公路桥梁合理抗震设防理念研究

冉淋淋

(浙江广厦建设职业技术学院，浙江 金华市东阳 322100)

公路桥梁合理抗震设防理念研究

冉淋淋

(浙江广厦建设职业技术学院，浙江 金华市东阳 322100)

本文首先指出了我国是地震活动最强烈和地震灾害最严重的国家之一，强调合理抗震设防对我国桥梁结构的重要性，接着结合以往地震震害的经验对我国的公路桥梁的合理抗震设防理念进行更加深入的探讨研究。本文研究成果将对研究公路桥梁的合理抗震设防理念起到一定的参考作用。

公路桥梁 抗震设防 合理 设防水准 性能目标

在《国家防震减灾规划（2006—2020年）》中明确指出，在世界范围内，我国是地震活动最强烈和地震灾害最严重的国家之一。在2008年，我国的四川省汶川县曾发生了8.0级的地震，导致通往汶川地震灾区的全部交通受阻，抢险救灾工作无法进行，灾区人民遭受了很大的生命财产损失，同时，从事工程抗震研究的工作人员也开始了对此的沉痛的思考。在公路桥梁的设计中，抗震设防是非常重要的因素，抗震设防标准的选取也对桥梁结构的设计与后期使用有很大的影响。在下文中，将结合以往地震震害的经验，并对国内外的相关抗震规范进行横向的对比，来对我国的公路桥梁的合理抗震设防理念进行更加深入的探讨。

1. 级设防水准与性能目标

桥梁工程的抗震设防的合理安全度所依照的原则是做到经济与安全两者的合理平衡。依照桥梁结构的极限状态设计理论，在进行桥梁结构的设计时，需要同时满足两方面的要求，分别是正常使用状态下的使用性能要求与极限状态下的安全性要求。针对抗震设防而言，常规结构需要满足在高概率的小震作用下不出现损坏，能够达到结构的正常使用功能要求，在小概率的大震发生后，结构不发生倒塌，以达到安全性的需求。因此，针对常规结构而言，依照“小震不坏，大震不倒”的原则同极限状态设计理论是相协调的。然而，不同的桥梁结构的功能期望也有所不同，所以抗震设防要求要与其实际需要相一致。比如，高等级的桥梁一般承担着重要的经济服务功能，如果因小震的影响必须中断进行抢修，会对本地区的经济产生很大的影响，所以在进行抗震设防时，要减小其因中、小地震出现损害的概率；对于担任救灾生命线紧急通行任务的桥梁结构，应对“大震不倒”的标准作进一步的提升，执行有条件的可通行性标准，保证抗震救灾工作的顺利进行。

因桥梁结构在小震与大震作用下的设防目标的重点不同导致其进行设防的重点对象有有所不同。小震作用下的设防重点为桥梁结构的正常使用性能、通行质量与通行成本，因此，其设防的重点对象为高等级的担负经济服务功能的桥梁结构；大震作用下就是要确保一般桥梁的安全性能与救灾生命线的紧急通行的可通行性，因此，其设防的重点对象是隶属于救灾生命线通行计划中的所有桥梁。正如之上所言，公路的等级较高并不能说明其整体的震后可通行概率较高，所以，在选择救灾生命线紧急通行线路时，高等级的公路不一定是最好的选择。因此，从桥梁结构的抗抗震设防需求来看，一座在小震与大震作用下同时达到较高的性能目标需要的桥梁是少见的。

图1 经验易损性曲线

图1为某国家地震研究工作者针对已发生的地震进行研究所作出的经验易损性曲线。在整理分析不同损伤情况下的易损性曲线，可以总结出桥梁结构的地震易损性表现为以下几个特点：

（1）在同一失效概率下，桥梁倒塌相对应的场地峰值加速度要比出现轻微损伤时的峰值加速度要高很多，从这一点可以看出，针对桥梁结构本身的抗震特性而言，“小震不坏，大震不倒”两级设防标准是切实可行的。

（2）桥梁结构从发生轻微损伤，到损伤程度逐渐严重，最终迫害的全部工程中，对应的失效概率对场地峰值加速度的敏感程度逐渐减弱，从中可以看出提高抗震设防的加速度水平能够有效地降低桥梁发生轻微损伤的失效概率，然而对于倒塌的失效概率影响并不大，所以，在小震作用下，依据桥梁的等级不同要选择不同的重要性修正系数，这种方法对于小震而言是科学合理并行之有效的，而对于大震设防却并非很必要。

（3）将可修复的中等损伤与轻微损伤、倒塌易损性曲线进行对比，可以看出其与轻微损伤的易损性曲线更接近，这表示对在紧急通行计划中的桥梁的抗震设计应该进行针对性的研究，因为其受大震下的可修复损伤指标的影响较大。

综上所述，考虑到设防目标需求与结构抗震性能两个方面的因素，桥梁结构应选用“小震不坏，大震不倒，救灾生命线可通”的抗震设防理念。

2. 梁抗震构造设计的合理分类

针对实际的震害进行调查研究，可以发现地震作用的发生具有一定的偶然性且地震水平也具有一定的随机性，因此，在桥梁设计时采取一定的抗震构造设计是有很大必要的，抗震构造设计一方面能够提升结构塑性区的延性能力，另一方面可以避免落梁等震害的发生。抗震构造设计为概念设计中的重要组成部分，其比抗震分析计算更加重要。所以，对于桥梁抗震设防理念而言，针对不同的桥梁提供合理的抗震构造措施设计是非常有必要的。

桥梁结构与一般的建筑结构部有所不同，其质量一般集中于上部结构，同时没有建筑结构中的墙体来提供侧向刚度与承载力，整体有着“头重脚轻”的特征，所以桥梁结构的基本周期较长。与建筑结构的“强柱弱梁”的抗震设计理念有所不同，桥梁结构按照“弹性梁，塑性墩”进行抗震设计，在强震作用下，墩身会进入明显塑性状态，使得结构周期有所延长。这表示桥梁结构与一般建筑结构的地震响应特性有所不同，中、长周期频段的地震能量对其影响较大。

3. 语

综上所述，可以总结为以下几点：

（1）在进行抗震设防时，公路选用较高的重要性修订系数并不能表示其震后可通行概率会相应的提高，想要做到合理的抗震设防，不仅要针对路网等级，还要考虑到公路所在地区的紧急通行计划。

（2）桥梁结构在设计时应考虑到当地的设防目标要求以及抗震性能特点，并遵循“小震不坏，大震不倒，救灾生命线可通”的抗震设防理念。小震情况下，桥梁等级不同所选用的重要性修订系数也有所不同，以此来降低经济正常运行秩序的影响；在大震的情况下，以是否以救灾紧急通行线路为标准来依照不倒塌与可修复两种抗震性能目标进行桥梁的设计与验算。

（3）针对基本周期为中或者长的桥梁结构而言，是不能仅仅按照场地设防基本烈度来判断本地区的地震危险性程度的，这种方式存在着一定的不合理性。在设计过程中，应该考虑到基本烈度、特征周期与结构重要性系数三个重要参数，并将这三个参数进行联合乘积，以此作为控制指标来选择所需要的抗震构造措施。

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1007-6344（2015）11-0325-01

冉淋淋，男，1987-04，湖北省松滋市人，浙江广厦建设职业技术学院教师，西华大学学士，研究方向：桥梁设计