公路桥梁抗震设计的设防标准研究

【摘 要】本文通过对国内外桥梁的抗震规范进行了细致的比较分析，以及对抗震桥梁的使用功能分类与重要性等因素的研究，提出了公路桥梁的抗震设防的标准，为中国公路桥梁的抗震设计规范的修订及完善提供了重要的依据。

【关键词】公路桥梁；抗震；设防标准

公路桥梁的抗震设防是指在地震作用下能够按照设计要求，实现预期功能的桥梁工程的预防措施。桥梁按照设定的可靠性要求以及抗震技术要求，一般是由设计地震动参数和建筑其使用功能的重要性决定的，这就是桥梁抗震设防的标准。当前，我国的《公路工程抗震设计规范》中，明确提出直接以基本烈度作为设防烈度，而且考虑到结构重要性系数，实际上没有明确的规定公路桥梁的结构抗震设防标准。而抗震设防标准是对结构抗震设防要求高低尺度的衡量，它直接关系到公路桥梁结构的安全度与工程造价的多少，是在抗震设计中不可回避的问题。

1.公路桥梁抗震的三水准设防与二阶段设计

多级抗震设防是被国内外的建筑物抗震规范中广泛运用的手段，其三水准设防设想，是通过二阶段设计实现的。

1.1三水准设防

若桥梁结构其设计的基准期是Y，那么公路桥梁“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设计目标中，小震、中震、大震则分别约为Y年63%、Y年10%、Y年3%。

在地震的作用下，桥梁的结构性能目标可分为三类，即桥梁构件没有任何损坏，结构保持在弹性范围内；桥梁构件出现可以修复的损坏，修复后可以正常使用；桥梁构件损坏严重，但整个结构其非弹性变形依然受到控制，同结构倒塌的临界变形还有一定的距离，震后能够修复，震时紧急救援车还可以通过。为实现公路桥梁的抗震设计目标，一般可以采用三水准的方法进行抗震设防。设防水准以及相应的性能目标如下表：

1.2二阶段设计

公路桥梁的抗震规范征求意见的稿拟中，所采用的二级设防，二阶段设计是满足“小震不坏，大震不倒”这一目标的，认为“中震可修”是自动满足的。所以，我国当前实际上应用的同公路桥梁抗震规范拟稿中的提议是一致的，即：在公路桥梁的抗震设计中，均采用二级设防，二阶段设计的方法，但是二者的二级设防，二阶段设计的内容是不完全相同的，在实际的应用过程中，为了能够保证结构的抗震安全性，所采取的二级设防、二阶段设计，实际上满足了“中震不坏、大震不倒”的目标，而“小震不坏”这一目标会自动满足。

2.公路桥梁抗震设防的重要性以及使用功能分类

2.1建筑抗震设防重要性的分类

根据建筑对社会、政治、经济以及文化的影响程度，将建筑抗震设防类别的重要性划分为以下几类。甲类：重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，如：大型桥梁，危险品等；抗震设防标准应高于本地区抗震设计基本地震加速度值A的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定，当0.05g≤A≤0.3g时，应该按照0.1g≤A≤0.4g的要求；当A=0.4g时，应该按照A>0.4g的要求。乙类：地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，如：医院，发电厂等；抗震设防标准应符合本地区抗震设计基本地震加速度值A的要求，当0.05g≤A≤0.3g时，应该按照0.1g≤A≤0.4g的要求。丙类：一般的建筑，如：一般的民用或工业建筑；抗震设防标准符合本地区抗震设计基本地震加速度值A的要求。丁类：抗震次要建筑，如：一般仓库；抗震设防标准符合本地区抗震设计基本地震加速度值A的要求，设计基本地震加速度值A减半，但最小值不得小于0.05g。

依据建筑物重要性来确定的抗震设防类别，决定了建筑抗震设计所采用的地震带来的损坏的大小以及应该采取的抗震措施的等级，而且地震的作用随着抗震设防类别的差异，可以在设计基本地震加速度值得基础之上成倍的增加。这种把地震的作用同抗震措施分开，并且采用不同的设计基本地震加速度值的方法，既不利于工程师进行应用，也是与实际情况不符的。

2.2公路桥梁抗震设防重要性的分类

根据《建筑工程抗震设防分类标准》的规定，城镇的交通设施抗震设防分类如下：

（1）在交通网络中占据关键的地位，并且承担较大的交通量的大跨度桥归为甲类。

（2）处在交通枢纽的其他桥梁归为乙类。

依据上述分类标准，多空跨径总长在1000米以上的，或者单孔跨径达150米以上的桥梁应划为甲类；大、中、小桥梁则应为乙类。

2.3公路桥梁的使用功能分类

公路桥梁抗震设计中，不仅能够控制结构的破坏，还要考虑震时确保桥梁的使用功能正常的发挥。公路桥梁抗震按照其使用功能可划分为四类，一类：地震时或地震后使用功能不能中断的桥梁。二类：地震后使用功能必须在短期内恢复的桥梁；对震后运行起关键作用的桥梁。三类：地震后使用功能不须在短期内恢复的桥梁。四类：地震时可以倒塌的桥梁。

3.公路桥梁抗震设防的标准

地震作用下的公路桥梁的危害程度是由公路桥梁所在场地的危险性以及桥梁的结构的易损性决定的。公路桥梁工程师通过对工程所在场地的地震危险性进行分析，然后按照桥梁结构在地震的作用下可接受的危害程度，采用合理的结构体系以及抗震构造措施。抗震设防标准的确立，不仅仅是结构的安全问题，还包括设计师的设计理念、国家的经济指标等因素。考虑到我国当前的经济水平，参考国内外的同类型公路桥梁的抗震设防标准，建议公路桥梁特大桥的抗震设防地震的概率是一百年超过百分之十；特大桥的引桥与大中小桥的抗震设防地震的概率水平是五十年超过百分之十。

4.总结

本文对桥梁的使用功能以及抗震设防重要性等因素，进行了讨论与分析，利用抗震设计类别来表达抗震设防的标准，并对现有的公路桥梁抗震的规范提出了修正的建议。 [科]

【参考文献】

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