1、附件:公路工程抗震设计规范。TJ004-89) 条文说明交通部公路规划设计院前言中华人民共和国交通部部标准公路工程抗震设计规范(JTJ004-89)己颁发施行，为便于读者比较全面地理解规程条文，达到正确掌握和运用规范的目地，特编写本条文说明。本条文说明主要是根据1975年以来，我国抗震工作实践及有关大专院校、科研单位所积累的资料和国外的一些资料编写而成，由于这些资料的成熟程度不同，并有一定局限性，因此本条文说明只能作使用规范时的参考，而不能作为依据，本说明由杨富成、朱祖馨、黄裕梅、刘敬云、雍致盛等汇总编写。目录第一章总则.第二章路线、桥位、隧址和地基.87 第一节路线、桥位和隧址 87 第二节
2、地基M第三章路基和挡土墙. . . . . . . . . . 103 第一节抗震强度和稳定性验算. 103 第二节抗震措施. . . . 110 第四章桥梁.114 第一节一般规定.114 第二节地震荷载119第三节抗震强度和稳定性验算150第四节抗震措施154第五章隧道.167 第一节一般规定.167 第二节抗震强度和稳定性验算.168 第三节抗震措施170第一章总则第1.0.1条我国是一个多地震国家。强烈地震将会给人民生命财产和国家经济建设造成巨大损失，公路工程也会遭到不同程度的破坏。在抗震救灾中，公路交通运输还是抢救人民生命财产和尽快恢复生产、重建家园的重要环节。为了保障人民生命财产的
3、安全及公路设施的完好，更好地发挥公路运输在抗震救灾中的作用，就需要制定一个适合公路工程实际、能够保障结构物安全可靠、设计标准恰当、技术措施可行、经济合理的公路工程抗震设计规范，以供公路设计部门进行抗震设计时有所遵循。在制定本规范时，除对原规范条文进行了分析之外，还认真总结了我国近几年来公路震害的经验;对一些量大面广的结构类型进行抗震强度和稳定性验算，并与震害实例作了对比，有些内容还进行了专门试验和理论研究工作，因此，提出的条文是有理论根据的和包含了我国的抗震实践经验的。第1.O. 2条本规范仍沿用地震基本烈度的概念。基本烈度即为全国烈度区划图(1977年)确定的烈度，不再采用设计烈度这个名词。
4、鉴于我国发生烈度为7度、8度和9度的地区的区域比较广，并积累了一定(上述震级)的抗震经验，故本规范适用范围以基本烈度7、8、9度地区为限。对于小于7度的地震地区，震害一般比较轻微，一般可不考虑设防。但因地震本身不确定因素较多，国家对位于6度地震区的重要城市的主要交通通道(出入口)的重要桥梁，要求按7度设防，9度以上地区的公路工程震害多数比做严重，但也有比较轻微的，如1973年炉霍地震和1970年通海地震区内的30座桥梁，震后破坏不大。再如1976年的唐山地震的11度区内，跨越陡河的胜利桥(公路桥)遭到严重破坏，而该桥上游的铁71 路桥则基本完好。以上实例说明，公路工程并非绝对不能抗御9级以上地
5、震。但由于目前还缺乏9度以上强震的观察资料，对公路工程震害调查也很不够，还不能提出一些规律性的具体条文规定，所以对基本烈度大于9度的地区的公路工程抗震设计应进行专门研究。本规范重点放在公路工程中常见的大量使用的建筑物，如重力式挡墙、路墅、一般土填筑的路基、山岭隧道、梁式桥墩台和一般跨径的拱桥等，对于有特殊抗震要求的建筑物，如锚杆式挡墙、钢筋混凝土轻型挡墙、高速公路和一级公路上四车道隧道、刚架拱桥、连续刚构、斜拉桥、跨径超过150m的梁式桥及拱桥等，均未包括在本规范内。但当对上述结构进行方案设计或进行具体设计时，也可参照本规范的有关条文规定。本规范规定的设防依据，是国家审定的全国地震烈度区划图确
6、定的基本烈度。对做过地震小区划的城市，可按批准的地震动参数(一般是加速度峰值和反应谱值)进行设计。地震烈度属宏观地震学中的概念范畴，地震危险性是参考震后所造成的破坏后果来综合划分等级的，是对地震灾害的一种综合判定。基本烈度是指平均土质条件下，未来百年内场地可能遇到的最高烈度。以基本烈度所表示的地震烈度区划图不包含地震发生的概率，而将同等的地震烈度视为具有同等的地震危险性，事实上同等烈度区的年地震发生率可能是完全不同的。由于地震发生的时间、空间和强度至今不能精确预报，大中地震的发生可作为一随机过程，国家地震部门正按此概念以编制新的地震区划图。随着我国科学技术和国民经济的发展，随着我国交通运输的现
7、代化，陆续建造了许多大跨高墩及复杂结构的桥梁，从而对抗震工作提出了更多更高的要求。由于以上原因，现有我国地震烈度区划图(1977年版)显然不能满足工程建设的需要，因此，对上述的重大建设项目的工程场地宜考虑做地震危险性分析。地震危险性分析结果是工程抗震设计可靠性分析的最基本资72 料。危险性分析的表达方式有两种:一是为量大面广的一般工程提供地震危险区划图;二是为特殊重大工程场地提供不同危险水平的地震动参数。自70年代以来，地震危险性分析巳普遍受到各国的重视，已成为抗震设计规范、土地规划、城市抗震防灾、工程震害预测等实际应用方面不可缺少的科学手段。50年代日本以概率统计方法计算在一定年限内发生一次
8、最大地震的烈度期望值，然后按照烈度和加速度的关系式换算成加速度，编制成重现期分别为75年、100年、200年的全国地震加速度区划图供建设项目及规范使用。1968年美国提出将地震危险性概率分析方法用于评价工程地点的场地震参数，并于70年代采用地震危险性分析方法编制了美国新的地震区域划分图，以50年超越概率为10%的基岩地震水平峰值加速度为设防依据，80年代初又增加了峰值速度作为全国抗震分析的基本参数。之后，世界许多国家相继应用地震危险性概率分析结果作为工程设防依据或编制成地震区划图，如美国公路桥梁设计准则中采用的地面震动参数，就是根据地震危险性分析而制定的。日本道路桥耐震设计规范规定在确定场地工
9、程地震强度时，将地震活动程度和地震危险性程度作为基本资料，统计出不同强度地震的概率分布作为设防依据。我国工业与民用建筑抗震设计规范已率先采用按概率统计方法进行地震危险性分析的成果，目前地震部门也正在以此成果编制我国新的地震危险区划图。重大工程建设场地的地震危险性分析，是在研究工程场地及附近区域内地震地质构造、地震衰减关系的特征的基础上，通过建立适合本地区的地震危险性分析模型，划分出相应的潜在震源区，并确立出地震活动性参数。经过一系列运算，给出场地不同年限、不同超越概率水平下的烈度、加速度峰值、加速度时程等，作为工程抗震设防的依据。场地地震危险性分析与工程建设有直接关系，应从以下几个方面考虑并与
10、地震部门商定提供设计依据。1.场址地区场地1年、50年、100年地震加速度、速度、位移的73 超越概率曲线。2.场址地区基岩表面不同超越概率的加速度反应谱。3.满足年超越概率为2X10-3、1X 10-3、2X 10-4的基本峰值加速度、反应谱、持续时间的加速度时程。4.场址地区士非线性动力参数(剪切模量比、阻尼比、剪切波速)以及土层传递函数谱。5.地面竖向及水平向地震波时间历程、不同超越概率的加速度、速度、位移及反应谱。6.墩台基础底面的加速度峰值、反应谱和相应的时程。7.场址地区滑坡、液化等地基失效危险性分析。根据以上地震危险性分析结果，要对该工程项目进行决策，选择合理、安全的抗震设防依据
11、。首先对该场地地震作用超越概率的取值进行决策，因为该值为工程结构抗震设计中最基本的设计依据。实质上超越概率值是个安全标准问题，是确定地震作用大小并表明该结构可接受的危险性程度。在决策其超越概率大小时应考虑、以下三方面的因素。1.根据其重要性程度确定该结构设计基准期。2.地震破坏后，结构功能丧失而可能引起次生灾害的损失。3.建设单位所能承担抗震防灾的最大经济能力。其次，根据地震危险性分析结果，对该工程承担地震风险较大的要进行决策。可进行危险性转移，处理方法有如下几种:1.对于国家重点工程，因投资较大，可移至场地条件较好、相对安全的场址。2.有条件时，可改变结构类型，进行结构方案比较。3.通过购买
12、保险来承担可能由地震所造成的损失。抗震决策的目的是提高抗震效益，使社会代价减少到最低程度。因此，需要决策机关结合我国当前抗震投资能力，对我国不同类型的大跨桥梁分别确定其不同设计基准期、超越概率水平，以满足抗震设计要求。第1.0.3条本条是根据我国当前的经济实力和技术上的可74 能性，在抗震理论和震害实际调查的基础上提出来的。它是公路工程抗震设计要求达到的总目标，也是公路工程抗震设，计水平的一个尺度。一是根据国家的财力物力，不能过高要求;二是考虑到我国公路工程的特点和用途，破坏性地震并不是经常发生的。因此，本规范在保障人民生命财产的安全和公路工程设施基本完好的前提下，为更好地发挥公路运输效能以及
13、在抗震救灾中的作用，允许公路工程在遭受基本烈度的地震作用下有一定程度的破坏，并根据具体情况对修建于一般地段的各级公路工程和修建于抗震危险地段、软弱粘性土层或液化士层上的各级公路工程，分别提出了不同的允许破坏限度。根据我国公路工程震害资料，修建于一般地段的公路工程震害较轻，路基仅有少量的塌方或小规模的沉陷，稍予清理戎修补就能恢复通车。桥梁一般以开裂为主，主要构件的承载能力不致降低，经过一般修整就能继续使用。虽然在一般地段也有破坏比较严重的例子，但根据目前的认识水平和我国具体条件，也可以采取适当措施，以少量的抗震投资来减轻震害。例如1975年海城地震时，位于8度及9度区内一般地段的多数桥梁仅有轻微
14、破坏。发生桥墩断裂、支座位移等破坏的几座梁式大桥，也主要是由于桥墩截面较小、支座与墩台的连结薄弱等原因造成的。如果适当加大桥墩截面，加强支座与桥墩连结，这几座桥梁的破坏具可以避免的。高速、级公路，在政治、经济和国防上具有特别重要的意义，其交通量大、技术标准高，对抗震设防的要求也高，在遭遇到强烈地震时所允许的破坏程度要比其它各级公路低。因此本规范对于修建在一般地段的高速、一级公路工程提出了较高的设防要求，即经一般整修即可使用。而对其它等级公路的要求，则适当降低。关于地震危险的地段，是指发震段地层及其邻近地段和地震时可能发生大规模滑坡、崩塌等各种不良地质地段。这些地段在强烈地震时将会发生大规模地表
15、错动、滑坡、崩塌等严重震害，对公路工程有极大破坏作用(例如云南昭通地区，地表上升运动明显，深谷悬岩很多，1974年地震后发生几处大型的滑坡、崩塌，严重地破坏了公路)，即使采取工程抗震措施，也是难抗御的。软弱粘性土层和液化土层，在强烈地震时承载能力将会大大降低。甚至完全失效，并将会引起河岸滑移，对公路工程的危害也很严重。在上述地段修建公路时，目前还缺乏行之有效的抗震措施，或者虽然有了技术措施，但由于投资、设备等条件的限制，也难以普遍采用(例如修建于液化土层上的桥梁采用深基础比较有效，但需要较多投资和一定设备，若中小桥梁都采用就有困难)。因此本规范适当降低了修建于上述地段的公路工程设防要求，仅要求
16、保证桥梁、隧道及其它重要构造物不发生严重破坏。第1.O. 4条1.O. 5条原规范的设计烈度是根据构造物的重要性在基本烈度的基础上调整确定。烈度提高一度，意味着地震力加倍，对结构截面设计往往带来一定困难，故国外许多国家都不用调整烈度的方法来进行抗震设计，过去用设计烈度的苏联规范，在现行规范中也不再采用。因此本规范也不再采用设计烈度，即不再成倍提高或降低设计地震力，而采用重要性修正系数的办法来调整地震力。本规范从我国具体情况出发，考虑到公路工程的重要性和抗震救灾作用，本着确保重点和节约投资的原则，对不同工程给予不同的抗震安全度。一、抗震强度和稳定验算重点工程对政治、经济、国防和抗震救灾具有特别重
17、要的意义，一旦受地震破坏，将造成交通中断，后果非常严重。例如1976年唐山地震时，津榆公路上的芦台商运河大桥和深县谍河大桥的严重破坏，切断了唐山与天津、沈阳之间的公路交通，外地与唐山之间的公路运输均需绕道丰润，虽然经过解放军和公路施工队伍日夜抢修，分别在震后第二天和第六天架通了舟桥和便桥，并在震后第十三天恢复了津榆公路全线交通，但在当时京山铁路亦已中断的情况下，对于灾区人民生命财产等整个抗震救灾工作带来了极大困难。因此，对于特别重要的公路工程，应当给予较高的抗震安全度。本规范将按其重要性和修复(抢修)难易程度划分为五个档次:第一档次为高速公路和一级公路上的抗震重点工程。这类建筑物地震破坏后会引
18、起严重后果，经济上造成重大损失，国防上也有特别重要的影响，应给予较高的修正系数。第二档次为高速公路、一级公路的一般工程和二级公路的抗震重点工程以及二、三级公路上桥梁的支座。高速公路和一级公路具有特别重要的政治、经济意义，般专供汽车分道行驶并全部或部分控制出入，其使用要求、技术标准和交通量都很高，对抗震设防要求也很高，故要求在一般地段上发生相当地震基本烈度的地震时，基本不坏或略有损坏，经一般整修即可按原设计标准继续使用。而二级公路上的抗震重点工程又是在抗震救灾上具有与一级公路同等重要的意义。第三档次为二级公路上的一般工程和三级公路上的抗震重点工程以及四级公路上的梁端支座、梁端连接、支挡措施。二级
19、公路是连结重要政治、经济中心或大工矿区的主要干线公路或运输繁重的城郊公路，不论在平时还是在地震时都具有比较重要的意义。三级公路上的抗震重点工程(指特大桥、大桥、隧道和破坏后修复或抢修困难的路基、中桥和挡土墙等).一旦受震破坏后，后果比较严重。为了充分发挥量大面广的四级公路在公路运输及抗震救灾中的作用，因此规定工程按基本烈度设计。第四档次为三级公路的一般工程和四级公路的抗震重点工程。三级公路是沟通县以上城市、运输任务较大的一般干线公路，我国目前干线公路大多数是三级公路，因此三级公路在政治、经济、国防和抗震救灾方面都具有比较重要的意义。四级公路上的个别抗震重点工程，例如某些联系几个乡镇广大地区的特
20、大桥、大桥，一旦受震破坏，影响较大，可视其重要性和修复难易程度，进行必要的设防。一般四级公路是沟通县、乡、村直接为农业运输服务的支线公路，年平均昼夜交通量一般在200辆以下，一般可不进行抗震强度和稳定验算，故作为第五档。77 我国目前还有不少公路虽然按其技术标准只达到三、四级公路的要求，但其重要性却相当于二、三级公路。对于这一类公路工程，应当主要依据它们在政治、经济、国防上的重要意义，分别按二、三级公路工程来对待，即可以将重要性修正系数调高一档采用。关于重要性修正系数的确定:我国正在编制新的地震区划图，它是以概率分析方法进行编图，给出烈度与震动两类参数，可以概率定量给出设计中的地震荷载，这对工
21、程抗震设计是非常合适的。另外，我国工程结构设计标准将进入安全度时代，亦要求以作用与抗力两大部分的概率定量给出结构可靠性指标。鉴于以上情况，本规范对重要性程度不同的工程，摒弃烈度增减的方法，而以概率统计为基础给出不同的重要性系数。我国有关单位对我国华北、西北和西南三大地震活动地区进行了45个地区场地的潜在震源、地震活动性以及衰减规律的地震危险性分析，对我国第二代地震区划图的基本烈度给出了概率定量的成果。地震危险性分析，首先得到地震烈度的年超越概率P(I仆，由各场地地震烈度年超越率可推算出每个场地在某一期限T年内相应于烈度i的超越概率，进而可以给出各场地在给定超越概率条件下的地震烈度，PCI注i1
22、T) = 1一l-PCI二三i)士，然后对各场地T年内地震烈度的概率分布进行拟合。由于一般描述随时间变化的荷载作用应采用随机过程模型计算，但目前还不能直接利用。因此，关于随时间变化的荷载作用将用T期间内的最大值分布概率模型代替，经检验后，发现利用地震危险性分析结果时的地震烈度符合极值III型分布。极值III型为有界型原始分布，其密度函数在一个有限的区间a，日，以外皆等于零。由于地震能量释放是有上界的，地震震级和烈度也是有界的(规定为12度), 因此，地震烈度符合极值III型分布，其分布函数为Fj(x) = exp- (w - x)/(w/q) k 将分布函数拟合，经检验，符合极值III型的检验
23、水平为5%以下，78 并将不同超越概率所对应的烈度与该场地的基本烈度作校验，计算出平均值与偏差。计算结果表明，50年超越概率为13%的地震烈度与基本烈度的总体方差最小，而40年的极值III型分布函数的众值即相当于我国公路工程当前的抗震设计水平(CzKn)。这时的众值烈度约比基本烈度小1.7300按不同设计基准期统计出的众值烈度比基本烈度减小之值如表1.O. 4。表1.o. 4 设计基准期(年)30 40 50 60 70 80 100 众值烈度相应比基1.93 1.73 1.55。1.41。1.19。1.02。0.54。本烈度减小之值根据公路工程等级和抗震救灾的重要性，现分成四类抗震等级。第I
24、类抗震工程按80年设计基准期，II类抗震工程按60年设计基准期，III类工程按40年设计基准期，IV类抗震工程按20年设计基准期考虑。所计算出的相对众值烈度的比值(以III类抗震工作为1计，即这类工程按基本烈度设计，系数为1)即规范表1. O. 4中的重要性系数。抗震设计时，按基本烈度的水平地震系数乘以重要性系数作为地震荷载考虑。二、抗震构造措施虽然在强度和稳定性验算时采用了名义上的安全系数，但在基本烈度情况下，结构已进入塑性状态，不存在安全储备问题，本规范规定了一系列的抗震构造措施，是保证结构在一定的塑性变形状态下仍不丧失稳定，使构造物在高于基本烈度或在没有考虑到的各种因素下具有一定的抗御地
25、震的能力，并在一定的范围内不致产生严重的后果。因此，抗震构造物的构造措施是提高构造物抗震能力的最有效的方法，财力、物力应重点放在抗震构造物的结构措施上。鉴于高速公路和一级公路在政治、经济、国防上具有特别重要的意义，有必要在构造措施上适当提高结构的安全度，故本规范规79 定对于高速公路和一级公路上的抗震重点工程，其抗震构造措施可比基本烈度提高一度采用。但在基本烈度大于9度的地区，由于缺乏经验，故条文规定在基本烈度为9度的地区提高一度的抗震措施应专门研究。对于四级公路的一般工程则可不考虑或采取技资少及材料不多而效果好的简易抗震措施。抗震构造措施和强度及稳定性验算，是在总结国内外公路路基、挡土墙、桥
26、梁、隧道等构造物震害经验的基础上提出来的，而用较少的工程费用对上述薄弱环节予以局部加强，使整个构造物的抗震能力得到提高而考虑的。构造物部分遭到震害，并不意味着整个构造物在地震作用下强度和稳定性都不够，而只是在薄弱环节上首先发生破坏，导致构造物破坏。例如对于地震时挡土墙滑动、桥墩台在施工缝处断裂、梁端坠落等，相应地对地基采取抗滑措施、混凝土工作缝予以适当加强、支座部位采取防止落梁的抗震措施等，就会提高这些构造物的抗震能力，花较少的费用，就可以取得一定的抗震效果。对于重大的、修复困难的以及软土地基、液化地基上的构造物，在抗震设计上要慎重些。应通过抗震强度和稳定验算，对构造物作全面地细致地分析和研究
27、，以使公路全线各构造物具有比较一致的抗震能力，对重点、薄弱环节得到必要的抗震保证。第1.0.6条立体交叉的跨线工程一旦受震破坏，不仅会影响上线交通，还会影响到下线交通。因此，跨线工程应按上、下两线中较高的线路的设防标准来进行抗震设计，亦即其重要性修正系数应不低于下线工程的重要性修正系数和构造措施水准。第1.0.7条1.基本烈度建设规划和工程设计都必须考虑到地震的影响，地震烈度区划就是为其提供较合理的抗震设防标准。这种设防的指标可以用不同方式表示，本规范采用的是基本烈度。目前地震基本烈度是指一定区域在今后一定时期内，在一般场地条件下可能遭到的最80 大地震烈度。由于各类工程建设需要考虑的使用时间
28、有所差别，因此在同一地点，对不同使用年限的工程也应各有自己的基本烈度。目前全国地震烈度区划图是选用100年这个期限，所以该图反映的是未来百年内各地可能遭到最大地震烈度的分布图，官并不排除比预报小的地震在该危险区内发生。此外，上述概念还说明基本烈度是在定范围内、一般场地条件下可能遭到的最大烈度，即在指定的标准土和一般地形、地貌、构造及水文地质条件下最普遍分布的烈度，而不反映各种原因所引起的局部烈度异常。事实上，在一个地震发生时，烈度异常是经常出现的。烈度分布图的编制是分两步完成，即先进行地震危险区划，后完成地震烈度区划。地震危险区划是对未来百年内可能发生地震的地点和强度进行预测:地震烈度区划是在
29、地震危险区预测的基础上预测未来地震的最大烈度分布2.水平地震系数水平地震系数比，即地震时地面最大水平加速度的统计平均值an与重力加速度的比值。由于地震时地面的最大水平加速度与地震烈度有直接对应关系，因此水平地震系数也与地震烈度有直接的对应关系。关于地震时地面最大水平加速度与地震烈度之间的关系，国内外的研究者做过许多工作，其主要研究成果列于表1.o. 7-10由表1.O. 7-1可见，各国研究者的研究结果差异很大，目前国际上尚无统一标准。但是，尽管据以得出这些结果的观察资料不尽相同，却都反映了一个共同的规律，即地震烈度每增加一度，地面最大加速度都增大一倍左右。我国工程力学研究所搜集美国在同一宏观
30、烈度下取得的最大水平加速度，1976年规范的水平地震系数(见表1.O. 7-2)采用了经统计分析后提供的成果。3.竖向地震系数地震的宏观现象表明，在高烈度区竖向地震的影响是十分明显的，例如烟囱破坏情况，以及某些建筑物不是侧向倒塌而是在原位置迭合塌落等。唐山地震时，国家地震局工程力学研究所和81 河北省地震局在京、津、石的观测台网所测得的地震记录表明，地面最大水平加速度与地震烈度的关系表1.0.7-1地面最大水平加速度(m/s2)研究者地震烈度5 6 7 8 9 10 B. Gutenherg& 范围152 1100 20160 C. Fricht盯(美)建议值1. 47 31. 6 60 14
31、7 316 600 范围275 5175 18140 51350 F. Neumann(美)建议值32 64 130 264 400 600 J. Hershberger 范围2100 15100 66250 264 (美建议值17. 5 46.9 126 338 905 C. B. MeBeBeB 范s围336 1895 36153 100321 (原苏建议值1. 2525 2550 50100 10020C 400800 河广角(日建议值8 25 80 250 B. A.HeuaeB原苏建议值100土20210士50件20士10C如80士15C100土30CE. Peterschmitt
32、建议值1.43 45 143 450 我震用范罔建区草工筑1案9业设84 与计年地规民75 150 300 本规范建议值100 200 400 我国与前苏联的水平地震系数比较表1.O. 7-2 地震烈度7 8 9 1976年我国规范的水平地震系数0.1 0.2 0.4 1981年修订我国地震烈度表的一个0.125 0.25 0.5 建议方案原苏联规范CHmI!I-7-810.1 0.2 0.4 主震时地面竖向最大加速度av约等于O.68O. 74龟，见表1.O. 7-3。根据国内外研究，在更大的范围内进行统计时，一般平均约为O.5an左右。82 1976年7月28日唐山地震部分资料表1.O.
33、7-3 地，点震中距(km)ah(m/s) av(m/sZ) 天津市河东区99 100 100 北京市密云水库153 53 50 北京市东城区160 60 32 北京市海淀区168 47 30 河北省黄壁庄370 15 10 河北省隆尧梁县405 10 10 河北省隆尧梁县393 8 5 近年来，国内外己测得av达到和超过仇的记录，最突出的例子是1976年苏联格兹里地震记录和1979年美国ImperiarValley 地震记录，也=0.6gO.饨，av分别为1.35g和1.75g。因此近年来各国研究者对竖向地震反应日益重视。部分国家对竖向地震系数Kv的规定见表1.0.7-4。部分国家对坚向地震
34、系数K.的规定表1.O. 7-4 国别杏计竖向地震力|竖向地震系数美国1980年公路桥规范不计原苏联1981年规范(CHHnII一7-81)汁0.5Kh 日本1980年公路桥规范除支座外其它不计日本1980年铁路规范计0.5Kh 中国铁路抗震设计规范(GBJ-87) 计0.5Kh 中国工业与民用建筑抗震设计规范(Tll87) i十O. 20. 3Kh 第1.O. 8条本条提出了公路工程抗震设计的基本要求。一、选择对抗震有利的地段布设路线和选定桥位我国的地震绝大多数是构造地震，其成因和地震影响场均受地质构造条件的控制。在发震断层及其邻近地段，不仅地震烈度高，而且强烈地震往往还引起地表错动，对公路
35、工程具有极大的破坏作用。除了地质构造条件以外，局部的工程地质、水文地质、地基土质、地形等场地条件对于公路工程的震害也有很大影响。对抗震有利的地段的施工场地，其实际地震烈度比区划图规定的烈度为低，结构物的地震力计算值可能比实际的要高。由此产生的效果，不仅使地震荷载减小、同时在有利的工程地质条件下，地震作用性质也会发生变化，如地壳构造破坏;土中次生残留效应(被化、变形等)和土力学性能减弱。由于这种关系，使设计时很难用计算或结构构造措施克服的那些地震作用因素的危险性得以消除。显然，考虑地质条件，选择有利地段布设路线和选定桥位，是提高结构物抗震效果的最重要措施之一。它往往比所有其它措施所起的作用更大。
36、二、关于避免或减轻在地震作用下因地基变形或地基失效对公路工程造成的破坏。由于地震作用，使土的力学性质发生变化，特别是使些士的承载能力降低。如松散的饱和砂土液化，造成地基失效，桥梁由于基础严重位移和下沉遭到了破坏，路基也普遍发生沉陷、塌陷等严重破坏。1975年海城、1976年唐山地震时，有些地区由于地基液化、河岸滑移，桥墩普遍向河心位移或向河岸倾斜或折断，使交通中断。除了地基失效之外，地基变形的影响也应重视。例如1970年通海地震时，1孔10m的石拱桥由于两桥台地基的不均匀沉陷(相对沉陷量达30cm)，而造成了拱圈错断。以上说明，地震所引起的地基变形或地基失效对公路工程具有较大的破坏作用，在抗震
37、设计中应引起足够的重视，并采取适当措施来避免或减轻这种破坏。三、关于本着减轻震害和便于修复(抢修)的原则，合理确定设计方案设计方案的选定，对于提高公路工程的使用质量、降低工程造价具有很大的影响，在整个设计过程中是一个带有全局性的问题。而抗震设计的目的就在于尽量减轻公路工程的震害，并且在-且84 遭到破坏以后能够尽快地恢复交通。因此.地震区的公路工程在确定设计方案阶段就应充分考虑减轻震害和便于修复(抢修)的要求。例如:在确定路线的总方向和主要控制点时，应尽量避开基本烈度较高的地区和震害危险大的地段;在路线设计中，要合理利用地形，正确掌握标准，尽量采用浅挖低填的设计方案以减少对自然平衡条件的破坏;
38、当桥位无法避开发震断层时，采用低墩小跨的设计方案等等。对于地震区的桥型选择，宜按下列几个原则进行:1.减轻结构的自重和降低其重心，以减小结构物的内力并提高其稳定性。2.使质量中心与结构物或其部分刚度中心重合，减小扭转运动和由其自重引起的附加地震力。3.结构物在长度和高度上的协调，可减少各部分不同性质的振动所造成的危害作用。4.降低结构刚度，使用延性材料(提高结构物变形能力)来减小地震力。5.加强地基的调整和处理，减小地基变形和防止地基失效。四、关于加强路基的稳定性和构造物的整体性路基的稳定性对抗震性能有很大的影响。路基的震害调查表明，严重的路基震害除了地表错动、地基变形和地基失效等原因外，主要
39、是由于路基的稳定性不够所引起的。例如采用砂类土填筑的路基和压实不够的路基容易发生整体胡滑等震害;岩土松散、坡度过陡的挖方边坡容易发生滑坡、崩塌震害等。构造物的整体性是指构造物各个组成部分本身的强度和刚度以及它们相互之间的连接。强烈抗震时，地震荷载是通过各个组成部分之间的相互连接来传递，并依靠各个组成部分本身的强度和刚度以及它们相互之间的联结作用来承担的。强度和刚度不足的部分，以及连接薄弱的部位往往首先发生破坏，有时还会因此而造成构造物的整体破坏。公路桥梁的震害调查资料也证明了这一点。85 桥梁上、下部构造之间的连接部位，墩台与承台、基桩与承台、墩柱与盖梁之间的联结部位，八字翼墙与桥台台身之间的
40、连接部位等，都是震害大量发生的部位。就是落梁、落拱等严重震害，也有不少是由于上、下部构造之间的连接薄弱所造成的。此外，加强全桥的整体性(例如在小桥的桥台之间设置支撑梁或采用浆砌片石、块石满铺河床)，还能减轻地基变形、地基失效以及河岸滑移对桥梁的影响。五、关于适当降低路基边坡和构造物的高度，合理减轻构造物的自重路基边坡和构造物的高度越高，一般震害也就越重，这是因为它们的地震反应比较强烈而且复杂的缘故。此外，深挖高填的路基对自然平衡条件的破坏比较严重，路基边坡的稳定性也就更差。从抢修和修复的角度来看，深挖高填的路基和较高的构造物也比较困难。总之，降低高度和合理减轻自重，都是减轻震害的有效惜施。六、
41、关于在设计中提出保证施工质量的要求和措施施工质量对公路工程的抗震性能也有很大的影响，一次强烈地震往往可以充分暴露施工质量方面存在的问题。例如1973年炉霍地震时，采用卵石灌浆砌筑的红旗桥(1孔8m石拱桥)，桥台用卵石通缝砌筑，造成桥台与拱座脱开，并向河心滑移80cm，全桥遭到严重破坏，无法继续使用。因此，地震区的公路建设必须充分重视施工质量，在抗震设计中要明确提出保证施工质量的要求和措施。86 第二章路线、桥位、隧址和地基第一节路线、桥位和隧址第2.1.1条在地震区进行路线设计和桥位、隧址选择时，应充分估计未来地震对公路工程的可能影响。其中尤其要根据本规范第一章所规定的设防要求和其它有关规定，
42、着重考虑那些可能使公路工程遭到的破坏超出允许限度的影响。作上述估计和考虑的目的，是为了通过路线设计和桥位或隧址选择来尽量避免和减轻这种影响。为了估计和考虑未来地震对公路工程的可能影响，首先要做好以下两方面的工作:一、向有关地震、地质部门搜集公路沿线的地震基本烈度资料以及公路沿线地区的地震活动情况，区域性地质构造等与基本烈度直接有关的资料，以摸清沿线地区的地震活动趋势及其地质构造背景，并对未来地震对于公路工程的可能影响有一个总体了解。二、地震部门所提供的基本烈度，是指某一地区在今后一定时期内可能普遍遭遇的最高地震烈度。它只反映了一个地区内各处地面受到地震影响的程度的平均趋势，而忽略了局部场地条件
43、的差异所造成的影响。由于局部场地条件的差异造成的场地影响问题，正是在进行路线设计和桥位或隧址选择时所要考虑的重点问题。因此，在搜集基本烈度等有关资料的基础上，还应当加强工程地质、水文地质和历史震害情况的现场调查和勘察工作，从场地条件和历史震害所反映的场地影响两个方面来估计和考虑未来强烈87 地震对各个具体路段和具体工程的可能影响。本规范对于场地影响问题，除了针对不同的场地条件采取相应的抗震措施和抗震验算中采用不同的计算参数或方法以外，主要是通过在布设路线和选定桥位或隧址时采用避重就轻的方法来解决的。所谓避重就轻的方法，有以下三点具体内容z1.本规范把场地条件粗略地归纳为对公路工程抗震有利、不利
44、和危险三类。在布设路线和选定桥位或隧址时应当尽量避开地震危险的地段，充分利用对抗震有利的地段2.就是在同一类的地段中，由于具体场地条件的复杂性，地震对公路工程的影响也不会完全-致，其中也存在着相对较重和相对较轻的小段落，在布设路线和选定桥位或隧址时，也应当结合具体情况对这些因素作适当的比较和考虑。3.地震对公路工程的影响，还与工程本身的抗震性能有关。并且，路线布设和桥位或隧址选择常常与方案比较紧密结合在一起，因此，布设路线和选定桥位或隧址时.还应当结合方案比较，尽量少采用对抗震不利的设计方案，多采用对抗震有利的设计方案。查明公路沿线的局部场地条件，不仅是搞好路线设计和桥位、隧址选择的一个重要前
45、提，也是搞好整个抗震设计的重要依据。因为不论是采取适当的抗震措施，还是选用适当的计算参数，都要以此作为基础。总之，公路沿线的基本烈度、地震活动情况、区域性地质构造以及工程地质和水文地质条件、历史震害情况等资料，都是合理布设路线、选定桥位、隧址和搞好抗震设计所不可少的基础资料，必须切实加强这一方面的调查研究和现场勘察工作。第2.1.2条在本规范第1.o. 2条的说明中已经谈到，大于9度的地区，公路工程的震害多数比较严重。并且由于9度以上的地震较少发生，震害调查和强震观察工作做得不够，目前还提不出比较成熟的相应措施;本规范第1.o. 3条的说明中也已谈到，当某些场地条件对公路工程抗震特别不利的地段
46、，强烈地震对公路工88 程具有极大的破坏作用，常常造成严重的交通中断。因此，为了减轻公路震害，保障公路交通和减少抗震投资，在确定路线的总方向和主要控制点时，应当尽量避开基本烈度高于9度的地区和地震时可能严重中断交通的危险地段。本规范第1.O. 3条中列出的两类震害危险的地段，已在本规范第一章的有关条文说明中有所说明。现再补充说明如下;一、发震断层及其邻近地段发震断层是指未来可能发生地震的活动断层，它控制着极震区的烈度分布。等烈度线的长轴方向往往与发震断层的走向基本一致，沿发震断层方向的烈度衰减也比其垂直方向来得缓慢，这说明了在发震断层及其邻近地段，地震烈度有明显增高的趋势。这一认识己为我国多次
47、强烈地震所证明，并且已经应用于我国的地震烈度区划工作。关于发震断层及其邻近地段地震烈度明显偏高问题，我国地震部门在进行烈度区划，综合评定基本烈度时已有考虑。对于公路工程的抗震来说，需要重视的则是发震断层引起的地表错动问题。在强烈地震时，发震断层往往引起地表错动，例如1970年通海地震和1973年炉霍地震时，发震断层均引起了严重的地表错动，出现在地表的裂缝带长度分别达到240cm和300cm，地表错动对于公路工程具有极大的破坏作用，常常造成严重的交通中断。例如1970年通海地震时，地震引起的地裂缝带所经之处，路严重拥塌，桥梁完全倒垮(小红坡一号桥、二号桥等)。再如美国加里福尼亚州面太平洋铁路36
48、号隧道，其洞身都穿过活动断层段，1952年克思郡地震时，在地层裂缝处洞身都产生错移。日本丹郡隧道的超前排水隧洞经过活动断层，1936年地震后，由于断层错动，使隧洞洞身横向错开2.28m，导致隧洞废弃。综上所述，发震断层及其邻近地段在强烈地震时不仅烈度高，而且往往还会发生地表错动，具有极大的破坏作用，因此列为抗震危险的地段。二、地震时可能发生大规模滑坡、崩塌等的不良地质地段89 强烈地震所引起的大规模滑坡、崩塌对公路工程也具有极大的破坏作用，常常造成严重的交通中断。例如1974年昭通地震时，小堡子绥江公路K1l3.5K114. 2 -段山体发生大规模滑坡，滑坡体把公路路基由河谷北岸推到南岸，并且抬高约20m，路面转动900，呈直立状，滑坡方量达到48万立方
