的陡坡、深挖、高填路基更關(guān)注構(gòu)造物抗震的功能需求。因此，墻體設(shè)計(jì)應(yīng)按功能評(píng)估性能準(zhǔn)則進(jìn)行控制，按安全評(píng)估性能準(zhǔn)則進(jìn)行檢算。

(2) 按性能準(zhǔn)則對(duì)初始位移指數(shù)進(jìn)行評(píng)估，調(diào)整墻體位移指數(shù)。

按性能設(shè)計(jì)調(diào)整后的墻身尺寸：墻頂寬1.7m，面坡傾斜坡度1∶0.2，墻背垂直，墻底水平，墻體截面積20 m2(與規(guī)范設(shè)計(jì)相比，擋墻截面積減小10.71%)。經(jīng)計(jì)算，滑動(dòng)臨界加速度，功能評(píng)估位移指數(shù)為0.22%，安全評(píng)估位移指數(shù)為0.84%(與規(guī)范設(shè)計(jì)相比，位移指數(shù)得到適當(dāng)提高，且滿(mǎn)足功能評(píng)估、安全評(píng)估“雙水準(zhǔn)”下的性能準(zhǔn)則要求)。

(3) 檢算按性能設(shè)計(jì)的擋墻在設(shè)防烈度為Ⅷ度第二組(0.3 g)的安全系數(shù)。

穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗滑動(dòng)安全系數(shù)Kc=1.27>1.1，抗傾覆安全系數(shù)K0=2.09>1.3。

4.3 基于性能抗震設(shè)計(jì)的工程應(yīng)用建議

經(jīng)前文所述，在設(shè)防烈度為Ⅸ度及以上的高烈度區(qū)進(jìn)行擋墻抗震設(shè)計(jì)時(shí)，與現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)方法相比，性能設(shè)計(jì)顯示了經(jīng)濟(jì)節(jié)約、安全適用等優(yōu)點(diǎn)，但其繁瑣的設(shè)計(jì)流程仍給工程師們?cè)斐闪撕艽蟛槐悖蛊潆y以在工程實(shí)踐中被大范圍的推廣及適用。因此，搜集有代表性的公路、鐵路在高烈度區(qū)的擋墻設(shè)計(jì)實(shí)例，開(kāi)展性能設(shè)計(jì)與規(guī)范設(shè)計(jì)的對(duì)比研究，繪制位移指數(shù)-安全系數(shù)關(guān)系圖，將性能設(shè)計(jì)與規(guī)范設(shè)計(jì)聯(lián)系起來(lái)。在性能設(shè)計(jì)時(shí)，按照性能準(zhǔn)則→性能目標(biāo)→位移指數(shù)→位移指數(shù)-安全系數(shù)關(guān)系圖的步驟確定與擬定性能指標(biāo)對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)，然后按照擬靜力法進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，未詳盡的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)仍參照現(xiàn)行規(guī)范。該方法能大大提高效率，使基于性能抗震設(shè)計(jì)的工程應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)論

高烈度區(qū)重力式擋墻基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法以現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)框架為基礎(chǔ)，首次將“分級(jí)設(shè)防”理念應(yīng)用在擋墻抗震設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了路基支擋構(gòu)造物由基于力法向基于性能抗震設(shè)計(jì)理念的轉(zhuǎn)變，經(jīng)與規(guī)范設(shè)計(jì)對(duì)比，顯示了基于性能抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。本文主要結(jié)論如下：

(1) 在設(shè)防烈度為Ⅸ度及以上的高烈度區(qū)構(gòu)建重力式擋墻基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法，是實(shí)現(xiàn)基于性能的抗震設(shè)計(jì)在巖土工程構(gòu)造物中應(yīng)用及推廣最可行的方案。

(2) 重力式擋墻基于性能的抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

①重要擋墻：按“雙水準(zhǔn)”進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，同時(shí)滿(mǎn)足功能評(píng)估及安全評(píng)估性能標(biāo)準(zhǔn)。功能評(píng)估性能標(biāo)準(zhǔn)：要求擋墻在震后必須滿(mǎn)足使用水準(zhǔn)——立即，損傷水準(zhǔn)——最小的性能要求，位移指數(shù)δ≤0.5%。安全評(píng)估性能標(biāo)準(zhǔn)：要求擋墻在震后必須滿(mǎn)足使用水準(zhǔn)——有限，損傷水準(zhǔn)——可修的性能要求，0.5%<位移指數(shù)δ≤3%。

②普通擋墻：按“單水準(zhǔn)”進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，即滿(mǎn)足安全評(píng)估性能標(biāo)準(zhǔn)，要求擋墻在震后必須滿(mǎn)足使用水準(zhǔn)——有限，損傷水準(zhǔn)——可修的性能要求，0.5%<位移指數(shù)δ≤3%。

③檢算按性能設(shè)計(jì)的擋墻在Ⅷ度區(qū)第二組(0.3 g)的安全系數(shù)，使其滿(mǎn)足現(xiàn)行抗震規(guī)范要求。

(3) 基于性能的抗震設(shè)計(jì)流程：

①按工程類(lèi)別將擋墻進(jìn)行重要性分類(lèi)，依據(jù)重要性及性能準(zhǔn)則確定擋墻在地震作用下應(yīng)達(dá)到的性能目標(biāo)，依據(jù)性能目標(biāo)確定墻體震后允許的位移指數(shù)。

②按現(xiàn)行抗震規(guī)范對(duì)擋墻進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，計(jì)算初始位移指數(shù)。

③按性能準(zhǔn)則對(duì)初始位移指數(shù)進(jìn)行評(píng)估。

④調(diào)整初步設(shè)計(jì)，重復(fù)步驟②、③，直至墻體位移指數(shù)滿(mǎn)足性能需求為止。

擋墻抗震性能不僅受地震烈度、線路與斷裂帶的關(guān)系、場(chǎng)地條件、地震波特性等外界因素影響，還與砌筑方式、墻體材料、墻體幾何特性、填料性質(zhì)等內(nèi)部因素息息相關(guān)。這表明基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，仍有大量的研究工作亟待開(kāi)展。

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Performance-based Seismic Design of Gravity Retaining Walls in High Intensity Regions

HAN Peng-Fei， SUI Xiao-min

(GeologyandSubgradeDesignDepartmentofTheThirdRailwaySurveyandDesignInstituteGroupCorporation，Tianjin300251，China)

In this paper，the core idea behind seismic performance-based design is first introduced.Based on a seismic damage survey of retaining walls，the research necessities of seismic performance-based design for gravity retaining walls in high seismic intensity areas are explained.For establishing a framework for seismic performance-based design methods，key technical problems of current specifications and seismic performance-based design methods are summarized.According to large-scale shaking Tabletests of retaining walls，conclusions about which displacement index can be used as a measure of the seismic performance of retaining walls are presented，along with the criteria and flows of seismic performance-based design methods.Through comparisons between seismic performance-based design methods and specifications of retaining wall examples，the advantages of seismic performance-based design methods are demonstrated.Finally，engineering application suggestions for seismic performance-based design of gravity retaining walls in high seismic intensity areas are proposed.

high seismic intensity area； performance-based design； gravity retaining wall； displacement index； performance criteria

2014-08-20

國(guó)家西部課題(200831800098)

韓鵬飛，男，工程師，主要從事鐵路工程地質(zhì)路基勘察設(shè)計(jì)及巖土工程抗震領(lǐng)域的工作與研究.E-mail：305904420@qq.com

TU352.11；TU476.+4

A

1000-0844(2015)02-0585-009

10.3969/j.issn.1000-0844.2015.02.0585