桥梁抗震的研究进展.docVIP

桥梁横向抗震的研究进展 黄建华 唐熙顺 黄国军 黄椿棚 暨南大学理工学院力学与土木工程系2011级土木工程 　　摘要:路线是一种线状工程构造物,所经过的自然地理环境复杂多变,经常遭受自然灾害的破坏。其中地震对公路工程具有极大的破坏作用,常常造成严重的交通中断。国内外的地震灾害表明,交通网络在整个社会生命线抗震防灾系统中越来越重要。震区桥梁的损坏坍塌,不仅阻碍当时的救援工作,而且影响灾后的救援工作。所以对桥梁抗震应给予充分的重视。 　　关键词：桥梁抗震；历史；现状；展望；减震；动力响应分析；设计理论 　　近几年来，世界各地强震不断，汶川等地震给人民的生命财产带来巨大危害。地震使交通系统严重毁坏，地震造成的交通中断直接影响着救灾工作的进行，扩大了次生灾害损失，使生命财产遭受巨大损失。近 30 多年来，地震灾害的沉痛教训不断地警示着世人，使人们对桥梁的抗震研究工作逐渐受到重视，桥梁抗震理论及技术水平日渐提高。简要叙述了桥梁抗震研究中概念、分析方法、设计方法、抗震设计规范、减震加固技术的历史概况和现状，并展望了今后桥梁抗震研究的发展趋势。 1 桥梁抗震研究的重要转折点 　　尽管在 1926 年，就有了第一部涉及桥梁抗震设计条款的规范——《关于公路桥梁细则草案》 　　[1]，与建筑结构的抗震研究相比，桥梁抗震研究相对滞后，但是在近 30 多年来，每次惨痛的地震灾害发生后，桥梁抗震理论和技术水平都会迈上一个新的台阶。 　　1906 年 4 月 18 日 San Francisco 发生 7.9 级地震，这次地震是美国加州历史上破坏最严重的一次地震，对于地震工程来讲也是最有意义的地震之一，也是历史上第一次有桥梁震害记录的地震，但是，这次地震并未引起人们对桥梁抗震的关注。1971 年 2 月 9 日美国发生 San Fernando 地震，震源深度 12.8km，仅 6.7 级就显示出生命线工程破坏的严重后果，由于桥梁抗震能力不足，地震造成 5 座桥梁塌落，42 座桥梁损坏。在地震发生之前，美国一直套用建筑结构抗震设计规范，这次地震对美国桥梁抗震设计的发展是一个非常重要的转折点，十年后，也就是 1981 年美国联邦公路局出版了《桥梁抗震设计指南》，经过不断的应用与修改，于 1992 年纳入了美国《公路桥梁标准规范》，也就是常说的 AASHTO 规范。在 1971 年 San Fernando 地震后，提出了生命线工程的概念，延性抗震设计也开始被各国重视[2]。美国 Loma Prieta地震发生在 1989年 10月 17日，太平洋夏令时间 17 时 04 分，震级为 M7.0，此次地震的震源深度为 16.5km。地震中高速公路 880 号线双层的 Cypress 高架桥在地震中倒塌，SanFrancisco-Okaland 海湾大桥发生落梁，震后用于修复桥梁的费用估计约为 20 亿美元。美国学者Bertero 在总结这次地震后提出了基于性能的抗震设计理论，基于性能的抗震设计理论是抗震设计理论的一次重大变革。1994 年 1 月 17 日，当地时间凌晨 4 时 31 分，美国加州发生 Northridge 地震，震级为 M6.7，震源深度为 16km。这次地震是美国有史以来造成经济损失最为惨重的一次自然灾害，地震造成 Los Angeles 市高速公路上多座桥梁严重破坏，交通运输网络被切断，也再一次警示人们交通网络中断的危害性。 　　1923 年 9 月 1 日在日本发生 8.2 级的关东地震，震源深度 10km。由于地震强度大，震源浅，再加上当时东京都地区经济发达、人口密度大等因素，地震造成巨大的经济损失，这次地震也使人们意识到桥梁抗震安全的重要性。关东地震的第二年，日本建立了最早的桥梁下部结构工程的抗震方法，1926 年日本制定并颁布了第一部与公路桥梁抗震设计有关的 　　规范。1964 年新澙地震后，在 1972 年制定的《道路桥耐震设计指针·同解说》增加了考虑地基液化的设计内容和防止落梁的构造措施。1995 年 1 月 17 日，日本发生阪神地震，震级为 M7.2，震源深度 20km。震后调查结果表明共有 320 座桥梁遭到破坏，其中 27 座破坏严重，这次地震使神户地区所有铁路、公路和快捷交通系统均遭受严重破坏，陆上对外交通系统几乎全部中断。地震中最严重的是 Hanshin 高架桥倒塌，三条高速公路和新干线铁路完全中断，城市生命线工程受到严重破坏。这次地震后，日本对结构抗震的基本问题重新进行了研究，在 1996 年颁布的《道路桥示方书·同解说Ⅴ耐震设计篇》中[3]，重新确定了地震作用，明确了震度法、保有水平耐力法及动力反应法使用范围，改善了桥墩变形能力的计算方法和地基液化的判别方法，增加了减隔震设计等内容，这是自 1980 年颁布此