斜張橋的抗震問(wèn)題

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1、斜張橋的抗震問(wèn)題　　現(xiàn)代斜張橋的抗震問(wèn)題早在70年代就已受到關(guān)注，美國(guó)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(qiáng)震區(qū)，它是典型的三跨斜張橋。主梁在塔柱位置，無(wú)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(guò)抗震設(shè)計(jì)要求的縱向地面加速度的強(qiáng)烈地震時(shí)，設(shè)在固定支座上的鋼桿就被剪斷，此時(shí)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(guò)程中消耗了能量，加大了振動(dòng)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(jì)構(gòu)思很快被世界各國(guó)橋梁

2、工程師接受，在我國(guó)地震地區(qū)大部分斜張橋都設(shè)計(jì)為懸浮體系?！　∮捎诂F(xiàn)代斜張橋的歷史還不長(zhǎng)，遇到強(qiáng)震的情況很少，因此對(duì)斜張橋的震害報(bào)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(bào)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(wú)損。其原因可歸結(jié)為二方面，一方面斜張橋是一種長(zhǎng)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(duì)結(jié)構(gòu)的抗震越來(lái)越重視，對(duì)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(lái)經(jīng)歷了多次強(qiáng)震后，如1906年美國(guó)舊金山大地震（M8.3）、1923年關(guān)東大地震

3、（M8.2）等等，從這些大地震中的結(jié)構(gòu)震害，使人們對(duì)以前的抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了反思，對(duì)以前的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行修改。有人說(shuō)地震設(shè)計(jì)的歷史也就是地震的災(zāi)難史，確實(shí)如此。本文將簡(jiǎn)要介紹各國(guó)橋梁抗震規(guī)范中的設(shè)計(jì)思想以及主要的設(shè)計(jì)方法?！　?、各國(guó)橋梁抗震規(guī)范簡(jiǎn)介　　目前世界各國(guó)的橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范除了歐洲規(guī)范（8）第二部分（橋梁）中說(shuō)明此規(guī)范也適用于斜張橋，以及美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)斜張橋委員會(huì)在90年代編制的斜張橋設(shè)計(jì)指南中，有斜張橋抗震設(shè)計(jì)的若干規(guī)定外，其他國(guó)家都還沒有專門針對(duì)斜張橋的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，1971年我國(guó)頒發(fā)了鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，1977年頒發(fā)了公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范。1976年唐山大地震大大推動(dòng)

4、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(duì)這二本規(guī)范進(jìn)行了修改。修改后的規(guī)范還是僅適用于跨徑不超過(guò)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(huì)通過(guò)了歐洲規(guī)范（8）第二部分（橋梁）的試行版，1997年進(jìn)行修訂后作為正式規(guī)范執(zhí)行。日本抗震設(shè)計(jì)要求是由日本道路協(xié)會(huì)作為道路設(shè)計(jì)規(guī)范（道路示方書）中的第五部分“耐震設(shè)計(jì)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(gè)版本也在修訂中。在完成修訂前，日本道路協(xié)會(huì)的下屬公路橋梁抗震措施委員會(huì)已經(jīng)發(fā)表了一些試驗(yàn)性的修訂設(shè)計(jì)

5、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(shuō)明”。新西蘭在橋梁設(shè)計(jì)手冊(cè)“抗震設(shè)計(jì)”中給出了設(shè)計(jì)步驟，該手冊(cè)于1994年提出、并于1995年6月作了更新。當(dāng)前，美國(guó)有兩部橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)都包含地震設(shè)計(jì)條文，且都是由AASHTO協(xié)會(huì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)”（AASHTO，1992），抗震設(shè)計(jì)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(jì)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(yùn)輸部

6、（Caltrans）也制訂了一套與AASHTO規(guī)范相似但不完全相同的獨(dú)立的規(guī)范，這套規(guī)范作為“橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范”的一部分公布，并由“設(shè)計(jì)者備忘錄”作了必要的補(bǔ)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(wú)法讓人接受的震害，加州運(yùn)輸部要求其應(yīng)用技術(shù)委員會(huì)（ATC）對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和步驟進(jìn)行徹底的修改，這次修改已經(jīng)完成，并且其最終報(bào)告中許多建議已被加州運(yùn)輸部采納?！　?、橋梁抗震設(shè)計(jì)思想　　在以上各國(guó)的抗震規(guī)范中，其共同點(diǎn)是在強(qiáng)震情況下不容許出現(xiàn)坍塌，但一定程度的損壞是可以接受的，即我們所說(shuō)的“大震不倒，中震可修”，AASHTO規(guī)范中定義了

7、可接受的破壞程度，即指柱子中的撓曲屈服（沒有剪力破壞），而且此破壞必須是可以檢測(cè)及修復(fù)的（在地面及水平線以上），所有其它的破壞（指基礎(chǔ)、橋臺(tái)、剪力鍵、連接構(gòu)造、支座、上部結(jié)構(gòu)的梁及橋面板的破壞）都是不能接受的。這一定義被其它規(guī)范廣泛采用，尤其在撓曲破壞的類型方面。然而一些規(guī)范放松了對(duì)位置的要求，特別是容許在樁身、樁排架、橋臺(tái)臺(tái)背翼墻處的屈服。對(duì)強(qiáng)震的定義，即使在AASHTO規(guī)范中都很模糊，但一般認(rèn)為是475年