强震地区城市高架桥梁技术经济指标分析

徐云雷

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

0 引言

我国位于两条地震带上，是世界上地震多发国家之一，近年来根据工程实践表明，对桥梁结构进行必要的抗震设计是减轻地震灾害、防止工程造价失控的积极有效的措施。因此加强桥梁结构的抗震措施就显得十分必要和迫切。

1 项目背景

海秀快速路工程位于海口市中心城区，贯通海口市主城区东西方向，是海口城市干道骨架网中的主骨架之一。工程全线采用高架桥梁的结构形式，西起长滨路，向东沿海盛路、海秀路线位，依次跨越绿色长廊、五源河、永万西路、港澳大道、永万东路、秀英沟、秀英大道、金鼎路、丘海大道、中心十号路、世贸南路、侨中路、南沙路、龙昆路等相交道路和河道，与现状的国兴大道相接，路线全长约14.3 km，主线桥梁总长13.4 km。桥梁工程建安投资费用约为33亿元。

根据现行《中国地震动参数区划图》，海口市处于8度0.3 g地震带高烈度区（汶川为8度0.2 g），为我国大陆地震烈度最高的省会城市。根据《海秀快速路（一期）工程场地地震安全性评价报告》地震更为不利，部分场地的地震动峰值加速度甚至达到了0.35 g。大部分场地地震荷载比规范大了将近一倍以上，达到甚至超过了规范设定的9度区地震荷载。因此该工程的抗震设计显得尤为重要，成为控制设计与造价的关键因素。

2 抗震设计依据、原则及成果

2.1 抗震设计依据、原则

该工程抗震设计主要依据我国新颁布的两本桥梁抗震设计规范：《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ 166-2011）和《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-2008）。结构工程抗震设防思想总体可以概括为：小震不坏，中震可修，大震不倒。该工程高架桥梁为城市快速路，为乙类抗震设防标准[1-2]。

2.2 抗震设计对经济指标的影响

2.2.1 减隔震支座

由于该工程所处场地地震烈度较大，选用普通支座（如盆式橡胶支座、球形钢支座或板式橡胶支座等），在小震情况下，固定支座或板式橡胶支座仍将被剪坏滑移。普通支座没有自恢复力，墩梁之间将发生较大残余位移，引发落梁风险。即使未落梁需将梁体顶推回位结构才能恢复正常使用。因而无法满足规范规定的小震下结构立即使用的设防要求。

此外，采用普通支座，无法释放地震力。大震情况下，固定墩承受巨大地震力，将比常规增加50%以上体量。既不经济也不美观。相比常规同类桥梁，工程造价增加约20%，且破坏形态仍然不可预计。因此，普通支座不适用于该工程，必须采用减隔震支座。该工程采用减隔震设计后，减隔震支座造价增加3%～5%，比通过增加结构尺寸和配筋形式抵抗地震力，工程投资节约5亿元。

目前工程上常用的减隔震支座有双曲面球钢支座和铅芯橡胶支座。两种支座优缺点比较，见表1所列。

结论：根据该工程《安评报告》进行验算，两种支座方案均能满足规范要求,采用双曲面支座减隔震效果好，下部结构地震力明显小于铅芯橡胶支座,下钢板较小，适用于城市高架立柱尺寸较小的结构，且经济寿命优于铅芯橡胶支座，故推荐采用双曲面减隔震支座。

表1 两种支座优缺点比较表

2.2.2 限位与防落梁装置

鉴于该工程目前为国内同类城市高架工程中地震作用最大的项目，抗震构造措施亦为规范要求的最高级别，故结合目前正在进行的抗震科研工作及相关设计规范要求需设置三向限位挡块（见图1），同时在伸缩缝处设置防止落梁装置，作为桥梁抗震防倒塌的最后一道防线。与低烈度地区桥梁采用的纵横向挡块相比，增加投资约8 000万元。

图1 标准段中墩三向复合挡块立面、侧面图

2.2.3 构造措施

（1）为使下部结构在大震下不倒塌，加强立柱的箍筋配置。下部结构的配筋量略大于常规同类桥梁。下部结构钢筋含量增加约10%。

（2）为满足规范关于减隔震设计的构造要求，须设置满足减隔震设计相应的构造措施，如：横梁需要局部加宽及近端横梁处底板局部加厚，立柱顶扩大头尺寸须适当加大，以满足地震下支座大位移的需要。

由以上两项，在构造措施上增加投资约7 000万元。

2.2.4 伸缩装置

针对该工程特点，伸缩装置应具有良好的抗震性能。小震工况下，伸缩缝不能破坏，需正常使用；大震下，诱导伸缩装置指定构件破坏，伸缩装置遵从破坏后简易抢修可满足应急交通，永久修复时易修复工期短的原则，该工程采用环保减噪型多向抗震伸缩缝设计。增加投资约2 000元。

3 高架桥梁建安工程费用分析

3.1 海秀路工程造价经济指标与其他城市同类工程比较（见表2）

表2 同类工程造价经济指标比较表（单位：元/m2）

3.2 建安工程费用分析

（1）由上表可知，海秀路工程桥梁平米指标比低烈度区同规模高架桥梁略高（5%～10%），主要是由于海秀高架设计需满足现行抗震规范的要求及该工程的特征性所致。

（2）分析海秀快速路工程投资组成，其中减隔震支座、限位与防止落梁装置、伸缩缝及构造增加等抗震措施的投资约占桥梁建安工程投资的13%。由此可见，强震地区高架桥梁的抗震设计在高架桥梁的投资控制中起到了重要的作用。

[1] CJJ 166-2011，城市桥梁抗震设计规范[S].

[2] JTG/T B02-2008，公路桥梁抗震设计细则[S].

[3] 上海市政工程设计研究总院.南通市东方大道工程初步设计概算[Z].

[4] 上海市政工程设计研究总院.上海市申江路高架工程初步设计概算[Z].