新《公路隧道抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》解讀

　　近日，交通運(yùn)輸部發(fā)布了《公路隧道抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(TJG 2232—2019，簡稱《規(guī)范》)，作為公路工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，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(rèn)為，隧道和地下工程結(jié)構(gòu)的抗震性能較好，故將抗震重點(diǎn)更多放在橋梁、高層建筑等地表構(gòu)造物上，其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也比較完善。但是，日本阪神大地震(1995)、“9.21”臺(tái)灣集集地震(1999)、“5.12”汶川大地震(2008)等地震災(zāi)害發(fā)生后，出現(xiàn)隧道與地下結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞甚至完全坍塌等問題，國內(nèi)外開展了針對(duì)隧道與地下結(jié)構(gòu)，尤其是地下車站抗震理論的研究，其研究成果推動(dòng)了長期滯后的隧道與地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。1999年，日本制定了《鐵道構(gòu)造物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)同解說——耐震設(shè)計(jì)》;2009年，上海制定了《地下鐵道建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》;2014年，住建部頒布了《城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，這些規(guī)范普遍采用基于性能的隧道與地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法。

　　為規(guī)范我國公路隧道抗震設(shè)計(jì)，提升技術(shù)水平，保障隧道工程質(zhì)量，交通運(yùn)輸部組織了公路隧道抗震設(shè)計(jì)的研究和《規(guī)范》的編寫，將公路隧道 “一水平設(shè)防、一階段設(shè)計(jì)”上升到“多水平設(shè)防，兩階段設(shè)計(jì)”的抗震設(shè)計(jì)理念，即在原先一階段彈性抗震設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，增加了第二階段彈塑性抗震設(shè)計(jì)，對(duì)于沉管隧道、盾構(gòu)隧道及明挖隧道十分重要。同時(shí)，明確了隧道“小震不壞、中震不壞、大震不倒”的性能設(shè)計(jì)要求�！兑�(guī)范》在抗震設(shè)防分類、抗震設(shè)防目標(biāo)(性能要求)、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法等方面進(jìn)行了改進(jìn)，以保證隧道震后使用功能，確保隧道運(yùn)營安全。

　　二、總體特點(diǎn)

　　隨著工程技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，隧道抗震性能要求不斷提高，需要對(duì)現(xiàn)行《公路工程抗震規(guī)范》進(jìn)一步完善和細(xì)化，以滿足目前公路隧道抗震設(shè)計(jì)要求。《規(guī)范》補(bǔ)充完善了現(xiàn)行《公路工程抗震規(guī)范》(JTG B02-2013)的隧道部分相應(yīng)內(nèi)容，擴(kuò)大了適用范圍，補(bǔ)充細(xì)化了鉆爆法隧道、盾構(gòu)法隧道、沉管隧道和明挖法隧道抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容�！兑�(guī)范》采用基于性能的抗震設(shè)計(jì)理念，建立了抗震設(shè)防性能目標(biāo)及評(píng)價(jià)方法。提出了基于整體安全系數(shù)的性能評(píng)價(jià)方法和基于分項(xiàng)系數(shù)的性能評(píng)價(jià)方法，前者與我國現(xiàn)行公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范保持一致，后者與國外相關(guān)行業(yè)做法保持一致�！兑�(guī)范》推動(dòng)了我國公路隧道抗震設(shè)計(jì)理念和方法的重大進(jìn)步，達(dá)到與發(fā)達(dá)國家隧道抗震設(shè)計(jì)的同類水平。

　　三、主要技術(shù)內(nèi)容

　　(一)基本要求：在現(xiàn)行《公路工程抗震規(guī)范》基礎(chǔ)上，規(guī)定了隧道抗震設(shè)防分類及設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、抗震性能要求及設(shè)防目標(biāo)，建立了公路隧道性能化抗震設(shè)計(jì)方法框架。按照“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震總體設(shè)防目標(biāo)，考慮與現(xiàn)行《公路工程抗震規(guī)范》抗震性能目標(biāo)的延續(xù)性和一致性，參考國內(nèi)外隧道抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，重新擬定了定性與定量相結(jié)合的公路隧道3級(jí)抗震性能要求，并規(guī)定了在兩級(jí)設(shè)防地震作用(E1和E2)下四類隧道的抗震設(shè)防目標(biāo)。

　　(二)地震作用：規(guī)定了各類場地條件下的水平向設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)峰值加速度、場地地表設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值位移的取值方法，以及設(shè)計(jì)地震動(dòng)時(shí)程的設(shè)計(jì)方法、豎向地震動(dòng)峰值加速度與水平向峰值加速度的比值關(guān)系等。

　　(三)計(jì)算方法：規(guī)定了地震反應(yīng)計(jì)算的建模原則，以及靜力法、反應(yīng)位移法、時(shí)程分析法的適用范圍等。重點(diǎn)補(bǔ)充了現(xiàn)在廣泛采用的隧道抗震計(jì)算方法—反應(yīng)位移法。補(bǔ)充了適用于重要工程和重點(diǎn)部位抗震設(shè)計(jì)的時(shí)程分析法。

　　(四)抗震驗(yàn)算：規(guī)定了鉆爆法隧道、盾構(gòu)法隧道、沉管法隧道和明挖法隧道的抗震性能驗(yàn)算、地震作用組合與強(qiáng)度驗(yàn)算、變形驗(yàn)算等要求。規(guī)定了基于“三級(jí)抗震性能水平”的強(qiáng)度驗(yàn)算方法和變形驗(yàn)算方法。

　　(五)隧道抗震設(shè)計(jì)：規(guī)定了鉆爆法隧道、盾構(gòu)法隧道、沉管法隧道和明挖法隧道的地震反應(yīng)計(jì)算方法、抗震驗(yàn)算范圍以及抗震措施。

　　四、實(shí)施注意事項(xiàng)

　　(一)《規(guī)范》使用過程中應(yīng)與有關(guān)土建整體設(shè)計(jì)規(guī)范，如《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》、《公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則》等配套使用。

　　(二)近年來，工程抗震設(shè)計(jì)方法研究進(jìn)展較快，性能化抗震設(shè)計(jì)、可恢復(fù)抗震設(shè)計(jì)和韌性設(shè)計(jì)等還在不斷發(fā)展。今后，應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)隧道與地下工程抗震設(shè)計(jì)方法的研究。

　　(三)鑒于《規(guī)范》內(nèi)容專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)要求高，《規(guī)范》制定發(fā)布后，各地應(yīng)加強(qiáng)宣貫培訓(xùn)，尤其是對(duì)一線隧道設(shè)計(jì)人員，以期正確理解并利用好《規(guī)范》;同時(shí)各地各項(xiàng)目對(duì)《規(guī)范》的使用情況進(jìn)行跟蹤研究，進(jìn)一步收集相關(guān)意見，為《規(guī)范》的優(yōu)化和完善提供支撐。

　　相關(guān)文件：交通運(yùn)輸部關(guān)于發(fā)布《公路隧道抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的公告