论新旧公路桥梁抗震设计规范的对比和分析

李季刚

李季刚男河北衡水公路工程总公司邮编:053000

摘要：本文针对新旧公路桥梁抗震设计规范进行了对比与分析，首先对两者抗震设防思想与标准进行了对比与分析，然后对两者在地震作用下的具体反应谱方法进行了计算与对比分析，希望对相关行业有所借鉴。

关键词：公路桥梁抗震设计规范对比分析

Abstract:inthispaper,theoldcodeofseismicdesignofhighwaybridgesareanalyzedandcompared,thefirstoftwoseismicfortificationandstandardarecomparedandanalyzed,andthenthetwoundertheactionofearthquakeinspecificresponsespectrummethodwerecalculatedandanalyzed,hopingtodrawlessonsfromsomewhatrelatedindustry.

Keywords:comparativeanalysisofspecificationsforseismicdesignofHighwayBridges

我国新版《公路桥梁抗震设计细则》公布与实施之后，反响十分强烈，很多科研工作者将其与老版规范（旧规范）进行了一系列的对比与分析。新版《细则》为现代化的公路桥梁抗震设计提供了先进的理念与思路，为了更好的践行新版设计方法与思想，大量科研工作者展开了新旧公路桥梁抗震设计规范的对比与分析。旧规范从1990年元月一日便开始实行，距今已有二十多年的历史，随着公路桥梁建设进程不断加快，旧规范在使用中出现的缺陷与不足越来越多，这就使得规范必须做出改变。在2008年8月29日，我国交通运输部发布了《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）（即新规范），并于同年10月1日开始正式实行。新规范根据旧规范而来，进行了一些必要的修改与补充，从而更加完善，同时也更适用于当前我国现代化公路桥梁建设，尤其在抗震思想及设计方法上有了较大突破。本文将新旧公路桥梁抗震设计规范进行对比与分析，希望有助于相关事业的发展。

1新规范中关于抗震设防思想的改进

通过对新旧规范的对比分析可知，两者在抗震设防标准上基本保持一致，但新规范在设防思想上有了很大的改善。具体而言，旧规范中采用的设防思想为：一阶段设计，一水准设防，也就是说根据一个设防水平的抗震参数来确定地震作用，通过弹性设计的方式来进行抗震设计及验算。然而，新规范采用的抗震设防思想则为：二阶段设计，二水准设计，也就是说按照两个设防水平地震参数确定具体的地震作用，然后针对概率发生较高的低水准地震采用弹性设计的方式来验算其结构的强度，从而保障结构拥有足够的承载能力；对于概率发生较低的高水准地震则采用弹塑性设计的方式来验算结构屈服之后的变形与强度，从而确保桥梁结构在设计时的变形与位移满足相关要求的最小容许值。

此外，新规范中根据地震重现期的不同而将设计地震分成了两种地震，即E1与E2地震，而且针对这两种类型分别采取应对措施，并且不同的桥梁所对应的两类地震的重现期也不同；新规范根据桥梁的修复难易程度及重要性将其设防类型分为了四类，即A、B、C、D，在设防的时候应根据这四类加以区别对待；新规范中根据桥梁的墩高、单跨的最大跨径、支座类型及桥垮布置方案等不同而分为了非规则桥梁与规则桥梁，其中规则桥梁在确定地震作用时采用的方法与旧规范中一致，即单振性反应谱法；对于非规则桥梁而言，则应加以高阶振型法或时程分析法来确定地震作用。

2新旧规范中地震作用的计算方法对比与分析

2.1计算方法说明

前述中说明了，在规则桥梁结构中，新旧规范中关于地震作用的确定，采用的方法主要是反应谱方法。由于在一般设防下主要考虑的是水平地震作用，因此这里主要探讨一下两者在水平作用上的地震力的计算方法。

2.1.1旧规范下的水平地震力

在旧规范中，关于桥墩水平地震力的计算公式为：

在式中，Smax=2.25CiCaCdA；

Shl：相应水平方向的及速度反应谱值；

Ci：结构抗震重要性系数；

Ca：场地系数；

Cd：阻尼调整系数；

A：水平方向设计上的基本地震动力加速度峰值。

2.2地震作用对比分析

本文从各种影响因素上展开二者在地震作用上的对比与分析。

2.2.1抗震设防烈度

新规范中的地震动力加速度幅值与旧规范中的水平地震系数，都是依据基本抗震设防烈度来确定的，并且两者在确定时的取值基本上保持一致，但两者也存在一定的不同：1）新规范采用的是现行标准来确定公路桥梁抗震设防烈度，因此新增了两个区的取值（7.5与8.5区）；2）旧规范中，抗震设防烈度在7度才考虑，而新规范中则有所提前，在6度区便开始了抗震设防。

2.2.2桥梁的类别

在上文中提到了，新规范根据修复难易程度与重要性将桥梁分为了A、B、C、D四种类型，并且在抗震设防的时候应根据不同类型区别对待。这里以B与C类桥梁为例，在新规定中，如果按照E1地震作用来计算，则得出的桥墩水平地震力和旧规范所得结果相差无几，但如果采用新规范中的E2地震作用来计算，那么得出的结果几乎是在E1地震作用下的三倍，并且随着桥梁结构自振周期不断增加这个结果也会跟着变大。从这里就可以看出，新规范在针对超越概率较低的罕见地震作用，增加了一个防倒塌验算环节，并且也体现出了新规范下的分级设防思想。

2.2.3加速度反应谱

对于水平地震力的计算而言，新旧规范中主要采用的都是基于加速度反应谱法而来的方法，新规范采用的是加速度反应谱，而旧规范中则采用的是动力放大系数谱。根据这两种方法计算所得的桥墩水平地震力分析，可以看出，在通常情况下，新规范所得的值要比旧规范所得的值要略微小些。不过，由于新旧规范在划分场地的原则上有所差异，比如新规范中同一场地对应不同周期，在某些情况中桥梁结构的自振周期往往高于旧规范下的周期而小于新规范下的周期，因此此时根据新旧规范所得的谱参数往往为新规范中要大一些。此外，新旧规范在设计加速度反应谱的时长方面也有所不同，旧规范为5s，而新规范则延长到了10s。

2.2.4综合影响系数分析

为了解决结构塑性变形影响，旧规范在设计方法中除了引用了弹性设计之外，也加入了综合分析系数法，一起构成了结构延性抗震能力的折减系数。但是，由于与结构延性有关的因数很多，因此旧规范在取值上欠缺科学性，加之取值一般较为笼统，便无法将结构延性性能的确定因素反映出来。因此，新规范为了解决上述矛盾，便取消了综合影响系数，而是针对桥梁结构抗震重要性系数进行了相关的调整。比如在新规范下，E1地震作用中的桥梁结构抗震重要性系数基本上同旧规范下的重要性修正系数与综合影响系数的乘积相当，这样板便证了E1地震作用在新规范下可以达到旧规范中的抗震设防效果。

2.2.5阻尼调整系数

阻尼比属于桥梁结构比较重要的动力参数，除了与结构的材料有关，还与结构的构件开裂、屈服及刚度退化等有关（一般会变大）。在旧规范中，却没有考虑阻尼变化的影响，而动力放大系数谱曲线所对应的阻尼比一般为5%。比如，对于钢结构而言，其在弹性受力阶段，遇到的阻尼比一般在1%左右，如果结构进入了塑性阶段，那么其阻尼比就会逐渐变大，一般都会超过10%。这种现象在钢筋混凝土构件中的变化更加明显，因此在抗震设计的时候，应考虑阻尼比的影响。新规范便针对阻尼比进行了考虑，尤其是阻尼比的耗能对抗震作用的影响方面，并且引入了阻尼比调整系数。

3结语

总之，新规范不仅吸取了近几年的成熟新技术与新理论，同时也将国外先进的抗震设计规范技术与思想引入了新规范中，在旧规范上进行了全面的改进与补充，从而使得规范更加实用、科学与合理。

参考文献：

[1]王光裕,刘保东,李鹏飞等.新旧公路桥梁抗震设计规范的对比和分析[J].工程抗震与加固改造,2010,32(3):68-72,98.

[2]高毅.新旧规范下梁式桥抗震分析的对比研究[D].华中科技大学,2009.

[3]李鸿鑫.公路拓宽斜桥地震反应分析[D].西南交通大学,2010.

[4]周泳涛,刘延芳,鲍卫刚等.新、旧桥梁抗震设计规范实桥计算比较[J].世界桥梁,2010,(3):28-31.

[5]王雅敏,李晶.浅谈桥梁的抗震加固措施[J].科技传播,2010,(16):81,76.