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《公路桥梁抗震设计规范》全面优化抗震设计 大幅增强抗灾

作者:中国交通报 来源:转载 日期:2020/9/9 10:35:55 人气:6843

为适应公路桥梁建设技术和抗震设计技术的发展,交通运输部于6月发布了《公路桥梁抗震设计规范》(简称《规范》),9月1日起施行,2008年10月颁布实施的《公路桥梁抗震设计细则》(简称《细则》)同时废止。

官方

“此次修订既考虑了当前我国桥梁抗震设计的技术需求及国内外桥梁抗震设计技术的新进展,也重点考虑了与《公路桥涵通用设计规范》《公路工程抗震设计规范》《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》以及《中国地震动参数区划图》等相关标准的衔接。”桥梁工程结构动力学国家重点实验室主任、桥梁抗震技术交通行业重点实验室主任唐光武介绍,《规范》的体系更为完善、适用性和可操作性更强,也弥补了《细则》的一些不足,对进一步提升我国公路桥梁抗震设计水平具有较强指导作用。

对桥梁抗震设计提出更高要求

《规范》在地震作用部分修订了设计加速度反应谱,计算常数取值由2.25改为2.5,全面提高了设防水平。

哈尔滨工业大学教授陶夏新介绍:“参照现行《中国地震动参数区划图》的规定,《规范》将设计反应谱最大幅值与基本地震动峰值加速度的系数值从2.25调整为2.5,保证了标准之间的协调一致,降低了公路桥梁的地震风险,同时对桥梁抗震设计也提出了更高的要求。”

“2015版《中国地震动参数区划图》上已经没有不设防的区域了,所以《规范》规定全国所有的公路桥梁都必须作抗震设计,抗震设防烈度大于Ⅸ度地区的桥梁和有特殊要求的桥梁还应作专门研究,对抗震救灾以及在经济、国防上具有重要意义的桥梁或破坏后修复(抢修)困难的桥梁应提高抗震设防类别。”陶夏新进一步补充道。

据悉,此次修编中,《规范》对竖向地震作用、地震动水压力都作出新的规定,体现了国内外最新成熟的研究成果。

细分桥梁类别 设定不同目标

“《规范》在总结汶川地震桥梁震害,并参考国内外桥梁抗震规范的基础上,明确提出了桥梁两种抗震体系以及两种体系在地震作用下的性能要求。”同济大学教授李建中介绍。

《规范》适用于单跨跨径不超过150米的圬工或混凝土拱桥、下部结构为混凝土结构梁桥的抗震设计。斜拉桥、悬索桥、单跨跨径超过150米的梁桥和拱桥的抗震设计,除满足本规范要求外,还应进行专项研究。根据我国的具体情况,考虑公路桥梁的重要性和在抗震救灾中的作用,本着确保重点和节约投资的原则,对不同桥梁要求不同的抗震安全度,将公路桥梁分为A、B、C、D四个抗震设防类别,A类抗震设防要求和类别最高,B类、C类和D类抗震设防类别依次降低。

A类为单跨跨径超过150米的特大桥;B类为单跨跨径不超过150米的高速公路、一级公路上的桥梁,单跨跨径不超过150米的二级公路上的特大桥、大桥;C类为二级公路上的中桥、小桥,单跨跨径不超过150米的三、四级公路上的特大桥、大桥;D类为三、四级公路上的中桥、小桥。

“按《规范》设计的桥梁,对A类桥梁,可达到中震(重现期475年)不坏、大震(重现期2000年)有限损伤的目标,地震后能立即对所有交通开放;对采用延性抗震设计的B类、C类桥梁,能达到小震(重现期小于等于100年)不坏、大震不倒的目标,经临时加固后可供维持应急交通使用;对采用减隔震体系设计的桥梁以及B类、C类中的斜拉桥和悬索桥,能达到小震不坏,大震有限损伤的目标,地震后能立即对所有交通开放;对D类桥梁,可达到小震不倒的目标。”唐光武介绍。

修订计算方法 增强可操作性

在修订过程中,《规范》还吸纳了近年来国内外在桥梁抗震概念设计、延性抗震设计、减隔震设计以及构造措施等方面的成熟研究成果,修订和完善了相关设计规定和计算方法,增强了《规范》体系的完整性以及设计和计算方法的适用性和可操作性。

《规范》进一步简化了延性抗震设计和减隔震设计的计算方法,增加了防落梁措施。现有研究表明,在场地条件比较稳定的情况下,可使用减隔震技术,特别是在桥梁基本周期较短时采用减隔震支座,或者在各桥墩高度相差较大时在矮墩上采用减隔震支座,能够起到良好的减隔震作用。

今年6月建成通车的云南大(理)永(胜)高速公路二期金鸡达旦河大桥全长688米,主跨265米,主桥为下承式钢箱系杆拱桥,是目前国内跨度最大的下承式拱桥。该桥抗震设防等级为A类,紧邻程海宾川大断裂带,抗震设防烈度为Ⅷ度,地质条件极为复杂。

该桥主墩最大高度仅为10米,整体结构刚度大,桥墩、桩基承受了上部传递的巨大地震力。该桥设计单位云南省交通规划设计研究院有限公司在设计时采用减隔震的抗震设计方法,主墩墩顶设置4个70000千牛超大吨位摩擦摆式减隔震支座,同时配套使用横向变形量为正负30厘米的特殊伸缩缝,以适应大桥纵横向减隔震耗能引起的变形。

减隔震技术的应用降低了对该桥工程结构的地震能量输入,减少了灾后桥梁修复加固费用,保证了在设防地震下大桥的安全。

《规范》从减隔震体系桥梁设计理念和方法、抗震分析方法、减隔震装置的要求等方面给出了较全面系统的规定和说明,和《细则》只给出抗震设计原则相比,《规范》可操作性大幅增强。

唐光武介绍:“《规范》中还修改了墩梁搭接长度计算公式,公式的适用范围扩大到简支梁桥和连续梁桥,并考虑了墩高、跨径和联长的影响。”此外,《规范》中还扩大了反应谱分析方法的适用范围,量大面广的普通桥梁抗震分析得到进一步简化。

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