苏通大桥结构抗震性能研究报告(1088m双塔斜拉桥).doc

项目名称:苏通长江公路大桥专题名称:结构抗震性能研究专题委托单位:江苏省交通厅专题承担单位:同济大学土木工程防灾国家重点实验室项目审定:范立础项目负责人:胡世德主要参加人员:叶爱君王志强彭天波聂利英张培君李洞明殷海军杜小雷魏红一概述最近的二十余年,全球发生了许多次大地震,其中多次破坏性地震都集中在城市,造成了非常惨重的生命财产损失,如1971年美国SanFernando地震(),1976年中国唐山大地震(),1989年美国LomaPrieta地震(),1994年美国Northridge地震()以及1995年日本阪神大地震()导致的城市经济总损失(以当时的币值为准)分别为:10亿美元,100亿人民币,70亿美元,200亿美元,1000亿美元。这几次地震灾害的共同特点是:由于桥梁工程遭到严重破坏,切断了震区交通生命线,造成救灾工作的巨大困难,使次生灾害加重,导致了巨大的经济损失。随着现代化城市人口的大量聚集和经济的高速发展,对交通线的依赖性越来越强,而一旦地震使交通线遭到破坏,可能导致的生命财产以及间接经济损失也将会越来越巨大。几次大地震一再显示了桥梁工程破坏的严重后果,也一再显示了桥梁工程抗震研究的重要性。我国是一个多地震的国家,自唐山地震以来,抗震防灾工作正日益受到重视。随着我国经济实力的增强和交通发展的需要,近年来在上海、广东、福建、江苏等省市建造了不少跨越大江、大河及海湾的长、大跨度桥梁。在这些特大型工程纷纷上马的同时,地震灾害也在我国频频发生。据专家们预测,我国正面临一个新的地震活跃期。尽管到目前为止,大跨度桥梁因地震而毁坏的情况并不多见,但是鉴于它们在经济、交通等方面占据的特殊重要地位,以及20世纪国内外出现的几次惨重的地震灾害的教训,对这些重大工程进行抗震设防是十分必要的。另一方面,目前国内外现有的绝大多数桥梁工程抗震设计规范只适应于中等跨度的普通桥梁,超过适用范围的大跨度桥梁的抗震设计,则无规范可循。我国公路工程抗震设计规范只适用于主跨不超过150m的梁桥和拱桥;我国铁路工程抗震设计规范虽没有说明跨度范围,但说明“对特殊抗震要求的建筑物和新型结构应进行专门研究设计”。苏通大桥工程是一个特大型的桥梁工程,投资很大,而且在政治经济上具有非常重要的地位,一旦在地震中遭到破坏,可能导致的生命财产以及间接经济损失将会非常巨大。因此,进行正确的抗震研究,确保其抗震安全性具有非常重要的意义。苏通大桥工程的规模很大,桥梁长度7800m,包括主航道桥、港区专用航道桥和引桥三部分。其中,主航道桥为主跨1088m的双塔斜拉桥;港区专用航道桥有两个方案,即主跨258m的预应力混凝土连续刚构方案和钢连续梁方案;引桥为跨度30m、50m和75m的多跨连续梁方案。因此,桥梁结构的抗震研究涉及到超大跨度斜拉桥、大跨度连续刚构和连续梁桥这三种桥型,而这三种桥型的抗震性能各有特点,采用的抗震设计策略也应各不相同,因此抗震研究工作不仅工作量相当大,而且相当复杂。本报告主要进行了以下三方面的工作:苏通大桥抗震设防标准研究主航道桥抗震性能研究专用航道桥抗震性能研究引桥抗震性能研究苏通大桥抗震设防标准的研究确定桥梁工程的抗震设防标准,实际上就是选择桥址场地地震作用概率水平。这是一项经济性和政策性很强的工作。桥梁抗震的目标是减轻桥梁工程的地震破坏,保障人民生命财产的安全,减少经济损失。因此,既要使震前用于抗震设防的经济投入不超过我国当前的经济能力,又要使地震中经过抗震设计的桥梁的破坏程度限制在人们可以承受的范围内。换言之,需要在经济与安全之间进行合理平衡,这是桥梁抗震设防的合理安全度原则。多级设防的抗震设计思想随着国内外震害资料的不断增加,人们对地震动特性以及地震作用下各类结构的动力响应特性、破坏机理、构件能力的研究和认识也不断加深。而另一方面,由于经济的原因,社会、团体组织对结构在不同水准地震作用下结构预期抗震性能会有不同的要求。这些因素,不断地促进抗震设计思想和方法的发展,由原来的单一设防水准一阶段设计逐渐发展为双水准或三水准设防两阶段设计、三阶段设计,以及多水准设防、多性能目标准则的基于性能的抗震设计等。单一水准设防,一阶段设计我国现行《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)和《铁路工程抗震设计规范》(GBJ111-87)采用的就是这一种方法,设计目标是大地震作用下结构不发生倒塌。美国AASHTO规范、欧洲统一规范(Eurocode8)采用的也是一阶段设计方法,只是更注重延性抗震设计和检算。实践表明:单一水准设防,一阶段设计存在许多的不足,正逐渐为多水准设防、多性能目标的设计方法所代替。双水准设防、三水准设防两阶段设计近几十年来,美国、日本及我国等国家的地震工程专家先后提出了分类设防的抗震设计思想,即“小震不