桥梁工程概论：地震作用及其在设计中的考虑

永久作用、可变作用和偶然作用是按照作用随时间变化的性质划分的，地震作用实质上也是一种特殊的偶然作用。《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2015）将其单列为一种类型，而《铁路桥涵设计规范》（TB10002—2017）中将地震力作为一种特殊荷载。因此，本书仍将地震作用放在偶然作用这节介绍。

修建位于地震区内的桥梁时，必须考虑地震力（earthquake force）。如何计算地震力并考虑其对桥梁的影响，涉及地震学、结构动力学、工程地质等多方面的知识。详细计算方法和结构抗震设计可参见相关规范，如《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01—2019）和《铁路工程抗震设计规范》等，本节只就地震力问题作一简要阐述。

由于地震波在土中传播，震区发生地面运动；桥梁基础首先受到外加的强迫运动，并导致整个桥梁的振动。所谓地震力，主要指强烈的地面运动引起的结构自身的惯性力（地面水平运动加速度与结构质量的乘积）。它不仅与地面运动的强烈程度有关，也与结构的动力特性（频率和振型）有关，还与桥址处的地质情况有关。

地震烈度是对地震强弱程度的一种等级描述。它是根据水平地震系数kh（地面最大水平加速度的统计平均值与重力加速度 g 的比值）加以划分的。抗震设计中所采用的地震烈度，称为设计烈度，其取决于建桥地区的基本烈度、桥梁的重要性、遭破坏后进行修复的难易程度等。一般认为，烈度小于7度的地震影响在桥梁设计中可不予考虑。桥梁抗震设计规范只适用于设计烈度为7度、8度和9度的情况。对设计烈度高于9度或有特殊抗震要求的建筑物及新型结构，应进行专门的抗震研究和设计。(www.xing528.com)

2001年版《中国地震动参数区划图》（GB18306）采用地震动峰值加速度取代了地震基本烈度的概念，两者之间的关系见表3.11。抗震设防的基本要求表述为：位于地震动峰值加速度为0.10g、0.15g、0.20g 和0.30g 地区的桥涵工程，应进行抗震设计；地震动峰值加速度大于或等于0.40g 者，应进行专门的抗震研究和设计；地震动峰值加速度小于或等于0.05g者，一般可采用简易设防。

表3.11　地震基本烈度与地震动峰值加速度系数的对应关系

关于桥梁抗震设计的更多内容，参阅第九章。