新技术、新方法、新理念把脉公路桥梁抗震设计

文/本刊记者 汪玚

新技术、新方法、新理念把脉公路桥梁抗震设计

文/本刊记者 汪玚

公路桥梁抗震设计新技术研究“带着责任心、使命感去工作，用辛勤的工作告慰汶川地震逝去的近九万死难同胞、以慰藉心灵，倍加珍惜这项空前绝后的科研工作。”

图为课题成果之一——双层档块结构

从1977年试行的《公路工程抗震设计规范》，到2008年《公路桥梁抗震设计细则》，公路桥梁抗震设计标准实现了由“一水准一阶段”的强度设计转变“成两水准两阶段”的延性设计的重要转变。

汶川地震是继唐山地震之后在我国发生的又一次灾难性的地震，与唐山地震不同，汶川地震发生在西南山区，地形、地貌更加复杂，地震及其引发的次生灾害对公路桥梁造成严重损伤。汶川地震震区内桥型多，建造年代跨越了这些桥梁抗震设计的转折点，使我们能够更好的理解、把握桥梁结构在地震作用下的行为、性能与技术缺陷。

“公路桥梁抗震设计新技术研究”作为一项重点突出“新”的研究，主要基于汶川地震的震害经验，提出了公路桥梁抗震设计新技术、新方法、新理念，从而进一步提高公路桥梁的抗震性能。

为了摸准这“三新”的脉，记者采访了交通运输部公路科学研究院研究员王克海。

在研究中，王克海和他的的团队提出了“多道设防、分级耗能”，“一可三易”的抗震设计新理念，形成了以此为核心，以直接基于位移的抗震设计新方法、减隔震新方法、减隔震新产品、抗震新构造等为支撑的抗震设计体系。

谈及取得的创新性成果，王克海从五个方面向记者做了介绍：

——提出了损伤部位及损伤程度可控，损伤部位易检，损伤构件易修，破坏构件易换，即：“一可三易”的抗震设计理念。

——研发了双层挡块构造及设计方法和一种新型刚构桥摩擦滑移减震构造，实现了“多道设防、分级耗能”的设防原则；

——提出了近断层地震动参数、竖向反应谱及长周期反应谱的取值原则和方法，是对现行公路桥梁抗震设计标准中的相关规定的有力补充，为近断层工程的抗震分析、计算提供明确的地震动参数取值方法。

——针对中小跨径公路梁桥，提出了地震时板式橡胶支座允许发生摩擦位移耗能的新型减震、隔震设计方法。采用这种设计方法，一方面可以通过滑动摩擦耗散地震能量，另一方面能够使地震产生的惯性力尽可能少的传至下部结构，从而使下部结构的损伤减少甚至不出现损伤，缩短抢通时间，减少后期维修加固费用。

——研制了一种新型硅芯橡胶隔震支座，其耗能能力是普通板式橡胶支座的2-3倍，可以作为替代产品。

板式橡胶支座滑移摩擦滞回曲线

“项目获得授权的实用新型专利6项，其中包括双层挡块、硅芯橡胶耐震支座等；另外还有一项实用新型专利和发明专利在申请过程中。”历史破坏性地震造成大量的人员伤亡与财产损失，每次地震都会推动结构抗震设计的发展。归纳起来，目前用于桥梁的抗震设计的方法主要有基于强度设计、基于位移设计和基于性能的抗震设计。自上世纪70年代初期，法国、新西兰、意大利、美国、日本等国家开始将减隔震装置应用于实践。这些减隔震装置包括铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座、粘滞阻尼器等。目前，国内外公路桥梁抗震设计规范均以基于性能的抗震设计理论为发展方向构建规范框架。“虽然各国抗震设计的基础条件有较大的差异，但是相比来讲，美国、日本的公路桥梁抗震设计规范比较详细，并且能够将最新的震害经验及时吸纳进来，尤其是日本规范在抗震措施、构造方面相对全面、详尽，具有较好的操作性，值得我国学习的。”王克海说。王克海告诉记者，我国现行《公路桥梁抗震设计细则》在许多方面都有较大的突破，并逐渐向国际先进的公路桥梁抗震设计规范靠近，在设计理念方法等方面与前两代规范有着本质的区别。“在对汶川地震中公路桥梁震害进行调查分析后，我们也发现了在抗震设计理念、抗震措施等方面需要进一步完善的地方。”