新《公路隧道抗震设计规范》解读
来源 :交通运输部 2020-03-19
中新《公路隧道抗震设计规范》解读
近日，交通运输部发布了《公路隧道抗震设计规范》(TJG 2232—2019，简称《规范》)，作为公路工程行业标准，自2020年3月1日起施行。
一、工作背景
早期土木工程界长期认为，隧道和地下工程结构的抗震性能较好，故将抗震重点更多放在桥梁、高层建筑等地表构造物上，其相关标准规范也比较完善。但是，日本阪神大地震(1995)、“9.21”台湾集集地震(1999)、“5.12”汶川大地震(2008)等地震灾害发生后，出现隧道与地下结构严重破坏甚至完全坍塌等问题，国内外开展了针对隧道与地下结构，尤其是地下车站抗震理论的研究，其研究成果推动了长期滞后的隧道与地下结构抗震设计标准的发展。1999年，日本制定了《铁道构造物等设计标准同解说——耐震设计》;2009年，上海制定了《地下铁道建筑结构抗震设计规范》;2014年，住建部颁布了《城市轨道交通结构抗震设计规范》，这些规范普遍采用基于性能的隧道与地下结构抗震设计方法。
为规范我国公路隧道抗震设计，提升技术水平，保障隧道工程质量，交通运输部组织了公路隧道抗震设计的研究和《规范》的编写，将公路隧道 “一水平设防、一阶段设计”上升到“多水平设防，两阶段设计”的抗震设计理念，即在原先一阶段弹性抗震设计基础上，增加了第二阶段弹塑性抗震设计，对于沉管隧道、盾构隧道及明挖隧道十分重要。同时，明确了隧道“小震不坏、中震不坏、大震不倒”的性能设计要求。《规范》在抗震设防分类、抗震设防目标(性能要求)、结构抗震设计方法等方面进行了改进，以保证隧道震后使用功能，确保隧道运营安全。
二、总体特点
随着工程技术的持续发展，隧道抗震性能要求不断提高，需要对现行《公路工程抗震规范》进一步完善和细化，以满足目前公路隧道抗震设计要求。《规范》补充完善了现行《公路工程抗震规范》(JTG B02-2013)的隧道部分相应内容，扩大了适用范围，补充细化了钻爆法隧道、盾构法隧道、沉管隧道和明挖法隧道抗震设计内容。《规范》采用基于性能的抗震设计理念，建立了抗震设防性能目标及评价方法。提出了基于整体安全系数的性能评价方法和基于分项系数的性能评价方法，前者与我国现行公路隧道设计规范保持一致，后者与国外相关行业做法保持一致。《规范》推动了我国公路隧道抗震设计理念和方法的重大进步，达到与发达国家隧道抗震设计的同类水平。
三、主要技术内容
(一)基本要求：在现行《公路工程抗震规范》基础上，规定了隧道抗震设防分类及设防标准、抗震性能要求及设防目标，建立了公路隧道性能化抗震设计方法框架。按照“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震总体设防目标，考虑与现行《公路工程抗震规范》抗震性能目标的延续性和一致性，参考国内外隧道抗震设计目标要求，重新拟定了定性与定量相结合的公路隧道3级抗震性能要求，并规定了在两级设防地震作用(E1和E2)下四类隧道的抗震设防目标。
(二)地震作用：规定了各类场地条件下的水平向设计基本地震动峰值加速度、场地地表设计地震动峰值位移的取值方法，以及设计地震动时程的设计方法、竖向地震动峰值加速度与水平向峰值加速度的比值关系等。
(三)计算方法：规定了地震反应计算的建模原则，以及静力法、反应位移法、时程分析法的适用范围等。重点补充了现在广泛采用的隧道抗震计算方法—反应位移法。补充了适用于重要工程和重点部位抗震设计的时程分析法。
(四)抗震验算：规定了钻爆法隧道、盾构法隧道、沉管法隧道和明挖法隧道的抗震性能验算、地震作用组合与强度验算、变形验算等要求。规定了基于“三级抗震性能水平”的强度验算方法和变形验算方法。
(五)隧道抗震设计：规定了钻爆法隧道、盾构法隧道、沉管法隧道和明挖法隧道的地震反应计算方法、抗震验算范围以及抗震措施。
四、实施注意事项
(一)《规范》使用过程中应与有关土建整体设计规范，如《公路隧道设计规范》、《公路隧道设计细则》等配套使用。
(二)近年来，工程抗震设计方法研究进展较快，性能化抗震设计、可恢复抗震设计和韧性设计等还在不断发展。今后，应继续加强对隧道与地下工程抗震设计方法的研究。
(三)鉴于《规范》内容专业性强、技术要求高，《规范》制定发布后，各地应加强宣贯培训，尤其是对一线隧道设计人员，以期正确理解并利用好《规范》;同时各地各项目对《规范》的使用情况进行跟踪研究，进一步收集相关意见，为《规范》的优化和完善提供支撑。
