大型桥梁工程的抗震设防标准探讨

【摘要】在桥梁工程整体设计当中,抗震设计显得至关重要。基于抗震设计中有一个问题需要进行及时有效解决,即为抗震设防标准。在本课题探究过程中,笔者首先对桥梁工程的抗震设防标准决策进行了分析,进一步对大型桥梁工程的抗震设防标准进行了探究,希望以此为大型桥梁工程整体设计的完善提供一些具有价值性的参考依据。

【关键词】桥梁工程;抗震设防标准;决策

0.引言

众所周知,地震具有突发性与毁灭性等特点,在社会经济及交通业高速发展的背景下,对于桥梁工程,使用具有合理性及科学性的抗震设防措施便有着实质性的作用及价值。通过查阅与桥梁震害相关的资料,发现:在遭遇震害后受到毁坏较少的是桥梁上部结构;而遭遇破坏较为严重的则是桥梁的上部结构[1]。而桥梁结构体系当中,抗震性能最弱的便是桥梁支座,支座产生震害情况极为常见。显然,如果没有抗震设防作支撑,那么诸多桥梁工程将会存在极大的安全隐患。鉴于此,本课题对“大型桥梁工程的抗震设防标准”进行探讨与研究具有尤为深远的重要意义。

1.桥梁工程的抗震设防标准决策分析

对于桥梁工程的抗震设防标准,其科学决策是非常难的,因为关于桥梁工程的地震损失分析,在目前条件下是很难进行的。由此可见,现状下大部分桥车工作抗震设防标准的主要决策方法所依靠的分为两类:其一是人们的主观判断;其二是工作者长期积累的工作经验。

对于工程的抗震设防标准,指的是在一个行业中所具备的最低设防标准,主要体现两方面的内容:其一是政府的行为;其二是政府的决策。与此同时,也可以当作是某一项重大工程所使用的实际抗震设防标准,需比行业的最低标准高,并且需要相关业务对具有规范科学优势的决策进行抉择及应用。比如我国的《公路工程抗震设计规范》[2],其中便做出了相关准则:设防标准是指,基于全国范围以内,全部公路桥梁必须达到的最低设防标准。

但是此标准存在的缺陷便是没有对我国不同地区的经济水平及人口密度分布进行考虑。对于工程抗震设防标准,需充分重视的两个重要原因:其一,经济原因;其二,社会原因;其中,在社会原因中,最为突出的是人员伤亡。

在我国,通常是由政府部门掌握桥梁工程的最低抗震设防标准的决策权,现已颁布的《公路工程抗震设计规范》使用的设防标准是五十年基准期10%超越概率,对于重要结构物的设防等级,主要使用重要性系数充分体现出来[3]。然而,实际上此做法不具科学性。因此,此种做法在很大程度上对工程结构所遭遇的地震危险进行了夸大或者缩小。与此同时,也在很大程度上使工程结构的抗震效果得到了强化或弱化。对地震重现期采取有效的调整措施是比较规范的方法。

大型桥梁工程具有投资规模大的特点,在交通网络当中,具有十分重要的价值作用,在遭受损害之后要想修复便具备极大的困难,同时也会造成很大一笔经济损失。因此,大型桥梁工程在抗震设防标准的决策及选择方面,与之前所提到的最低抗震设防标准,一般要低一些。现状下 ,对于大型桥梁工程,所使用的抗震设防标准。一般情况下,是需要业主对其他大型桥梁工程现已应用的抗震设防标准进行分析,然后将其作为参考标准,并以该项工程的实际情况为依据,例如自身经济能力、能够承受的风险范围等,进一步采取合理科学的决策,还有报批。

2.大型桥梁工程的抗震设防标准探究

2.1多级设防的抗震设计思想

在各国认识到大型桥梁工程抗震设防的重要性的情况下,多级设防的抗震设计思想出现,主要体现在以下几方面:

(1)双水准设防及三水准设防两阶段设计[4]。在认识到单水准存在诸多不足的情况下,中国、美国等国家的地震工程专家便先后提出了分类设防的抗震设计思路,其抗震设计思想提出了三方面的要求:基于小震作用之下,结构物无需修理,还可以正常使用;在中震影响之下,若结构物无严重损坏,经过修理之后还能够继续进行使用;基于大震作用下,结构物可能会有很严重的破坏,但不会倒塌。在这里需要充分注重的是,对于多遇地震、偶遇地震及鲜少地震,均是相对的,其决定需要结合工程所在地区地震活动性进行综合考虑。在我国,使用两水平抗震设计方法的大型桥梁工程诸多,包括南京长江二桥、南浦大桥、广东虎门大桥以及杨浦大桥等。

(2)三水准设防三阶段设计。在使用三水准设防三阶段设计的抗震设计方法时,有学者明确指出,需要充分保证设计可以和三个设防水准的要求相满足。与此同时,需要将桥梁位于交通网络上的位置的重要性作为参考标准,进一步对具有合理科学优势的抗震设防标准进行使用[5]。使用三级设防及三阶段设计的抗震设计方法的大型桥梁工程如香港昂船洲大桥。

2.2我国大型桥梁工程的抗震设防标准

大型桥梁工程抗震设计不管应用什么样的抗震设计方法,都不能将设防水准当作是唯一的参数,而是需充分明确每一设防水准所相应的结构性能要求,进一步对相应的验算指标进行明确。在国内,大部分大型桥梁工程所使用的抗震设计方法均为“两水平”形式的,其抗震设防标准通常是:P1:50年,10%;验算强度是:P2:50年,2%~3%[6]。验算位移或者变形。如表1,便是我国一些大型桥梁工程的抗震设防标准。这些强烈的抗震设防标准存在的缺陷主要体现为对桥梁结构的性能要求较为模糊、不具明确性。

表・1 我国部分大型桥梁工程的抗震设防标准

工程名称 设防标准

江苏润扬大桥

P2: 50年2% (重现期2475年),验算位移或变形

江苏江阴大桥、南京二桥

P2:50年,3% (重现期1642年),验算位移或变形

南浦大桥、上海杨浦大桥

P1:50年,10% (重现期475年),验算强度

3.结语

对于桥梁工程抗震设防标准的科学决策,无疑是极具复杂性的问题,要想使决策真正体现出实效性与科学性,还要做好多方面的研究工作。现状下,桥梁工程的最低抗震设防标准的决策权通常掌握在政府部门受伤。而对于一些大型桥梁工程,所使用的抗震设防标准均需高于最低设防标准,需要业务结合自身工程的经济能力及能够承受的风险范围进行充分考虑,进一步采取科学合理的决策及报批。笔者认为,大型桥梁工程的抗震设计需要采纳多级设防的抗震设计思路,这样才能为大型桥梁工程整体设计的完善提供保障及有效依据。

【参考文献】

[1]胡献竹.基于风险的大型桥梁工程抗震设防标准决策[J].科技资讯,2012,09:47-52.

[2]唐光武.兰海燕.中国公路桥梁抗震设防标准的发展和评价[J].公路交通技术,2011,06:39-43.

[3]邹勤.马玉宏.崔杰.近海隔震桥梁基于性态的抗震设防标准[J].自然灾害学报,2014,01:57-63.

[4]徐秀丽.徐清清.李雪红.李枝军.扩建改造桥梁的抗震设防标准研究[J].桥梁建设,2014,04:91-95.

[5]崔光耀.王明年.于丽.林国进.基于汶川地震隧道震害特点的抗震设防标准评价及建议[J].灾害学,2013,02:20-24.

[6]马玉宏.温留汉・黑沙.赵桂峰.崔杰.韩富平.粤港澳三地桥梁抗震设计地震动参数比较研究[J].四川建筑科学研究,2012,05:127-132.

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