#294#第35卷第13期西建筑Vol.35No.13山2009年5月May.2009SHANXIARCHITECTURE文章編號:1009-6825(200913-0294-02基于性能的橋梁抗震設計方法曲慧李振蘭摘要:對我國現行的橋梁抗震設計方法進行了分析,并對基于性能的抗震設計方法的理論進行了闡述,最后分析比較了我國現行橋梁抗震設計方法與基于性能的抗震設計方法,為完善橋梁抗震設計方法提供理論依據。關鍵詞:基于性能,橋梁抗震設計,目標性能中圖分類號:U442.55我國是世界上的多地震國家之一,因此橋梁結構的抗震設計一直受到社會重視。基于性能的抗震設計被各國廣泛討論,并被認為是將來抗震設計的主要發展方向。目的就是在未來的抗震設計中,希望在不同強度地震水平的作用下,能夠有效地控制橋梁的破壞和使用功能喪失的狀態,使結構實現明確的不同性能水平。文獻標識碼:A1定義一組合適的橋梁結構的抗震性能水平。所謂性能水平是指一種有限的破壞狀態,性能水平的確定涉及到結構構件和非結構構件的破壞等因素,應綜合考慮給定破壞狀態所引起的安全、經濟和社會等方面的后果,即應全面考慮橋梁本身的安全和橋梁的正常使用功能。我國在JTG/TB02-01-2008公路橋梁抗震設計細則中規定了類似的性能水平,即/一般不損壞、不需修復可繼續使用和不致倒塌或產生嚴重結構損傷、經臨時加固后可供維持應急交通使用0兩性能水平。只不過這種/一般不損壞、不需修復可繼續使用和不致倒塌或產生嚴重結構損傷、經臨時加固后可供維持應急交通使用0的表述過于含糊,都是定性的描述,使得業主、設計者和使用者對結構的性能沒有明確的了解。2定義了一組參照的地震風險和相應的設計水平。基于性能的結構抗震設計的目標就是控制結構的抗震風險在一個可接受的限度內,而地震風險取決于結構所受到的給定烈度地震發生的概率及該地震引起的結構破壞損失。Vision2000提出的報告將地震設防水準劃分為4個等級:常遇地震、偶遇地震、少遇地震、罕遇地震,每一等級的劃分是根據不同重現期或超越概率為基礎的[4]。美國應用技術委員會在ATC-18(1997年中,從功能和破壞程度兩個方面定義了橋梁結構在兩級設計地震水平下的性能準則。這兩級設計地震水平分別為:用于功能性評價的地震(發生概率為30%~50%和用于安全性評價的地震(發生概率為10%。我國JTG/TB02-01-2008公路橋梁抗震設計細則中規定了兩種地震風險水平:E1地震作用(工程場地重現期較短的地震作用和E2地震作用(工程場地重現期較長的地震作用[1]。3確定橋梁結構抗震設計的目標性能。結構的目標性能是指在一定超越概率的地震發生時,結構期望的最大破壞程度。基于性能的結構抗震設計中確定適合的目標性能是結構設計過程中實踐[M].北京:人民交通出版社,2005.[6]杜景艷,蘇堂營.橋梁工程大體積混凝土裂縫分析[J].山西建筑,2007,33(23:337-338.1目前橋梁抗震設計規范中采用的抗震設計方法1.1設計方法概述2008年10月1日正式實施的JTG/TB02-01-2008公路橋梁抗震設計細則中,采用/兩水平設防,兩階段設計0的設計思想,改善了JTJ004-89公路工程橋梁抗震設計規范中采用的單一的基于強度的抗震設計方法造成的弊端。并在設計地震動參數中,取消了老規范中的綜合影響系數,反映譜的周期也由5s增加到10s。將橋梁的抗震設防類別分為4類,A類橋梁為單跨跨徑超過150m的特大橋;B類橋梁為單跨跨徑不超過150m的高速公路、一級公路上的橋梁、單跨跨徑不超過150m的二級公路上的特大橋、大橋;C類橋梁為二級公路上的中橋、小橋、單跨跨徑不超過150m的三、四級公路上的特大橋;D類橋梁為三、四級公路上的中小橋。新規范中將單跨跨徑超過150m的特大跨徑橋梁、混凝土斜拉橋、懸索橋和拱橋專門歸為一類,給出了抗震設計的原則和有關規定,增加了減隔震橋梁的設計原則和有關規定[2]。1.2局限性JTG/TB02-01-2008公路橋梁抗震設計細則雖然采取了/兩個水準、兩個階段0的設計,但是沒有具體量化這些設計水準。橋梁結構的抗震性能沒有用來進行經濟評估[3]。2基于性能的抗震設計方法2.1基于性能抗震設計的目標性能[2]CECS146B2003,碳纖維布加固修補混凝土結構技術規程[S].[3]CECS25B90,混凝土加固技術規范[S].[4]楊文淵.橋梁維修與加固[M].北京:人民交通出版社,1989.[5]周志祥,范亮,吳海軍.預應力混凝土橋梁新技術探索與ThecrackmaintenanceandrepairengineeringofChangjiangroadBridgeinDeyangcityLIYu-hongLIUChang-xiAbstract:Combinedwithspecificengineeringexample,theengineeringgeneralsituationandmaindiseaseofbridgewereintroduced,andthebridgediseasegeneratingreasonswereanalyzed.Themaintenanceandrepairmethodsagainsttodifferentagreediseaseswereproposedanditsconstructiontechnologywasillustrateddetailed,whichaccumulatedbridgemaintenancereinforcementexperience.Keywords:bridge,disease,reasons,maintenance收稿日期:2009-01-04作者簡介:曲慧(1984-,女,同濟大學橋梁與隧道工程專業碩士研究生,上海200092李振蘭(1961-,女,工程師,遼寧省撫順市城市管理局市政園林管理中心,遼寧撫順113006第35卷第13期曲慧等:基于性能的橋梁抗震設計方法2009年5月#295#的前提和基礎。它綜合考慮了多種因素,采用基于可靠度的優化設計理論進行決策。我國JTG/TB02-01-2008公路橋梁抗震設[1]計細則中規定的目標性能如表1所示。表15公路橋梁抗震設計細則6中規定的目標性能橋梁抗震設防類別A類B類C類D類設防目標E1地震作用一般不受損壞或不需修復可繼續使用一般不受損壞或不需修復可繼續使用一般不受損壞或不需修復可繼續使用一般不受損壞或不需修復可繼續使用E2地震作用可發生局部輕微損傷,不需修復或經簡單修復可繼續使用應保證不致塌陷或產生嚴重結構損傷,經臨時加固后可供維持應急交通使用應保證不致塌陷或產生嚴重結構損傷,經臨時加固后可供維持應急交通使用性能的設計中,明確了橋梁的性能要求,而且可以用不同的方法和手段去實現這些性能要求,這樣可以使新材料、新結構體系、新的設計方法等更容易得到應用。有望通過其縮短工期、降低建設成本。無論是設計者還是投資者和承包方都可以了解實際所設計安裝的結構具有哪些性能。業主可以通過結構的生命周期,從成本及環境影響等角度來選擇最符合自己要求的性能等特點。4目標性能等級化。在設計時,將所有規定的性能,即目標性能分出等級,分別針對不同的人群來對目標性能進行表述。通過這樣的方法使不同的人群對結構的目標性能都有明確的認識,也能夠實現對結構目標性能的控制。其中初級和中級所表述的要求性能會盡可能不與目前的技術生產聯系,但是,高級表述的要求性能則需要反應最新技術,并且會隨著技術的進步而不斷發展,即是具有指導性的。5目標性能矩陣。目標性能矩陣是指通過矩陣來計劃賦予結構的要求性能,設計者根據結構的重要性從該矩陣中選擇出應賦予結構的性能來進行設計。以我國JTG/TB02-01-2008公路橋梁抗震設計細則為例,將細則中規定的抗震性能通過目標性能矩陣的形式表示出來,如表2所示。表2目標性能矩陣3結語目前JTG/TB02-01-2008公路橋梁抗震設計細則采取的/兩個水準0就是一種目標性能,只是目前規范中采用的設防水準劃分不夠詳細,目標性能的表述不夠具體,不能滿足人們對結構抗震的要求。而基于性能的抗震設計方法,不但可以改善現行抗震設計方法存在的問題,而且還可以根據投資效益理論使安全、經濟和社會等多方因素達到一個最好的平衡。但是基于性能的抗震設計還處于起步階段,還有很多工作要做,人們應該具有長遠的眼光,看到基于性能的抗震設計方法對未來防震減災工作的貢獻,努力克服推廣基于性能抗震設計方法時面臨的困難。參考文獻:[1]JTG/TB02-01-2008,公路橋梁抗震設計細則[S].[2]JTJ004-89,公路工程抗震設計規范[S].[3]李剛,程耿東.基于性能的結構抗震設計理論、方法與應用[M].北京:科學出版社,2001:4-12.目前世界各國對基于性能的抗震設計方法沒有達成共識。[4]馬宏旺,呂西林.建筑結構基于性能抗震設計的幾個問題這里給出一種性能化設計的流程,只是將其作為一個示例,見圖1。[J].同濟大學學報,2002(30:1429-1434.2.3基于性能的抗震設計的意義[5]張志強.延性與抗震設計[J].山西建筑,2008,34(12:93-94.基于性能的設計思想克服了目前抗震設計的局限性。在基于2.2設計方法Performance-basedseismicdesignapproachesinbridgesQUHuiLIZhen-lanAbstract:TheseismicdesignapproachesincurrentbridgecodesusedinChinaareanalyzed,besidestheperformance-basedseismicdesignap-proachesareelaboratedon.IntheendtheseismicdesignapproachesincurrentChinesebridgecodesandperformance