桥梁抗震性能评价及抗震加固技术

西部交通建设科技项目

合同号：2002 318 000 28 密级：交通编号：单位编号：分类号：

桥梁抗震性能评价及抗震加固技术研究技术总报告（简本）

交通科研设计院

交通部公路科学研究院

省公路科学技术研究所

2006年11月

桥梁抗震性能评价及抗震加固技术研究

研究报告（简本）

简介

“桥梁抗震性能评价及抗震加固技术研究”是交通部西部交通建设科技项目。该项目由交通部组织，项目承担单位为交通科研设计院，交通部公路科学研究院、公路科学研究所，项目参加单位包括清华大学、理工大学等多家科研院所和高等院校。

该项目总体目标是：结合我国西部地区桥梁结构的具体特点，将调查研究、理论分析与试验方法相结合，开展适合西部地区特点、并有在全国其他地区推广前景的桥梁结构抗震性能评价及抗震加固技术研究，通过本项目依托工程的具体实施，形成桥梁结构抗震性能评价及抗震加固成套技术。

该项目是我国到目前为止投入经费最高（590万），参加单位和人员最多和研究时间最长的桥梁抗震技术研究项目。经过5年的刻苦攻关，该项目圆满完成，解决了我国桥梁抗震性能评价及抗震加固技术方面的主要关键技术问题，取得了一系列具有国际先进水平的技术成果，部分研究成果处于国际领先水平。

背景

我国现行《公路工程抗震设计规》(JTJ004—89)在80年代中期开始修订，于1989年正式发行。随着我国90年代交通事业迅猛发展，该规已远远不能适应。但是目前所有国的桥梁设计，对抗震设计均在设计书上标明的参照规即是《公路工程抗震设计规》和《铁道工程抗震设计规》。但这些规采用的抗震技术已经远远落后于国际先进水平。

1971年的美国圣费南多地震，仅是中等强度震级(M6．5级)，造成了桥梁工程的严重破坏。这次地震成为美国乃至全世界桥梁抗震技术发展的一个转折点。1971年前，美国各公路桥梁设计准则中的抗震设计部分是根据加利福尼亚州关于建筑物横向力的规定而制定的。此次地震后，1973年加利福尼亚州运输部(Cartrans)提出了新的桥梁抗震设计准则；1975年AASHT0根据Cartrans73年条文略加修订制定了一个暂定规，它适用于美国的所有地区。所以，1971年圣费南多地震是美国桥梁抗震设计准则编制的一个重要转折点。同时，美国应用技术委员会(ATC)对桥梁抗震设计若干问题进行深入调查与研究，于1981年提交了美国公路桥梁抗震设计指南报告，并在多年后列入AASHTO编制的公路桥梁设计规中。

随后的1989年和1994年，美国两次受到中等强度地震（Loma Prieta地震和Northridge地震）袭击，导致了桥梁的严重破坏；1995年日本Kobe地震同样是一个中等强度的地震，造成大量高速公路、高速铁路桥隧的破坏，使经济遭受巨大损失。如都以当时的币值为准，以上三次中等强度地震导致城市经济总损失分别为70、200、1500亿美元。

发生在抗震技术处于世界先进水平的美国和日本的这几次中等强度地震造成的严重灾害使得世界围的抗震研究人员开始反思，同时促进了抗震技术在近20年的深入发展，特别是提出更先进的概念和具体的措施。

日本1995年阪神地震后，对结构抗震的基本问题重新进行了大量的研究，并十分重视减振、耗能技术在结构抗震设计中的应用。桥梁、道路方面的抗震设计规已经重新编写，并于1996年颁布实施；美国也相继在联邦公路局和Caltrans 等的资助下开展了一系列的与桥梁抗震设计规修订有关的研究工作，已经完成了多部系统的抗震技术研究报告和技术指南(ATC18、ATC32和ATC40)。与旧规相比，新规或指南无论在设计思想、设计手法、设计程序和构造细节上都有很大的变化和深入。相比之下我国现行《公路工程抗震设计规》水准远落后于国外同类规。若不进行改进，其后果必然是我

国不少的桥梁工程将留下地震隐患。

我国在地震后，《铁路工程抗震规》和《公路工程抗震规》都经过专题研究，先后在1989年与1990年正式颁布了新的修改版，城市桥梁抗震设计参照此两本规执行。但是，编制于改革开放初期的这两本规并未能充分吸收当时美国等发达的研究成果以及震害教训和经验。我国政府部门已经认织到上述问题。建设部、交通部和铁道部分别开展了相关抗震技术规的编修工作。但是规编修工作只是将相对成熟的应用技术进行归纳总结和标准化，一般难以对基础性关键问题进行深入研究；同时，新规实施之前建成的桥梁，其抗震能力如何评价？如果抗震能力不足，则应如何进行抗震加固？这两个问题正是本项目需要重点攻克的基本问题。要解决这两个基本问题就必须全方位把握桥梁抗震技术的各个方面，主要是：

1、抗震设计理念。从1970年代及之前的单一强度设计理念发展到国际上逐渐采用的基于性能的抗震设计（Performance-Based Seismic Design）；

2、地震动输入参数。从过去单水平设防、一阶段设计发展到现在的多水平设防、多阶段设计，如何确定合理的地震动输入参数是结构抗震的基本问题之一；

3、抗震措施。从过去采用直观的、定性的、概念性的抗震措施发展到现在采用分析的、定量的、具体的减、隔震技术、能力保护设计、防落梁措施等；

4、抗震性能评估（计算）。从过去采用单指标的、简化的、线性评估方法发展到现在采用多指标、综合的、非线性的评估方法；

5、抗震加固。从过去在抗震加固中采用传统的结构加固技术到发展专门的抗震加固技术、从过去对局部的抗震加固发展到结合概念设计的综合加固。

因此，本项目必需完成对桥梁抗震技术的全方位研究。为保证研究取得切实的进展，研究水平能与国际一流水平接轨、研究成果能应用于实际工程，课题组重点加强了调研工作。通过大量收集、消化和吸收国外研究成果，课题组对数十年来国外桥梁震害的主要规律、特点进行了全面归纳总计；对欧洲、美国、日本等西方发达的相关规、标准、指南进行了系统的学习；对我国地震多发地区桥梁开展了大量的现场调查和分析。在此基础上，课题组制定了理论分析、试验研究、软硬件系统研发等工作，取得了系统的研究成果。主要研究工作容

针对我国《公路工程抗震设计规》（JTJ004-89）颁布后