肖 飛

(蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210000)

公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范的分析與研究

肖 飛

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隨著新版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范的頒布與實(shí)施，使新形勢下的公路橋梁抗震設(shè)計在設(shè)計理念以及設(shè)計方法上得到了明顯的改進(jìn)與提升。為進(jìn)一步指導(dǎo)公路橋梁抗震設(shè)計工作的開展，從新版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范與舊版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范的對比角度入手，就抗震設(shè)防思想以及地震作用計算方面的差異進(jìn)行分析與探討。

公路；橋梁；抗震設(shè)計規(guī)范

1 抗震設(shè)防思想分析

在抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)上，新舊兩版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范并無較大差異，但抗震設(shè)防思想發(fā)生了非常大的改變。對于舊版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范而言，抗震設(shè)防采取的是一水準(zhǔn)設(shè)防，一階段設(shè)計的基本理念，即根據(jù)設(shè)防水平下的地震參數(shù)確定地震作用，并通過線彈性設(shè)計方法進(jìn)行抗震設(shè)計與驗(yàn)算工作。但對于新版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范而言，抗震設(shè)防采取的是二水準(zhǔn)設(shè)防，二階段設(shè)計的基本理念，即針對兩個抗震設(shè)防水平的地震參數(shù)確定地震作用，針對發(fā)生概率較高的低水準(zhǔn)地震采用彈性設(shè)計方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算，以確保結(jié)構(gòu)承載力的有效性；同時針對發(fā)生概率較低的高水準(zhǔn)地震則采用彈塑性設(shè)計方法對屈服后強(qiáng)度以及變形作用力進(jìn)行驗(yàn)算，以確保結(jié)構(gòu)位移以及變形作用力嚴(yán)格控制在規(guī)定值范圍內(nèi)。

2 地震作用計算分析

(1)從抗震設(shè)防烈度上進(jìn)行對比，新公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中所涉及到的地震動力加速度幅值(A)與舊公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中所涉及到的水平地震系數(shù)(Kh)均根據(jù)基本抗震設(shè)防烈度進(jìn)行計算，新公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中針對6級、7級、8級以及9級設(shè)防烈度對應(yīng)的地震動力加速度幅值分別為0.05 g、0.10/0.15 g、0.20/0.30 g以及0.4 g。舊公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中針對7級、8級、以及9級基本烈度對應(yīng)的水平地震系數(shù)分別為0.1/0.2、以及0.4。對比上述數(shù)值，兩個版本的公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中主要存在以下差異：①新版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中規(guī)定抗震設(shè)防烈度自6度開始必須進(jìn)行抗震設(shè)計，而舊版規(guī)范中僅考慮7度以上的設(shè)防烈度；②新版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中根據(jù)現(xiàn)行《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》評估一般公路橋梁結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)防烈度方面的差異性，新增7.5°設(shè)防區(qū)以及8.5°設(shè)防區(qū)，進(jìn)一步細(xì)化了抗震設(shè)防烈度的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

(2)從橋梁類別上進(jìn)行對比，新版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范當(dāng)中根據(jù)公路橋梁重要性以及受地震作用力影響下的修復(fù)難度將橋梁抗震設(shè)防類別劃分為四類，分別定義為A類、B類、C類、D類，并在抗震設(shè)防設(shè)計上采取不同方案。以公路橋梁結(jié)構(gòu)橋墩相對水平地震力為例，新規(guī)中針對不同類別橋梁的計算結(jié)果如表1所示。

表1 不同類別橋梁結(jié)構(gòu)橋墩相對水平地震力計算結(jié)果示意表

根據(jù)表1中數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，在新版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中，B類橋梁以及C類橋梁按照E1地震作用力計算所得橋墩水平地震力與舊版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中的計算結(jié)果無明顯差異。但在按照E2地震作用力計算情況下所得橋墩水平地震力明顯較高，且該數(shù)值與結(jié)構(gòu)自振周期呈正相關(guān)關(guān)系。根據(jù)這一規(guī)律提示：對于超越概率較低的罕遇類地震作用力而言，新版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中通過增加防倒塌驗(yàn)算的方式顯著提高了抗震設(shè)計的水平。而對于D類橋梁而言，新版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中所計算得到的橋墩水平地震力較舊版規(guī)范更低，這一規(guī)律提示：與舊版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范相比，新版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范針對抗震重要程度偏低一類橋梁采用抗震設(shè)防水準(zhǔn)偏低，更符合抗震設(shè)計分級設(shè)防的中心思想。

(3)從加速度反應(yīng)譜上進(jìn)行對比，兩版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中針對地震作用的計算均以加速度反應(yīng)譜法為依據(jù)。但對于舊版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范而言，水平地震力的計算以動力放大系數(shù)譜為主如圖1所示，而對于新版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范而言，水平地震力的計算則以加速度反應(yīng)譜法為依據(jù)如圖2所示。

圖1 動力放大系數(shù)譜示意圖

圖2 加速度反映譜示意圖

3 結(jié)束語

針對兩個版本的公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范進(jìn)行綜合對比得出如下結(jié)論：(1)新版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)采用兩水準(zhǔn)，兩階段法，相較于舊版規(guī)范有較大改進(jìn)，在E2級地震作用下通過延性抗震設(shè)計方法能夠有效避免結(jié)構(gòu)倒塌；(2)新版公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范根據(jù)橋梁重要性以及受地震災(zāi)害下的修復(fù)難度將設(shè)防類別劃分為4類，對不同類別采取不同的處理方式，符合分級設(shè)防的基本理念；(3)舊規(guī)范和新規(guī)范在計算常規(guī)橋梁地震作用時都是基于反應(yīng)譜法。新規(guī)范將舊規(guī)范的4條動力放大系數(shù)譜曲線用一條加速度反應(yīng)譜曲線統(tǒng)一，并基本維持了原規(guī)范的設(shè)防水平。

[1] 王克海,李沖,李悅，等.中國公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中存在的問題及改進(jìn)建議[J].建筑科學(xué)與工程學(xué)報,2013,30(2):95-103.

[2] 李龍安,屈愛平,何友娣，等.公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范反應(yīng)譜阻尼修正方法研究[J].橋梁建設(shè),2006,(2):43-45,80.

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2017-05-11