【正文】 同重要性系數(shù)來調(diào)整設(shè)計(jì)地震動參數(shù)，采用彈性設(shè)計(jì)并取消綜合影響系數(shù)是恰當(dāng)?shù)摹τ诒炯?xì)則A、B、C、D四類橋梁，B、C、D類重要性系數(shù)分別取0．43(0．5)、0．34和0．23，對應(yīng)的設(shè)計(jì)地震動重現(xiàn)期大約分別為75(100)年、50年和25年，和原規(guī)范的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)基本相當(dāng)；對于本細(xì)則A類橋梁，為保證較高的抗震設(shè)防水平，重要性系數(shù)取1，設(shè)計(jì)地震動重現(xiàn)期約為475年。需要指出的是，由于本細(xì)則的B類橋梁涵蓋了《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ 004—89)的A類橋梁和B類橋梁，為和原規(guī)范保持基本一致的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，本細(xì)則B類橋梁中屬于原規(guī)范中A類的橋梁，其重要性系數(shù)取括號內(nèi)的值。對于E2地震作用，本細(xì)則A、B、C三類橋梁，B、C類重要性系數(shù)取值和原規(guī)范一致，對應(yīng)重要性系數(shù)為1. 1．3和1．0，設(shè)計(jì)地震動的重現(xiàn)期大約分別為2000年、1 000年和475年；A類橋梁參考了近年來國內(nèi)外特大跨徑橋梁抗震設(shè)計(jì)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的具體實(shí)施情況。國內(nèi)外近年來設(shè)計(jì)的特大跨徑橋梁，其抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)大致是設(shè)計(jì)地震動重現(xiàn)期為1 000—2 000年，且大多數(shù)橋梁是按照重視期約為2 000年設(shè)計(jì)，因此本細(xì)則A類橋梁重要性系數(shù)取1．7，其設(shè)計(jì)地震動重現(xiàn)期大約為2 000年。由于原規(guī)范只采用一階段設(shè)計(jì)，通過引入綜合影響系數(shù)來折減地震力后采用彈性抗震設(shè)計(jì)，其隱含的意思是允許結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性，對結(jié)構(gòu)的延性性能有相應(yīng)的需求，但在設(shè)計(jì)上又沒有進(jìn)行必要的延性抗震設(shè)計(jì)，其延性能力能否滿足延性需求是不確定的，這也是原規(guī)范存在的一個(gè)較大的缺陷。因此，本細(xì)則對E2地震作用的抗震設(shè)計(jì)階段，對延性抗震設(shè)計(jì)作了明確的規(guī)定，彌補(bǔ)了原規(guī)范的不足?？拐饦?gòu)造措施，是在總結(jié)國內(nèi)外橋梁震害經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出來的設(shè)計(jì)原則。歷次大地震的震害表明，抗震構(gòu)造措施可以起到有效減輕震害的作用，而其所耗費(fèi)的工程代價(jià)往往較低。因此，本細(xì)則對抗震構(gòu)造措施提出了更高和更細(xì)致的要求，對A類、B類橋梁，抗震措施均按提高一度或更高的要求設(shè)計(jì)。3．1．5 立體交叉的跨線橋梁一旦遭受地震破壞，不僅會影響到上線交通，還會影響到下線交通，因此，其抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按上、下兩線中較高的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。4 場地和地基4．1 場地4．1．1 抗震有利地段一般系指建設(shè)場地及其鄰近無晚近期活動性斷裂，地質(zhì)構(gòu)造相對穩(wěn)定，同時(shí)地基為比較完整的巖體、堅(jiān)硬土或開闊平坦密實(shí)的中硬土等?？拐鸩焕囟我话阆抵杠浫躔ば酝翆?、液化土層和地層嚴(yán)重不均勻的地段，地形陡峭、孤突、巖土松散、破碎的地段，地下水位埋藏較淺、地表排水條件不良的地段。嚴(yán)重不均勻地層系指巖性、土質(zhì)、層厚、界面等在水平方向變化很大的地層。抗震危險(xiǎn)地段一般系指地震時(shí)可能發(fā)生滑坡、崩塌地段，地震時(shí)可能塌陷的地段、溶洞等巖溶地段和已采空的礦穴地段，河床內(nèi)基巖具有傾向河槽的構(gòu)造軟弱面被深切河槽所切割的地段，發(fā)震斷裂、地震時(shí)可能坍塌而中斷交通的各種地段。4．1．8 本條規(guī)定引自中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2001)的有關(guān)規(guī)定。4．1．9 本條規(guī)定引自中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2001)的有關(guān)規(guī)定。對構(gòu)造物范圍內(nèi)發(fā)震斷裂的工程影響進(jìn)行評價(jià)，是地震安全性評價(jià)的內(nèi)容。對于本細(xì)則沒有要求必須進(jìn)行工程場地地震安全性評價(jià)的橋梁工程，可以結(jié)合場地工程地震勘察的評價(jià)，按本條規(guī)定采取措施。在此處，發(fā)震斷裂的工程影響主要是指發(fā)震斷裂引起的地表破裂對工程結(jié)構(gòu)的影響。對這種瞬時(shí)間產(chǎn)生的地表錯(cuò)動還沒有經(jīng)濟(jì)、有效的工程構(gòu)造措施，主要靠避讓來減輕危險(xiǎn)性。國外有報(bào)道稱，某些具有堅(jiān)固基礎(chǔ)的建筑物曾成功地抵抗住或轉(zhuǎn)移了數(shù)英寸的地表破裂，結(jié)構(gòu)物未發(fā)生破壞(Youd，1989)，指出優(yōu)質(zhì)配筋的筏式基礎(chǔ)和內(nèi)部拉接堅(jiān)固的基礎(chǔ)效果最好，可供設(shè)計(jì)者參考。(1)實(shí)際發(fā)震斷裂引起的地表破裂與地震烈度沒有直接的關(guān)系，而是與地震的震級有一定的相關(guān)性。從目前積累的資料看，6級以下的地震引起地表破裂的僅有一例，所以本款所提的“地震設(shè)防烈度低于8度”，實(shí)質(zhì)是指地震的震級小于6級。設(shè)計(jì)人員很難判斷工程所面臨的未來地震震級，地震烈度可以直接從地震區(qū)劃圖上了解到。本款的提法，便于設(shè)計(jì)人員使用。(2)在活動斷層調(diào)查中取得斷層物質(zhì)(斷層泥、糜棱巖)及上覆沉積物樣本，可以根據(jù)已有的一些方法(C1熱釋光等)測試斷層最新活動年代。顯然，活動斷層和發(fā)震斷裂，尤其是發(fā)生6級以上地震的斷裂，并不完全一樣，從中鑒別需要專門的工作。為了便于設(shè)計(jì)人員使用，根據(jù)我國的資料和研究成果，此處排除了全新世以前活動斷裂上發(fā)生6級以上地震的可能性，對于一般的公路工程在大體上是可行的。(3)覆蓋土層的變形可以“吸收”部分下伏基巖的錯(cuò)動量，是指土層地表的錯(cuò)動會小于下伏基巖頂面錯(cuò)動的事實(shí)。顯然，這種“吸收”的程度與土層的工程性質(zhì)和厚度有關(guān)。各場地土層的結(jié)構(gòu)和土質(zhì)條件往往會不同，有的差別很大，目前規(guī)范中不能一一規(guī)定，只能就平均情況大體上規(guī)定一個(gè)厚度。如上所述，此處提到的地震烈度8度和9度實(shí)質(zhì)上是指震級6．0和6。7，基巖頂面的錯(cuò)動量隨地震震級的增加會有所增大，數(shù)值大約在1m至若干米，土層厚度到底多大才能使地表的錯(cuò)動量減小到對工程結(jié)構(gòu)沒有顯著影響，是一個(gè)正在研究中的問題。數(shù)值60m和90m，是根據(jù)最近一次大型離心機(jī)模擬試驗(yàn)的結(jié)果歸納的，也得到一些數(shù)值計(jì)算結(jié)果的支持。本條規(guī)定，當(dāng)不能滿足上述條件時(shí)，宜采取避讓的措施。避開主斷裂距離為橋墩邊緣至主斷裂邊緣分別為300m和500m，主要的依據(jù)是國內(nèi)外地震斷裂破裂寬度的資料，取值有一定的保守程度。在受各種客觀條件限制，難以避開數(shù)百米時(shí)，美國加州的相關(guān)規(guī)定可供參考：一般而言，場地的避讓距離應(yīng)由負(fù)責(zé)場地勘察的巖~32程師與主管建筑和規(guī)劃的專業(yè)人員協(xié)商確定。在有足夠的地質(zhì)資料可以精確地確定存在活斷層跡線的地區(qū)，且該地區(qū)并不復(fù)雜時(shí)，避讓距離可規(guī)定為50英尺(約16m)；在復(fù)雜的斷層帶宜要求較大的避讓距離。傾滑的斷層，通常會在較寬且不規(guī)則的斷層帶內(nèi)產(chǎn)生多處破裂，在上盤邊緣受到的影響大、下盤邊緣的擾動很小，避讓距離在下盤邊緣可稍小，上盤邊緣則應(yīng)較大。某些斷層帶可包含如擠壓脊和凹陷之類的巨大變形，不能揭露清晰的斷層面或剪切破碎帶，應(yīng)由有資質(zhì)的工程師和地質(zhì)師專門研究，如能保證建筑基礎(chǔ)能抗御可能的地面變形，可修建不重要的結(jié)構(gòu)。4．2 地基的承載力 4．2． 4．2．2 由于地震作用屬于偶然的瞬時(shí)荷載，地基土在短暫的瞬時(shí)荷載作用下，可以取用較高的容許承載力。世界上大多數(shù)國家的抗震規(guī)范和我國其他規(guī)范，在驗(yàn)算地基的抗震強(qiáng)度時(shí)，對于抗震容許承載力的取值，大都采用在靜力設(shè)計(jì)容許承載力的基礎(chǔ)上乘以調(diào)整系數(shù)來提高。本條在原規(guī)范基礎(chǔ)上，參照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2001)的有關(guān)規(guī)定，對地基土的劃分作了少量修訂。4．3 地基的液化和軟土地基4．3．1 本條規(guī)定主要依據(jù)液化場地的震害調(diào)查結(jié)果。許多資料表明，在6度區(qū)液化對公路橋梁造成的震害是比較輕的，因此本條規(guī)定6度區(qū)及6度以下地區(qū)的公路橋梁可不考慮液化影響。4．3．2 用于液化判別的黏粒含量系采用六偏磷酸鈉作分散劑測定，采用其他方法時(shí)應(yīng)按有關(guān)規(guī)定換算。4．3．5 抗液化措施是對液化地基的綜合治理。本條根據(jù)橋梁分類等級和地基液化等級，提出地基的抗震液化措施要求。4．3．64．3．8 在這幾條中規(guī)定了消除液化震陷和減輕液化影響的具體措施，這些措施都是在震害調(diào)查和分析判斷的基礎(chǔ)上提出來的。對地基中的可液化土層，應(yīng)查明其分布范圍，分析其危害程度，根據(jù)工程實(shí)際情況，選擇合理工程措施。具體工程措施很多，從本質(zhì)上可以歸納為以下幾方面：改變可液化土的性質(zhì)，使其不具備液化條件，如采用振沖加固或擠密碎石樁加固后構(gòu)成復(fù)合地基等；改善排水條件，限制地震時(shí)空隙水壓力的產(chǎn)生和增長；置換可液化地基土；越過可液化地基土層，如采用樁基礎(chǔ)；圍封可液化地基，消除或減輕液化破壞的危害性。條文中規(guī)定的是較常用的方法。若液化土層埋深淺，工程量小，可采用挖除換土法。該方法造價(jià)低、施工快、處治徹底、不留后患。強(qiáng)夯法也多有采用，加密深度可達(dá)10m以上。5 地震作用5．1 一般規(guī)定5．1．1 本條對地震作用的分量選取和分量組合作出了規(guī)定。2 如橋位在發(fā)震斷裂附近，豎向地震作用可能較大，或結(jié)構(gòu)對豎向地震作用很敏感時(shí)，必須考慮豎向地震作用。3 采用反應(yīng)譜法或功率譜法同時(shí)考慮水平向X、Y與豎向Z的地震作用時(shí)，可分別計(jì)算水平向X、Y與豎向Z地震作用下的響應(yīng)，其總的地震作用效應(yīng)按本條規(guī)定進(jìn)行組合。4 采用非線性時(shí)程分析時(shí)，由于疊加原理已不適用，各方向的分量必須同時(shí)加上，因此理論上講應(yīng)同時(shí)輸人包含兩個(gè)或三個(gè)方向分量的一組地震動時(shí)程。獲取包含兩個(gè)或三個(gè)方向分量的一組地震動時(shí)程，一般應(yīng)由地震安全性評價(jià)部門給出，或采用和場址場地土條件接近的天然地震波，經(jīng)調(diào)整得到和設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜兼容的一組地震波。5．1．3 當(dāng)考慮地震動空間變化影響時(shí)，對于給定的結(jié)構(gòu)自振周期T，各橋臺和橋墩的反應(yīng)譜或功率譜值可能不同，此時(shí)，當(dāng)采用反應(yīng)譜法分析時(shí)，由于考慮多點(diǎn)非一致激勵方式的復(fù)雜性和困難，可近似采用等效一致激勵方式處理，但反應(yīng)譜每一點(diǎn)的值應(yīng)取各橋臺和橋墩的反應(yīng)譜值的最大值，這樣得到的反應(yīng)譜即為包絡(luò)反應(yīng)譜，計(jì)算結(jié)果才能保證偏于安全。當(dāng)采用功率譜分析時(shí)，可直接采用多點(diǎn)非一致激勵方式進(jìn)行分析。5．2 設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜5．2．1 橋梁抗震設(shè)計(jì)要求描述地震作用的設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜周期更長些。本細(xì)則編制過程中的一項(xiàng)專題研究分析了強(qiáng)地震動記錄在長周期段的可靠性，指出模擬記錄的加速度反應(yīng)譜在5—6s以下的范圍內(nèi)是可靠的；數(shù)字記錄可以達(dá)到10s；基線漂移對加速度反應(yīng)譜的影響可忽略不計(jì)。根據(jù)兩類記錄反應(yīng)譜長周期段特征的比較，論證了周期范圍可以擴(kuò)展到10s。通過823條水平向強(qiáng)地震動記錄的統(tǒng)計(jì)分析，指出隨著反應(yīng)譜周期范圍的擴(kuò)展，一些抗震設(shè)計(jì)規(guī)范為了降低風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)定設(shè)計(jì)反應(yīng)譜下降的速率略緩慢些，同時(shí)規(guī)定了反應(yīng)譜的最小值，可能會導(dǎo)致長周期段的過分保守，設(shè)計(jì)反應(yīng)譜按T1 的速率下降是有足夠安全保障的，完全沒有必要設(shè)下限值，且尚無必要再規(guī)定一段T2 的下降段。式(5．2．1)采納了該專題研究的建議。5．2．2 眾所周知，場地條件對地震動的幅值、頻譜都有顯著的影響。美國根據(jù)LomaPrieta地震中大量強(qiáng)地震動觀測數(shù)據(jù)，采用兩個(gè)場地系數(shù)改進(jìn)了設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜最大值和特征周期的規(guī)定。我國《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011一2001)在編制過程中曾對此專門研究，得到結(jié)論是“目前強(qiáng)震觀測資料的累積程度還不足以客觀地反映各種因素對反應(yīng)譜的影響”，而沒有作相應(yīng)改進(jìn)。本細(xì)則編制過程中的專題研究指出了該研究中在數(shù)據(jù)分組環(huán)節(jié)上的差錯(cuò)，得出了完全不同的結(jié)論，設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜最大值應(yīng)隨場地條件調(diào)整。表5．2．2中的數(shù)值是根據(jù)統(tǒng)計(jì)的平均特征，參考美國NEHRP規(guī)范，考慮我國抗 震設(shè)計(jì)規(guī)范第一次采用場地系數(shù)調(diào)整幅度宜小一點(diǎn)，綜合規(guī)定的。5．2．3 同樣為了盡量減少改動，本條采用了《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2001)的場地類型劃分方案和特征周期的確定方法。經(jīng)對本細(xì)則編制過程中的專題研究用實(shí)際觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，這樣一個(gè)折中方案構(gòu)造的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜與各種場地類型、地震動強(qiáng)度分組的平均反應(yīng)譜曲線更接近，不僅長周期段有改進(jìn)，而且短周期段也有明顯的改進(jìn)。定量比較分析表明，在82個(gè)周期點(diǎn)上誤差之和的分組平均值平均減小了近一半。5．2．4 本條規(guī)定直接引自中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2001)的有關(guān)規(guī)定。5．2．5 本條的規(guī)定是一項(xiàng)專題研究的結(jié)果。至今，大部分抗震設(shè)計(jì)規(guī)范仍然采用水平反應(yīng)譜乘一個(gè)系數(shù)的方法來規(guī)定豎向地震作用，這個(gè)系數(shù)值一般在1／2～2／3之間，是以這兩個(gè)方向上反應(yīng)譜形狀相差不大為前提的。現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中，也有規(guī)定兩個(gè)方向上形狀不同的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的。例如，我國《核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50267 97)中分別規(guī)定了水平地震作用和豎向地震作用的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜的最主要差別體現(xiàn)在最大值的周期范圍不同。歐洲抗震設(shè)計(jì)規(guī)范EC8中，采用的豎向地震動反應(yīng)譜的形狀與水平向標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜的形狀也有所不同，相差一個(gè)與周期有關(guān)因子，周期小于0．15s時(shí)，為0．7；周期大于0．5s時(shí)，為0．5；在0．15—0．5s之間時(shí)，采用前兩者間的插值。專題研究中共選用448條水平記錄、230條豎向記錄，按我國《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2001)的標(biāo)準(zhǔn)劃分了場地類別，其中包括I類場地水平記錄有118條、豎向記錄60條，Ⅱ類場地水平記錄有178條、豎向記錄90條，Ⅲ類場地水平記錄有148條、豎向記錄78條。Ⅳ類場地只有4條水平記錄、2條豎向記錄，數(shù)量太少，統(tǒng)計(jì)中未使用。統(tǒng)計(jì)得出的豎向／水平反應(yīng)譜比的總平均特征如圖5—1所示。進(jìn)一步分析的結(jié)果表明，豎向／水平反應(yīng)譜比與距離關(guān)系不明顯，與場地條件有一定的相關(guān)性，如圖52所示。圖中，實(shí)線是Ⅰ類場地的譜比，下面兩條虛線是Ⅱ、Ⅲ類場地的譜比。為便于應(yīng)用，專題研究組建議在本細(xì)則中按兩種場地條件規(guī)定豎向／水平反應(yīng)譜比函數(shù)，基巖和土層場地，前者對應(yīng)于Ⅰ類場地，后者包括Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類場地。譜比曲線用三段表示，短周期處取一直線，長周期段也取一直線，二者之間以斜線相連。5．3 設(shè)計(jì)地震動時(shí)程 5．3．2 本條規(guī)定主要參考中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《工程場地地震安全性評價(jià)》(GB 17741—2005)的有關(guān)規(guī)定，鑒于其中有些條文比較概括，也參考了該規(guī)范前兩個(gè)版本的具體規(guī)定。5．4 設(shè)計(jì)地震動功率譜5．4．2 地面上任一點(diǎn)加速度平穩(wěn)自功率譜密度函數(shù)S(ω)反映了該點(diǎn)地震動的頻譜特性。經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者多年來的研究，目前已有多種功率譜模型，如：Housner將地面運(yùn)動簡化為平穩(wěn)脈沖系列，把加速度功率譜密度函數(shù)假定為白噪聲模型；KanaiTajiimi(金井清一田治見宏)假定基巖上地震動為白噪聲，并考慮場地濾波特性而提出了一種有明顯物理意義的隨機(jī)過程過濾白噪聲模型。在此基礎(chǔ)上，胡聿賢、Ruiz等提出了改進(jìn)功率譜模型。以上參數(shù)化模型都有一定的物理意義，在應(yīng)用上也比較簡便。但是一定的參數(shù)只適合某些特定場地，并不具有普遍性。和抗震規(guī)范反應(yīng)譜相比，上述地面加速度功率譜模型對于地震動描述還顯得比較粗略。例如，規(guī)范反應(yīng)譜