摘 要：斜張橋的抗震設(shè)計，是世界各國橋梁工程師都非常關(guān)心的重大技術(shù)難點問題。本文較詳細(xì)地介紹了世界各國的橋梁抗震規(guī)范、橋梁抗震設(shè)計思想和橋梁抗震設(shè)計方法。
關(guān)鍵詞：斜張橋 抗震 設(shè)計
現(xiàn)代斜張橋的抗震問題早在70年代就已受到關(guān)注，美國1978年建成的帕斯卡-開訥維克(Pasco-Kenewick)預(yù)應(yīng)力混凝土斜張橋位于強震區(qū)，它是典型的三跨斜張橋。主梁在塔柱位置，無豎向支承，僅有側(cè)向約束，錨固墩上，一端為固定支座，另一端設(shè)置伸縮縫。當(dāng)遭遇超過抗震設(shè)計要求的縱向地面加速度的強烈地震時，設(shè)在固定支座上的鋼桿就被剪斷，此時主梁僅由拉索懸掛于塔上，在地震荷載作用下，主梁呈縱向懸浮狀，在懸浮過程中消耗了能量，加大了振動周期，減小了結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，這就是現(xiàn)在應(yīng)用十分廣泛的“懸浮體系”。它的減震作用是明顯的，但結(jié)構(gòu)的縱向位移也是相當(dāng)可觀的。這種設(shè)計構(gòu)思很快被世界各國橋梁工程師接受，在我國地震地區(qū)大部分斜張橋都設(shè)計為懸浮體系。
由于現(xiàn)代斜張橋的歷史還不長，遇到強震的情況很少，因此對斜張橋的震害報道，除了在1995年阪神地震中一座主跨485m鋼斜張橋，邊墩上的鋼搖軸栓釘脫落外，尚未見到其他報導(dǎo)和調(diào)查資料，這座斜張橋它的主橋結(jié)構(gòu)在地震后還是完好無損。其原因可歸結(jié)為二方面，一方面斜張橋是一種長周期的柔性結(jié)構(gòu)，地震荷載作用下內(nèi)力反應(yīng)一般不起控制作用而由位移控制；另一方面是隨著大跨度橋梁的發(fā)展，人們對結(jié)構(gòu)的抗震越來越重視，對大型結(jié)構(gòu)的抗震性能要求作專題研究，以確保結(jié)構(gòu)的安全性。而且近年來經(jīng)歷了多次強震后，如1906年美國舊金山大地震(M8.3)、1923年關(guān)東大地震(M8.2)等等，從這些大地震中的結(jié)構(gòu)震害，使人們對以前的抗震設(shè)計方法進行了反思，對以前的抗震設(shè)計規(guī)范進行修改。有人說地震設(shè)計的歷史也就是地震的災(zāi)難史，確實如此。本文將簡要介紹各國橋梁抗震規(guī)范中的設(shè)計思想以及主要的設(shè)計方法。
1各國橋梁抗震規(guī)范簡介
目前世界各國的橋梁抗震設(shè)計規(guī)范除了歐洲規(guī)范(8)第二部分(橋梁)中說明此規(guī)范也適用于斜張橋，以及美國土木工程學(xué)會斜張橋委員會在90年代編制的斜張橋設(shè)計指南中，有斜張橋抗震設(shè)計的若干規(guī)定外，其他國家都還沒有專門針對斜張橋的抗震設(shè)計規(guī)范，1971年我國頒發(fā)了鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范，1977年頒發(fā)了公路工程抗震設(shè)計規(guī)范。
1976年唐山大地震大大推動了橋梁抗震研究工作的迅速開展，鐵道部和交通部組織了科研班子，于80年代對這二本規(guī)范進行了修改。修改后的規(guī)范還是僅適用于跨徑不超過150m的鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋、圬工或鋼筋混凝土拱橋，不包括特大跨度橋梁。194歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會通過了歐洲規(guī)范(8)第二部分(橋梁)的試行版，1997年進行修訂后作為正式規(guī)范執(zhí)行。日本抗震設(shè)計要求是由日本道路協(xié)會作為道路設(shè)計規(guī)范(道路示方書)中的第五部分“耐震設(shè)計篇”中提出的，最近的版本為1990年，但由于在1995年阪神地震中許多橋梁不能令人滿意的表現(xiàn)，這個版本也在修訂中。在完成修訂前，日本道路協(xié)會的下屬公路橋梁抗震措施委員會已經(jīng)發(fā)表了一些試驗性的修訂設(shè)計準(zhǔn)則，這些準(zhǔn)則發(fā)表于1996年6月，題為“阪神地震毀損公路橋梁的重建及修復(fù)指導(dǎo)說明”。新西蘭在橋梁設(shè)計手冊“抗震設(shè)計”中給出了設(shè)計步驟，該手冊于1994年提出、并于1995年6月作了更新。當(dāng)前，美國有兩部橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)都包含地震設(shè)計條文，且都是由AASHTO協(xié)會頒布的。
第一部以容許應(yīng)力為基礎(chǔ)，題為“公路橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)”(AASHTO，1992)，抗震設(shè)計內(nèi)容在I-A部分。第二部是建立在極限狀態(tài)理論基礎(chǔ)上，題為“LRFD橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)”(AASHTO，1994)，要求地震荷載反應(yīng)與其它荷載效應(yīng)如風(fēng)荷載、沖刷荷載、冰荷載及船撞力等都包含在不同的章節(jié)中。第一版于1994年頒布、1995年修訂。加州運輸部(Caltrans)也制訂了一套與AASHTO規(guī)范相似但不完全相同的獨立的規(guī)范，這套規(guī)范作為“橋梁設(shè)計規(guī)范”的一部分公布，并由“設(shè)計者備忘錄”作了必要的補充(Caltrans，1995)。由于在1989年LomaPrieta地震中舊金山海灣地區(qū)許多主要橋梁表現(xiàn)出的無法讓人接受的震害，加州運輸部要求其應(yīng)用技術(shù)委員會(ATC)對設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和步驟進行徹底的修改，這次修改已經(jīng)完成，并且其最終報告中許多建議已被加州運輸部采納。
關(guān)鍵詞：斜張橋 抗震 設(shè)計
現(xiàn)代斜張橋的抗震問題早在70年代就已受到關(guān)注，美國1978年建成的帕斯卡-開訥維克(Pasco-Kenewick)預(yù)應(yīng)力混凝土斜張橋位于強震區(qū)，它是典型的三跨斜張橋。主梁在塔柱位置，無豎向支承，僅有側(cè)向約束，錨固墩上，一端為固定支座，另一端設(shè)置伸縮縫。當(dāng)遭遇超過抗震設(shè)計要求的縱向地面加速度的強烈地震時，設(shè)在固定支座上的鋼桿就被剪斷，此時主梁僅由拉索懸掛于塔上，在地震荷載作用下，主梁呈縱向懸浮狀，在懸浮過程中消耗了能量，加大了振動周期，減小了結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，這就是現(xiàn)在應(yīng)用十分廣泛的“懸浮體系”。它的減震作用是明顯的，但結(jié)構(gòu)的縱向位移也是相當(dāng)可觀的。這種設(shè)計構(gòu)思很快被世界各國橋梁工程師接受，在我國地震地區(qū)大部分斜張橋都設(shè)計為懸浮體系。
由于現(xiàn)代斜張橋的歷史還不長，遇到強震的情況很少，因此對斜張橋的震害報道，除了在1995年阪神地震中一座主跨485m鋼斜張橋，邊墩上的鋼搖軸栓釘脫落外，尚未見到其他報導(dǎo)和調(diào)查資料，這座斜張橋它的主橋結(jié)構(gòu)在地震后還是完好無損。其原因可歸結(jié)為二方面，一方面斜張橋是一種長周期的柔性結(jié)構(gòu)，地震荷載作用下內(nèi)力反應(yīng)一般不起控制作用而由位移控制；另一方面是隨著大跨度橋梁的發(fā)展，人們對結(jié)構(gòu)的抗震越來越重視，對大型結(jié)構(gòu)的抗震性能要求作專題研究，以確保結(jié)構(gòu)的安全性。而且近年來經(jīng)歷了多次強震后，如1906年美國舊金山大地震(M8.3)、1923年關(guān)東大地震(M8.2)等等，從這些大地震中的結(jié)構(gòu)震害，使人們對以前的抗震設(shè)計方法進行了反思，對以前的抗震設(shè)計規(guī)范進行修改。有人說地震設(shè)計的歷史也就是地震的災(zāi)難史，確實如此。本文將簡要介紹各國橋梁抗震規(guī)范中的設(shè)計思想以及主要的設(shè)計方法。
1各國橋梁抗震規(guī)范簡介
目前世界各國的橋梁抗震設(shè)計規(guī)范除了歐洲規(guī)范(8)第二部分(橋梁)中說明此規(guī)范也適用于斜張橋，以及美國土木工程學(xué)會斜張橋委員會在90年代編制的斜張橋設(shè)計指南中，有斜張橋抗震設(shè)計的若干規(guī)定外，其他國家都還沒有專門針對斜張橋的抗震設(shè)計規(guī)范，1971年我國頒發(fā)了鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范，1977年頒發(fā)了公路工程抗震設(shè)計規(guī)范。
1976年唐山大地震大大推動了橋梁抗震研究工作的迅速開展，鐵道部和交通部組織了科研班子，于80年代對這二本規(guī)范進行了修改。修改后的規(guī)范還是僅適用于跨徑不超過150m的鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋、圬工或鋼筋混凝土拱橋，不包括特大跨度橋梁。194歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會通過了歐洲規(guī)范(8)第二部分(橋梁)的試行版，1997年進行修訂后作為正式規(guī)范執(zhí)行。日本抗震設(shè)計要求是由日本道路協(xié)會作為道路設(shè)計規(guī)范(道路示方書)中的第五部分“耐震設(shè)計篇”中提出的，最近的版本為1990年，但由于在1995年阪神地震中許多橋梁不能令人滿意的表現(xiàn)，這個版本也在修訂中。在完成修訂前，日本道路協(xié)會的下屬公路橋梁抗震措施委員會已經(jīng)發(fā)表了一些試驗性的修訂設(shè)計準(zhǔn)則，這些準(zhǔn)則發(fā)表于1996年6月，題為“阪神地震毀損公路橋梁的重建及修復(fù)指導(dǎo)說明”。新西蘭在橋梁設(shè)計手冊“抗震設(shè)計”中給出了設(shè)計步驟，該手冊于1994年提出、并于1995年6月作了更新。當(dāng)前，美國有兩部橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)都包含地震設(shè)計條文，且都是由AASHTO協(xié)會頒布的。
第一部以容許應(yīng)力為基礎(chǔ)，題為“公路橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)”(AASHTO，1992)，抗震設(shè)計內(nèi)容在I-A部分。第二部是建立在極限狀態(tài)理論基礎(chǔ)上，題為“LRFD橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)”(AASHTO，1994)，要求地震荷載反應(yīng)與其它荷載效應(yīng)如風(fēng)荷載、沖刷荷載、冰荷載及船撞力等都包含在不同的章節(jié)中。第一版于1994年頒布、1995年修訂。加州運輸部(Caltrans)也制訂了一套與AASHTO規(guī)范相似但不完全相同的獨立的規(guī)范，這套規(guī)范作為“橋梁設(shè)計規(guī)范”的一部分公布，并由“設(shè)計者備忘錄”作了必要的補充(Caltrans，1995)。由于在1989年LomaPrieta地震中舊金山海灣地區(qū)許多主要橋梁表現(xiàn)出的無法讓人接受的震害，加州運輸部要求其應(yīng)用技術(shù)委員會(ATC)對設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和步驟進行徹底的修改，這次修改已經(jīng)完成，并且其最終報告中許多建議已被加州運輸部采納。