趙才煜, 孫柏濤, 陳洪富

(1. 中國地震局工程力學研究所 中國地震局地震工程與工程振動重點實驗室, 黑龍江 哈爾濱 150080;2. 地震災害防治應(yīng)急管理部重點實驗室, 黑龍江 哈爾濱 150080)

0 引言

鐵路橋梁抗震設(shè)計是隨著經(jīng)濟條件和科學認識水平的發(fā)展而不斷變化的。隨著震害資料的不斷積累以及人們對地震作用下各類結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)研究和認識的不斷加深,鐵路橋梁的抗震理念也在不斷進步。新中國成立前,我國雖然已經(jīng)修建了一部分鐵路橋梁,但是當時并未對其地震危險性及結(jié)構(gòu)易損性展開系統(tǒng)性研究[1],也沒有相應(yīng)的抗震設(shè)計標準,因此修建的鐵路橋梁均未考慮抗震設(shè)防。

新中國成立初期,地震區(qū)的橋梁設(shè)計一開始是直接翻譯和沿用蘇聯(lián)的規(guī)范。一方面對于橋梁的建造設(shè)計,1950年鐵道部設(shè)計局組織翻譯了蘇聯(lián)1947年《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)程(TYΠM—47)》,并以此為藍本編制了《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)程(初稿)》,于同年6月頒發(fā)[2]。其后,又將上述初稿的橋梁活載標準改為中華人民鐵道橋梁中-Z制標準,修改了橋梁所用鋼材的性能要求,于1951年12月頒布了我國第一本正式的《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)程》[3]。1958年,《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)程》[3]被《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范》[4]替代。這是我國鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范的首次更迭,主要針對第三章“鋼鐵結(jié)構(gòu)”進行了修訂,包括優(yōu)化了鋼材容許應(yīng)力的受力形式,在強度計算中考慮了附加力,修正和補充了鋼橋跨結(jié)構(gòu)和鋼墩臺各桿件強度、總穩(wěn)定性和耐勞強度的計算公式等。

另一方面,抗震設(shè)計規(guī)范也是鐵路橋梁設(shè)計的主要依據(jù)之一。同樣于1955年,在中國科學院土木建筑研究所所長劉恢先的主導下,我國翻譯了蘇聯(lián)的《地震區(qū)建筑規(guī)范》[5]。該規(guī)范在“道路構(gòu)筑物”一章中對橋梁等人工構(gòu)筑物受到的地震荷載做出了相關(guān)規(guī)定。20世紀50年代,我國華北地區(qū)、西北地區(qū)以及中南地區(qū)等主要干線上的鐵路橋梁均按《地震區(qū)建筑規(guī)范》[5]和《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)程》[3]進行設(shè)計。

而20世紀60年代至1976年這一時期,我國華北地區(qū)、中南地區(qū)、西南地區(qū)及西北地區(qū)等主要干線上新修建的鐵路橋梁及其抗震設(shè)計主要參考《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范》[4]和1959年版《地震區(qū)建筑規(guī)范(CH-8-57)》[6]。后者的編制任務(wù)于1958年開始,由原國家建委帶頭,中國科學院土木建筑研究所負責編制,鐵道部專業(yè)設(shè)計院參與編制。該規(guī)范主要以蘇聯(lián)1957版抗震規(guī)范為依據(jù),吸收并采用了當時最新的抗震研究成果和相關(guān)規(guī)定,包含道橋等抗震設(shè)計內(nèi)容,于1959年5月正式定稿,成為我國第一部抗震規(guī)范的草案稿。

1964年,劉恢先主持編制了我國第二部抗震規(guī)范的草案稿,其中仍然包括“道路構(gòu)筑物”一章。該草案稿在1959版《地震區(qū)建筑規(guī)范(CH-8-57)》[6]的基礎(chǔ)上,吸取國內(nèi)外先進研究成果和抗震設(shè)計經(jīng)驗,并對部分內(nèi)容進行刪減和修改而來,于同年11月定稿,命名為《地震區(qū)建筑設(shè)計規(guī)范(草案稿)》。該規(guī)范雖然沒有得到正式頒布,但對當時的工程設(shè)計及以后的規(guī)范發(fā)展起到了積極作用。

在具體的抗震防震措施上,我國主要以1968年《京津地區(qū)道路建筑物抗震設(shè)計暫行規(guī)范(初稿)》為依據(jù)[7]。該規(guī)范基于1965年烏魯木齊地震、1966年邢臺地震和東川地震這3次強烈地震的震害經(jīng)驗,并結(jié)合京津冀地區(qū)的實際情況進行編制,是由《地震區(qū)建筑設(shè)計規(guī)范(草案稿)》發(fā)展而來的。雖然該規(guī)范未能被審批公布,但對當時的鐵路橋梁抗震設(shè)計起到了積極的促進作用。這些早期規(guī)范為日后《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》的編制奠定了基礎(chǔ)。

此后,我國《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》歷經(jīng)三代發(fā)展,無論是理論方法的研究深度還是應(yīng)用的廣度,在世界上都是具有先進性的。本文將按照時間的脈絡(luò)分別介紹三代規(guī)范的發(fā)展與內(nèi)容,并對比三版規(guī)范的主要差別。

1 1977年《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范(試行)》

在《京津地區(qū)道路建筑物抗震設(shè)計暫行規(guī)范(初稿)》編制完成后的十年內(nèi),我國又陸續(xù)發(fā)生了多次強烈地震,包括7次7級以上地震(表1)。它們對鐵路及其沿線造成的震害推動了我國第一本鐵路工程抗震規(guī)范的編制。

表1 1969—1976年我國強烈地震情況

上述強烈地震造成的破壞引起了國家的高度重視。為了更好地開展鐵路工程的抗震設(shè)計工作,原國家基建委和原交通部委托原鐵道部編制了《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范(試行)》[8](下文簡稱“1977版鐵規(guī)”)。原鐵道部第一設(shè)計院主持該規(guī)范的編制,中國科學院工程力學研究所、蘭州地震大隊、蘭州大學、蘭州鐵道學院,以及鐵道部第二、三、四設(shè)計院等八家單位共同參與編制。

該規(guī)范的編制除了依據(jù)1959版《地震區(qū)建筑規(guī)范(CH-8-57)》、1964年《地震區(qū)建筑設(shè)計規(guī)范(草案稿)》、《京津地區(qū)道路建筑物抗震設(shè)計暫行規(guī)范(初稿)》3本已有規(guī)范外,還參考了國外有關(guān)資料,并對通海、昭通、海城等地區(qū)的地震進行了深入的現(xiàn)場調(diào)查和地質(zhì)勘探,總結(jié)了強烈地震帶來的震害經(jīng)驗。同時,對橋墩的動力特性、海城地震區(qū)域的砂土地基液化進行了實驗和研究,并將成果納入了其中。

1976年5月,原鐵道部基建總局組織了定稿審查會議。在定稿兩個月后,即1976年7月28日,唐山發(fā)生了7.8級強烈地震,鐵路遭受到十分嚴重的破壞,相關(guān)單位立即到現(xiàn)場進行調(diào)查,其豐富的震害資料帶來了新的震害經(jīng)驗。根據(jù)這些經(jīng)驗教訓,鐵道部第一設(shè)計院又對審定稿做了修改與補充。1977年5月1日,鐵道部鐵基字96號文正式批準該規(guī)范,并在全路正式實施。

“1977版鐵規(guī)”的主要特點是吸取并總結(jié)了對鐵路工程造成破壞最嚴重的海城地震和唐山地震的震害經(jīng)驗。鐵路橋梁在兩次地震后的震害情況如表2和圖1、2所示。震害調(diào)查發(fā)現(xiàn),在可液化土及軟土地基上的橋梁受到的破壞普遍比較嚴重。因此,該規(guī)范在抗震措施上首先強調(diào)了要特別重視這種橋梁,因為它們在7度區(qū)就有可能發(fā)生比較嚴重的震害,如位于7度區(qū)的遼河特大橋,在海城地震發(fā)生后震害嚴重,致使行車中斷時長超過130 h,是搶修通車的關(guān)鍵;反之,建于密實地基上的橋梁,即使是在9度及以上的區(qū)域,震害也比較輕微,如唐山大地震中京山鐵路上5座位于10～11度區(qū)的橋梁,因為地基土密實,其震害相對較輕。

圖1 唐山地震中梁側(cè)向位移(從支座上掉落)[9]Fig.1 Lateral displacement of beam in Tangshan earthquake (falling from the support)[9]

圖2 唐山地震中橋面?zhèn)认蛭灰芠9]Fig.2 Lateral displacement of bridge deck in Tangshan earthquake[9]

表2 唐山、海城地震鐵路橋梁震害表[9-10]

綜上,該規(guī)范在抗震措施方面:第一,規(guī)定了應(yīng)結(jié)合地質(zhì)、路基等實際情況,盡量繞開此類極不利地段,當無法規(guī)避時,則規(guī)定應(yīng)采用樁基礎(chǔ)或沉井基礎(chǔ)等深基礎(chǔ),該方法一直沿用至今;第二,若考慮可液化土及軟土的地質(zhì)情況,橋孔應(yīng)適當加長,橋臺應(yīng)建在穩(wěn)定的地基上。

2 1987年《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范(GBJ 111—87)》

1979年1月,鐵道部下達了修改《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范(試行)》的任務(wù)。1987年7月1日,原國家計劃委員會批準《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范(GBJ 111—87)》[11](下文簡稱“1987版鐵規(guī)”)正式施行。

規(guī)范編制組在編制過程中認真總結(jié)了原規(guī)范試行以來的經(jīng)驗教訓,組織了專題的科學研究,進行了比較廣泛的調(diào)查。在鐵路橋梁抗震設(shè)計方面,相對于“1977版鐵規(guī)”,主要的修改補充內(nèi)容有以下5點:

(1) 優(yōu)化了抗震設(shè)計標準[12]。“1987版鐵規(guī)”中新劃分了3個鐵路抗震設(shè)計標準,即Ⅰ、Ⅱ級鐵路的損壞部分稍加整修,可正常使用;Ⅲ級鐵路即I級工企鐵路,經(jīng)短期搶修后可恢復通車;Ⅱ、Ⅲ級工企鐵路的重大橋梁等工程不發(fā)生嚴重破壞。而“1977版鐵規(guī)”中只包含前兩條。該分類不僅考慮了運量的大小,而且將遭受破壞后導致的直接經(jīng)濟損失、修復難易程度、對人民生活造成的不便,及對運輸造成的損失等因素均考慮在內(nèi)。

(2) 新增了場地分類。場地土類別仍分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類,但分別給它們定名為堅硬場地土、中等場地土及松軟場地土。同時,參照《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范(TJ 11—78)》[13]中規(guī)定的方法,計算土層平均剪切波速,并將其納入規(guī)范中(表3)。在評定場地類別時,取土層深度25 m內(nèi)各土層的平均剪切波速來判定,這樣的分類方法比較簡單可行。

表3 《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范(GBJ 111—87)》場地分類

(3) 調(diào)整了抗震設(shè)計控制條件中地基土容許承載力的修正系數(shù)。地基為150 kPa<σ0≤ 500 kPa的巖石和土的容許力修正系數(shù)由1.25調(diào)整至1.30,這是因為松軟地基上工程的震害一般較重。

(4) 優(yōu)化了梁式橋橋墩的抗震設(shè)計方法。“1977版鐵規(guī)”未考慮地基變形對橋墩的影響,其抗震設(shè)計方法僅適用于巖石地基上的橋墩,不適用于非巖石地基上的橋墩。其規(guī)定計算的地震荷載有時偏大,增加了工程投資,有時偏小,未考慮橋墩的控制設(shè)計[14]。因此“1987版鐵規(guī)”進行計算時,將地基變形的影響計入在內(nèi),其表達式如下。

MfjE=ηc·Kh·βj·γj·kfj·Jf·g

(1)

式中:MfjE為非巖石地基的基礎(chǔ)(或承臺)質(zhì)心處j振型的地震力矩(kN·m);ηc為綜合影響系數(shù),與橋墩頂至基礎(chǔ)頂?shù)母叨然蛞话銢_刷線高度有關(guān);Kh為水平地震系數(shù);βj為j振型動力系數(shù),與橋墩自振周期和場地類別有關(guān);γj為j振型參與系數(shù),與基礎(chǔ)的質(zhì)量(t)有關(guān);kfj為j振型基礎(chǔ)質(zhì)心角變位(1/m);Jf為基礎(chǔ)對質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量(t·m2);g為重力加速度,g=9.81 m/s2。

同時,還補充了四類適用于巖石、非巖石地基上梁式橋各式橋墩地震作用的簡化計算方法,包括各式實體或空心橋墩、各式實體或空心的剛架橋墩、地基土較柔軟的低橋墩,以及無承臺的剛架樁墩。

(5) “抗震措施”一節(jié)中,“1987版鐵規(guī)”第4.2.7條規(guī)定,采用明挖基礎(chǔ)的橋臺,當基礎(chǔ)底面摩擦系數(shù)≤0.25時,宜采用砂卵石換填,其厚度由原來“不應(yīng)小于0.3 m”修正為“不應(yīng)小于0.5 m”,目的是進一步提高抗滑穩(wěn)定性。

總而言之,修訂后的“1987版鐵規(guī)”以科學研究為工作基礎(chǔ),增添了新內(nèi)容,擴大了適用范圍,條文依據(jù)也更加充分合理。

3 2009年《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范(GB 50111—2006)》(2009版)

“1987版鐵規(guī)”頒布后的近20年里,有關(guān)結(jié)構(gòu)抗震的理論和工程實踐都有了飛速發(fā)展。2006年,《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范(GB 50111—2006)》正式公布,它是在上一版的基礎(chǔ)上修訂而成的。2009年,應(yīng)建標[2009]88號的要求,鐵一院會同有關(guān)單位對其又進行了修訂,頒布了《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范(GB 50111—2006)》(2009版)[15](下文簡稱“2009版鐵規(guī)”)。該規(guī)范在鐵路橋梁抗震設(shè)計方面,與“1987版鐵規(guī)”的主要區(qū)別有以下7點:

(1) 抗震設(shè)計標準發(fā)生了改變。上一版規(guī)范根據(jù)不同等級鐵路的運量大小及其在鐵路網(wǎng)中的重要性,采用基本烈度作為設(shè)計烈度,并要求其在遭受到設(shè)計烈度的地震響應(yīng)時不產(chǎn)生大的結(jié)構(gòu)性破壞,即用設(shè)計烈度(50年超越概率10%)進行抗震設(shè)計[16]。新版規(guī)范規(guī)定了鐵路工程按“三水準、兩階段”進行抗震設(shè)計[17],即所有的鐵路工程按照多遇地震、設(shè)計地震、罕遇地震3個地震動水準進行抗震設(shè)計;而大跨鐵路橋梁,如懸索橋、斜拉橋等結(jié)構(gòu)因具有良好的力學性能和經(jīng)濟指標,又常位于鐵路交通網(wǎng)的樞紐位置,其抗震設(shè)計采用兩階段設(shè)計,即“中震不壞,大震可修”。

另外,抗震設(shè)防的范圍擴大,新版規(guī)范將6度區(qū)納入了鐵路工程抗震設(shè)防范圍,因為6度區(qū)約占我國抗震設(shè)防區(qū)域面積的一半,在這些區(qū)域已經(jīng)發(fā)生了多次破壞性地震,實際烈度最高達到8度。同時,我國鐵路里程中橋梁里程占1/5以上,且橋梁大多屬于鐵路線中的關(guān)鍵節(jié)點,一旦其中某一節(jié)點中斷,就會造成嚴重的損失。

(2) 場地類別和場地土類型進一步細化。新規(guī)范參照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB 50011—2001)》[18]和《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(GB 18306—2001)》[19],將場地類別由“1987版鐵規(guī)”中的三類劃分為四類,反映構(gòu)筑物所在場地的地震效應(yīng),其劃分主要取決于土層剪切波速隨深度的變化規(guī)律和土層厚度或基巖埋深(表4)。

表4 《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范(GB 50111—2006)》(2009版)場地類別劃分

“1987版鐵規(guī)”中場地土類型共分為三類,而新版規(guī)范將場地土類型按地基土剛度劃分為4類,并將其重新命名為巖石或堅硬土、中硬土、中軟土和軟弱土。場地土類型與土層剪切波速的關(guān)系如表5所列。

表5 場地土類型劃分

(3) 新增了“抗震設(shè)計的基本要求”一章。針對鐵路橋梁,增加了其抗震設(shè)防類別劃分的內(nèi)容,根據(jù)它們在鐵路網(wǎng)中的重要性和修復的難易程度,將橋梁工程劃分為A、B、C、D四類,并規(guī)定了這四類工程的地震作用重要系數(shù)及抗震設(shè)防措施等級。

同時,此版規(guī)范體現(xiàn)了基于性能的設(shè)計思想。為了確保鐵路橋梁在地震作用下的安全性,防止其在地震下喪失功能或發(fā)生嚴重損傷,規(guī)范規(guī)定了三級抗震性能要求作為工程的抗震設(shè)防目標:抗震性能要求Ⅰ,地震后不損壞或輕微損壞,能夠保持其正常使用功能;抗震性能要求Ⅱ,地震后可能損壞,經(jīng)修補,短期內(nèi)能恢復其正常使用功能;抗震性能要求Ⅲ,地震后可能產(chǎn)生較大破壞,但不出現(xiàn)整體倒塌,經(jīng)搶修后可限速通車。

然而,國外在橋梁基于性能的設(shè)計方法上,有著更深入的研究。Kappos[20]于2018年對歐洲規(guī)范Eurocode 8中基于性能的橋梁設(shè)計方法進行了概述,與我國“2009版鐵規(guī)”相比,歐洲規(guī)范不僅給出了橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能標準,還提供了基于性能的設(shè)計格式,值得借鑒與學習。

(4) 地震作用計算發(fā)生了較大改動?！?987版鐵規(guī)”中對于橋墩水平地震作用的計算,是根據(jù)“不同地震烈度下水平地震系數(shù)Kh,通過綜合影響系數(shù)ηc的調(diào)整,使計算結(jié)果與宏觀震害結(jié)果趨于一致”。新規(guī)范對此進行了較大改動,直接采用地震動峰值加速度Ag進行橋墩的地震作用計算[17],多遇及罕遇地震下的水平地震基本加速度α值按表6選用。對于地震動峰值加速度大于0.2g的地區(qū),鐵路橋梁在罕遇地震下的抗震設(shè)計考慮了折減,8度區(qū)為1.9Ag,9度區(qū)為1.6Ag。

表6 水平地震基本加速度α取值

因為地震作用的變化,相關(guān)單位對地震區(qū)鐵路橋墩原部頒標準圖進行抗震驗算比對,得到了兩本規(guī)范之間的區(qū)別。按照“1987版鐵規(guī)”,橋墩基本都能夠通過驗算;按照新版規(guī)范,有很多橋墩不再滿足抗震驗算要求,這說明修改后規(guī)范的抗震設(shè)防標準和地震安全性都有所提高。

特別需要說明的是,高鐵橋梁的上部結(jié)構(gòu)與橋墩一般具有較大的剛度和較高的基頻,即使在較大的地震作用下仍具有較好的抗震性能,且延性較小,再加上無砟軌道的鋪設(shè),提高了高鐵橋梁的整體性。因此,我們不能忽視軌道結(jié)構(gòu)在地震作用下對橋梁結(jié)構(gòu)的影響。

(5) 對于橋墩抗震設(shè)計的反應(yīng)譜曲線,“2009版鐵規(guī)”正式引入了三水準設(shè)計理念,通過提出地震動反應(yīng)譜特征周期Tg,將工程場地的場地類型、地震動參數(shù)區(qū)劃等影響因素考慮在內(nèi),設(shè)計更加科學合理,體現(xiàn)了性能化設(shè)計的理念。三版規(guī)范的對比如圖3、4所示。

圖3 “1977版鐵規(guī)”與“1987版鐵規(guī)”動力放大 系數(shù)β曲線Fig.3 β-curve of dynamic amplification factor in the codes of 1977 and 1987 editions

圖4 “2009版鐵規(guī)”動力放大系數(shù)β曲線Fig.4 β-curve of dynamic amplification factor in the code of 2009 edition

此外,關(guān)于長周期結(jié)構(gòu),由于對其動力行為缺乏研究,為了避免對設(shè)計造成困難,新規(guī)范中對于橋梁自振周期有所限定,自振周期超過2 s的結(jié)構(gòu),其反應(yīng)譜曲線應(yīng)另行研究。

(6) 新增了支座抗震設(shè)計內(nèi)容。地震區(qū)橋梁支座在地震時發(fā)生破壞的工程實例很多,支座錨固螺栓、支座限位裝置等受力集中部位經(jīng)常發(fā)生破壞,導致梁縫頂死、梁體位移,甚至落梁,因此地震區(qū)支座設(shè)計應(yīng)遵循構(gòu)造簡單、受力明確、便于更換的原則。同時,支座本體的抗震能力應(yīng)高于其他連接構(gòu)件,支座與梁體的連接強度應(yīng)高于其與橋墩臺的連接強度。

當?shù)卣饎铀疁食^設(shè)計要求時,支座的損傷也應(yīng)盡可能控制在支座縱、橫向限位裝置或錨固螺栓等易更換部位,方便更換和快速修復,如圖5所示。

圖5 隔震支座Fig.5 Vibration isolation bearing

(7) 抗震措施方面更加具體。第一,“2009版鐵規(guī)”新增了“對設(shè)防烈度在8度或9度區(qū)內(nèi),橋頭路堤高度大于3 m的特大橋、大中橋橋臺后15 m范圍內(nèi)的路堤基底以下的可液化土層或軟土做加固處理”的規(guī)定,以減輕路基及橋梁的震害。因為根據(jù)我國唐山、海城兩次地震中橋梁的震害經(jīng)驗,松軟地基、液化地基上的橋頭路堤普遍下沉,最嚴重的下沉可達3 m,造成錐體鋪砌破壞,進一步加重了橋臺的震害。第二,新增了地震區(qū)橋梁防落梁裝置及抗震措施等相關(guān)要求。大量震害實例表明,采取合理的抗震措施能夠有效減輕橋梁震害,為了防止落梁,不僅應(yīng)保證橋梁支座的各個部位有足夠強度,還應(yīng)采取縱向梁端連接措施并使用支擋設(shè)施,如圖6所示。

圖6 橋梁防落梁裝置Fig.6 Girder fall protection device of bridge

特別需要說明的是,大跨鐵路橋梁(如懸索橋、斜拉橋等)具有索塔結(jié)構(gòu),地震荷載會引起塔底的縱向彎矩及縱向剪力,因此應(yīng)在塔梁間采用合理的縱向連接裝置以提高該類橋梁的綜合抗震能力。

《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范(GB 50111—2006)》(2009版)是在原國家標準《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范(GB J111—87)》的基礎(chǔ)上修訂而成的,并且沿用至今。該規(guī)范明確了我國鐵路的技術(shù)發(fā)展方向,總結(jié)了我國抗震設(shè)計的經(jīng)驗和教訓,吸取了專題科研成果,借鑒了國內(nèi)外有關(guān)標準的規(guī)定,推動了我國防災減災事業(yè)的發(fā)展。

4 總結(jié)

本文闡述了我國鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范的沿革與發(fā)展,分析了每個歷史時期不同版本規(guī)范對鐵路橋梁抗震設(shè)計的相關(guān)規(guī)定,并與先前的規(guī)定進行了對比,得出的結(jié)論如下:

(1) 鐵路橋梁抗震設(shè)計標準隨著震害資料的不斷積累和研究的不斷深入趨向多維化,并隨著我國經(jīng)濟與結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計的發(fā)展,從“單水準”設(shè)防改變?yōu)椤叭疁?兩階段”設(shè)防。同時,抗震設(shè)防的范圍也進一步擴大,逐步契合我國國情。

(2) 場地分類精細化。場地分類從最初未命名的三類發(fā)展至今,已按照土層剪切波速分為四類并命名,更加充分地考慮了橋梁建設(shè)的場地條件。

(3) 地震作用計算方法更符合實際。地震作用是各類結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的核心,鐵路橋梁地震作用的計算從僅考慮水平力,發(fā)展到同時考慮水平力、地基變形及地震作用下場地反應(yīng)對橋梁的影響等,其結(jié)果與實際也更加吻合。

(4) 抗震措施更加具體?？拐鸫胧┽槍Φ墓こ虇栴}和隱患趨于豐富化和多樣化,對于鐵路橋梁抗震的薄弱環(huán)節(jié)和特殊震害現(xiàn)象,規(guī)范中補充和完善了相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施。

(5) “2009版鐵規(guī)”距今已近20年,與我國《公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范(JTG/T 2231-01—2020》)[21]相比,存在明顯的發(fā)展滯后等問題。尤其在地震荷載方面,其并沒有對“地震作用”“抗震分析”“橋梁減隔震設(shè)計”等方面做出詳細的闡述,由此可見,我國鐵路工程抗震研究工作仍需進一步完善。

綜上,鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范的版本差異對于橋梁結(jié)構(gòu)抗震能力有著重要影響,因此在鐵路橋梁震害預測中考慮橋梁的建造年代及其遵循的規(guī)范版本具有重要意義。除此之外,我國在2008年之后,高速鐵路迅猛發(fā)展,為了保證線路平穩(wěn),高速鐵路采用了以橋帶路的方案,到目前為止,高速鐵路中的橋梁里程普遍占總里程的50%以上。本文通過梳理三版《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》的發(fā)展歷程,旨在為改進和完善地震區(qū)鐵路橋梁震害預測方法提供參考依據(jù)。

本文是通過查閱不同時期的《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》和相關(guān)論文,并對鐵路橋梁抗震設(shè)計部分進行對比得出的,對我國鐵路橋梁抗震設(shè)計工作發(fā)展的認識可能存在一些不完整之處,難免出現(xiàn)一些疏漏和謬誤,僅供從業(yè)者一起討論。