引 言
我國早在1990年1月1日就頒布施行了《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(JTJ 004-89)，使用至今已長達(dá)將近20年，許多方面已顯得落后，不能滿足我國公路橋梁快速發(fā)展和建設(shè)的需要。在此期間，國內(nèi)外公路橋梁抗震技術(shù)有了長足的發(fā)展，而且，從國外的情況來看，美國、日本等發(fā)達(dá)國家都有專門的橋梁抗震設(shè)計規(guī)范。因此，經(jīng)過長時間的準(zhǔn)備、討論與修正，交通運(yùn)輸部將公路橋梁抗震設(shè)計的要求和規(guī)定單獨(dú)成冊，終于在2008年8月29日發(fā)布并于2008年10月1日正式實(shí)施了《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》(JTG/T B02-01-2008)，以供公路橋梁設(shè)計部門進(jìn)行抗震設(shè)計時遵循。
《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》(JTG/T B02-01-2008)較《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(JTJ 004-89)在設(shè)計思想、安全設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計方法、設(shè)計程序和構(gòu)造細(xì)節(jié)等諸多方面均有很大的變化和深入。
1.橋梁抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)
抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的最基本問題。過去的幾十年的時間里，研究者和工程師都提出分級抗震設(shè)防的原則：即小震不壞；中震發(fā)生有限的結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞；大震發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，但不產(chǎn)生嚴(yán)重的人員傷亡；而在可能襲擊工程場地最嚴(yán)重的地震作用下，結(jié)構(gòu)不倒塌。這些基本的結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)至今仍被大多數(shù)的設(shè)計規(guī)程所采用。但傳統(tǒng)的作法是，只針對單一的地震作用水平進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，如《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(JTJ 004-89)就是這樣?，F(xiàn)在的問題是針對每一個目標(biāo)都給出相應(yīng)的具體設(shè)計程序。這樣一來，就需要對目前實(shí)際上還是單一水準(zhǔn)強(qiáng)度抗震設(shè)計原則進(jìn)行修訂，采用多水準(zhǔn)、多設(shè)防目標(biāo)和多階段的抗震設(shè)計原則
[1]。
《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》(JTG/T B02-01-2008)參照國外橋梁抗震設(shè)防的性能目標(biāo)要求，同時考慮了和《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(JTG/T B02-01-2008)
[2]中橋梁抗震設(shè)防性能目標(biāo)要求的延續(xù)性和一致性，規(guī)定：A類橋梁的抗震設(shè)防目標(biāo)是中震(El地震作用，重現(xiàn)期約為475年)不壞，大震(E2地震作用，重現(xiàn)期約為2000年)可修；B、C類橋梁的抗震設(shè)防目標(biāo)是小震(El地震作用，重現(xiàn)期約為50～100年)不壞，中震(重現(xiàn)期約為475年)可修，大震(E2地震作用，重現(xiàn)期約為2000年)不倒；D類橋梁的抗震設(shè)防目標(biāo)是小震(重現(xiàn)期約為25年)不壞。
《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》(JTG/T B02-01-2008)
[3]中橋梁的分類情況如表1所示：
各抗震設(shè)防類別橋梁的抗震設(shè)防目標(biāo)
[4]如表2所示：
2.橋梁延性抗震設(shè)計和能力保護(hù)設(shè)計
2．1 橋梁延性抗震設(shè)計
延性抗震設(shè)計主要是利用結(jié)構(gòu)、構(gòu)件自身的延性耗能能力來抵抗地震作用，設(shè)計時是通過增加結(jié)構(gòu)、構(gòu)件延性來實(shí)現(xiàn)，對結(jié)構(gòu)允許出現(xiàn)塑性鉸的部分進(jìn)行專門的延性設(shè)計。在該方法中，容許很大的地震力和能量從地面?zhèn)鬟f給結(jié)構(gòu)，而抗震設(shè)計時要考慮的問題是如何為結(jié)構(gòu)提供抵抗這種地震力的能力
[5]。
傳統(tǒng)的橋梁抗震設(shè)計采用強(qiáng)度設(shè)計方法，即使考慮到延性和位移，也是通過強(qiáng)度指標(biāo)間接地實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在人們越來越認(rèn)識到了位移在橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的重要性，很多研究者和工程師建議在抗震設(shè)計中直接使用位移為設(shè)計參數(shù)，這樣就將形成多參數(shù)抗震設(shè)計方法。在這方面，各種非彈性反應(yīng)譜的研究和應(yīng)用工作一直在進(jìn)行。一些建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計指南和準(zhǔn)則已經(jīng)引人了位移設(shè)計的概念和方法。
由于《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(JTJ 004-89)只采用一階段設(shè)計，通過引入綜合影響系數(shù)來折減地震力后采用彈性抗震設(shè)計，其隱含的意思是允許結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性，對結(jié)構(gòu)的延性性能有相應(yīng)的需求，但在設(shè)計上又沒有進(jìn)行必要的延性抗震設(shè)計，其延性能力能否滿足延性需求是不確定的，這也是該規(guī)范存在的一個較大缺陷。因此，《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》(JTG/T B02-01-2008)對E2地震作用的抗震設(shè)計階段，對延性抗震設(shè)計作了明確的規(guī)定，彌補(bǔ)了原規(guī)范的不足。
2．2 能力保護(hù)設(shè)計
《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》(JTG/T B02-01-2008)中引入了能力保護(hù)設(shè)計原則。1971年美國圣弗爾南多(San Fernand)地震爆發(fā)以后，各國都認(rèn)識到結(jié)構(gòu)的延性能力對結(jié)構(gòu)抗震性能的重要意義；在1994年美國北嶺(Northridge)地震和1995年日本神戶(Kobe)地震爆發(fā)后，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)總體延性能力已成為一種共識。為保證結(jié)構(gòu)的延性，同時最大限度地避免地震破壞的隨機(jī)性，新西蘭學(xué)者Park等在20世紀(jì)70年代中期提出了結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論中的一個重要原則一能力保護(hù)設(shè)計原則(Philosophy of Capacity Design)，并最早在新西蘭混凝土設(shè)計規(guī)范(NZS3101，1982)中得到應(yīng)用。以后這個原則先后被美國、歐洲和日本的等國家的橋梁抗震規(guī)范所采用。
能力保護(hù)設(shè)計原則的基本思想在于：通過設(shè)計，使結(jié)構(gòu)體系中的延性構(gòu)件和能力保護(hù)構(gòu)件形成強(qiáng)度等級差異，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震破壞只發(fā)生在預(yù)定的部位，而且是可控制的，不發(fā)生脆性的破壞模式。具體來說，就是要選擇理想的塑性鉸位置并進(jìn)行仔細(xì)的配筋設(shè)計以保證其延性抗震能力；而不利的塑性鉸位置或破壞機(jī)制(脆性破壞)則要通過提供足夠的強(qiáng)度加以避免。如今，能力保護(hù)設(shè)計思想已越來越廣泛地被國內(nèi)外專家學(xué)者所接受。
3.橋梁減隔震設(shè)計
橋梁結(jié)構(gòu)減、隔震和耗能技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的研究和開發(fā)后，已經(jīng)逐漸進(jìn)入實(shí)用階段。未來橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計規(guī)范應(yīng)對這些技術(shù)在橋梁抗震設(shè)計中的應(yīng)用作出具體、細(xì)致的規(guī)定。實(shí)際上，日、美、歐、新西蘭等主要地震國家的橋梁抗震設(shè)計規(guī)范已經(jīng)引入相應(yīng)的條款。我國新的《城市橋梁抗震設(shè)計規(guī)范》和《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》(JTG/T B02-01-2008)中也將橋梁減隔震設(shè)計單獨(dú)成章，體現(xiàn)出其重要性。應(yīng)當(dāng)注意，這一技術(shù)對橋梁的實(shí)際減震效果雖有少量的驗(yàn)證，但其減震規(guī)律變化和經(jīng)濟(jì)合理性都有待深入論證。并且，隔震技術(shù)的應(yīng)用并不是在任何情況下均適用。對于基礎(chǔ)土層不穩(wěn)定，易于發(fā)生液化的場地，下部結(jié)構(gòu)剛度小、橋梁結(jié)構(gòu)本身的基本振動周期較長，位于場地特征周期比較長、延長周期可能引起地基與橋梁結(jié)構(gòu)共振以及支座中出現(xiàn)較大負(fù)反力等情況，不宜采用隔震技術(shù)。
4.實(shí)例分析
某橋梁總體布置為40m+40m+40m的連續(xù)剛構(gòu)橋，截面是單箱單室(如圖1所示)，橋?qū)?.3m，墩高l0m，橋墩截面如圖2所示。該橋所在區(qū)域抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，按《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GBl8306-21)規(guī)定，地震動峰值加速度為0.1g。根據(jù)《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(JTJ004-89)，采用Ⅱ類場地土反應(yīng)譜，取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.3。
經(jīng)計算，得出結(jié)構(gòu)在恒載、《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》反應(yīng)譜描述的地震動作用下第一跨橋墩底、墩梁剛接處、主梁跨中三個控制截面的內(nèi)力。如表3所示。
5.結(jié)束語
《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》(JTG/T B02-01-2008)出版及實(shí)施后，其在設(shè)計思想、安全設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計方法、設(shè)計程序和構(gòu)造細(xì)節(jié)等方面的較大變化必將引起相關(guān)設(shè)計、科研人員的極大興趣。本文分別從橋梁抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、橋梁延性抗震設(shè)計和能力保護(hù)設(shè)計、橋梁減隔震設(shè)計等幾個主要方面將之與原《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(JTJ 004-89)進(jìn)行比較，得出兩者之間的一些不同之處，其實(shí)為拋磚引玉，以利于對新規(guī)范的理解和掌握。
參考文獻(xiàn)
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