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《公路隧道抗震設計規范》解讀


    來源:交運部    更新時間:2020-03-21       評論: 0

   近日,交通運輸部發布了《公路隧道抗震設計規范》(JTG 2232-2019,簡稱《規范》),作為公路工程行業標準,自2020年3月1日起施行。
  一、工作背景
  早期土木工程界長期認為,隧道和地下工程結構的抗震性能較好,故將抗震重點更多放在橋梁、高層建筑等地表構造物上,其相關標準規范也比較完善。但是,日本阪神大地震(1995)、“9.21”臺灣集集地震(1999)、“5.12”汶川大地震(2008)等地震災害發生后,出現隧道與地下結構嚴重破壞甚至完全坍塌等問題,國內外開展了針對隧道與地下結構,尤其是地下車站抗震理論的研究,其研究成果推動了長期滯后的隧道與地下結構抗震設計標準的發展。1999年,日本制定了《鐵道構造物等設計標準同解說--耐震設計》;2009年,上海制定了《地下鐵道建筑結構抗震設計規范》;2014年,住建部頒布了《城市軌道交通結構抗震設計規范》,這些規范普遍采用基于性能的隧道與地下結構抗震設計方法。
  為規范我國公路隧道抗震設計,提升技術水平,保障隧道工程質量,交通運輸部組織了公路隧道抗震設計的研究和《規范》的編寫,將公路隧道 “一水平設防、一階段設計”上升到“多水平設防,兩階段設計”的抗震設計理念,即在原先一階段彈性抗震設計基礎上,增加了第二階段彈塑性抗震設計,對于沉管隧道、盾構隧道及明挖隧道十分重要。同時,明確了隧道“小震不壞、中震不壞、大震不倒”的性能設計要求。《規范》在抗震設防分類、抗震設防目標(性能要求)、結構抗震設計方法等方面進行了改進,以保證隧道震后使用功能,確保隧道運營安全。
  二、總體特點
  隨著工程技術的持續發展,隧道抗震性能要求不斷提高,需要對現行《公路工程抗震規范》進一步完善和細化,以滿足目前公路隧道抗震設計要求。《規范》補充完善了現行《公路工程抗震規范》(JTG B02-2013)的隧道部分相應內容,擴大了適用范圍,補充細化了鉆爆法隧道、盾構法隧道、沉管隧道和明挖法隧道抗震設計內容。《規范》采用基于性能的抗震設計理念,建立了抗震設防性能目標及評價方法。提出了基于整體安全系數的性能評價方法和基于分項系數的性能評價方法,前者與我國現行公路隧道設計規范保持一致,后者與國外相關行業做法保持一致。《規范》推動了我國公路隧道抗震設計理念和方法的重大進步,達到與發達國家隧道抗震設計的同類水平。
  三、主要技術內容
  (一)基本要求:在現行《公路工程抗震規范》基礎上,規定了隧道抗震設防分類及設防標準、抗震性能要求及設防目標,建立了公路隧道性能化抗震設計方法框架。按照“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震總體設防目標,考慮與現行《公路工程抗震規范》抗震性能目標的延續性和一致性,參考國內外隧道抗震設計目標要求,重新擬定了定性與定量相結合的公路隧道3級抗震性能要求,并規定了在兩級設防地震作用(E1和E2)下四類隧道的抗震設防目標。
  (二)地震作用:規定了各類場地條件下的水平向設計基本地震動峰值加速度、場地地表設計地震動峰值位移的取值方法,以及設計地震動時程的設計方法、豎向地震動峰值加速度與水平向峰值加速度的比值關系等。
  (三)計算方法:規定了地震反應計算的建模原則,以及靜力法、反應位移法、時程分析法的適用范圍等。重點補充了現在廣泛采用的隧道抗震計算方法-反應位移法。補充了適用于重要工程和重點部位抗震設計的時程分析法。
  (四)抗震驗算:規定了鉆爆法隧道、盾構法隧道、沉管法隧道和明挖法隧道的抗震性能驗算、地震作用組合與強度驗算、變形驗算等要求。規定了基于“三級抗震性能水平”的強度驗算方法和變形驗算方法。
  (五)隧道抗震設計:規定了鉆爆法隧道、盾構法隧道、沉管法隧道和明挖法隧道的地震反應計算方法、抗震驗算范圍以及抗震措施。
  四、實施注意事項
  (一)《規范》使用過程中應與有關土建整體設計規范,如《公路隧道設計規范》、《公路隧道設計細則》等配套使用。
  (二)近年來,工程抗震設計方法研究進展較快,性能化抗震設計、可恢復抗震設計和韌性設計等還在不斷發展。今后,應繼續加強對隧道與地下工程抗震設計方法的研究。
  (三)鑒于《規范》內容專業性強、技術要求高,《規范》制定發布后,各地應加強宣貫培訓,尤其是對一線隧道設計人員,以期正確理解并利用好《規范》;同時各地各項目對《規范》的使用情況進行跟蹤研究,進一步收集相關意見,為《規范》的優化和完善提供支撐。

   相關鏈接:交通運輸部公告 2019年第88號

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