摘要：本文通過對擬建長山大橋區(qū)域、近場區(qū)地震地質(zhì)的研究，開展相應(yīng)的地震危險性分析，給出長山大橋的設(shè)計參數(shù)，為大橋的安全建設(shè)提供合理、可靠的地震動參數(shù)。

　　關(guān)鍵詞：特大橋,地震安全性評價,設(shè)計地震動參數(shù)

　　0 前言

　　為完善大連長?？h大長山島與小長山島的公路網(wǎng)，充分發(fā)揮公路網(wǎng)的規(guī)模效益，為構(gòu)建長?？h和諧的交通環(huán)境和構(gòu)筑長海經(jīng)濟核心區(qū)，大連市擬在大長山島與小長山島之間修建長山大橋。大橋橫跨黃海，大橋北起于大長山島金盆港附近，南岸為小長山島的西溝港附近。長山大橋采用12×50(T形梁)+(145+280+145)(異型塔斜拉橋)+12×50m(T形梁)。其中280m為通航孔，145m的次邊跨也可輔助通航，主橋總長570m。主橋全寬36.0m，主梁采用雙邊箱鋼混凝土結(jié)合梁，索塔采用花瓶型混凝土索塔，塔高149.5m。大橋設(shè)計雙向四車道，并配有人行步道，總寬度為20米，設(shè)計速度60km/h。

　　大、小長山島距離最近的大陸30余公里，海島及周圍斷裂密布，地質(zhì)環(huán)境f非常復(fù)雜，在全國地震動參數(shù)區(qū)劃圖上本地區(qū)屬于空白地區(qū)，這些因素嚴重影響著大橋的安全，是大橋建設(shè)急待解決的問題。

　　1.長山大橋地震環(huán)境

　　歷史上大、小長山島附近25公里近場區(qū)范圍內(nèi)沒有記錄到破壞性地震發(fā)生，距離最近的破壞性地震分別為1861年普蘭店6.0級地震和1905年北黃海5.0級地震，這兩次地震距離場地約50公里。據(jù)統(tǒng)計，自公元495年至今，場地周圍150公里區(qū)域范圍內(nèi)共有Ms≥4.7級以上破壞性地震52次(圖1)，其中7.0級以上地震2次，6.0-6.9級地震5次，5.0-5.9級地震27次，最大地震為1975年海城7.3級地震。在近場區(qū)范圍內(nèi)共記錄到ML≥1.8級地震近70次，最大地震為1993年里長山海峽ML3.9級地震。在已發(fā)生的地震事件中，1975年海城7.3級地震對場地影響最大，曾在場址產(chǎn)生Ⅵ度影響，而1861年普蘭店6.0級地震等4次地震對場址可產(chǎn)生Ⅴ度影響(表1)。

　　研究表明，場地受區(qū)域中、強地震影響較大，地震影響主要來自于遠處的大震。經(jīng)對有關(guān)地震區(qū)帶內(nèi)地震活動的時間分布特征分析可知，未來百年內(nèi)在場地周圍發(fā)生7級以上地震的可能性不大，最大可能震級以5-6級地震為主。

　　2. 長山大橋地質(zhì)環(huán)境

　　場地位于中朝準地臺的北黃海斷陷北部，區(qū)域地球物理場比較復(fù)雜，斷裂發(fā)育。按斷裂走向可分為近EW向，NE-NNE向、NW向和近SN向4組，其中以NE-NNE向斷裂最為發(fā)育，的最新活動斷裂為全新世的海城河斷裂。據(jù)統(tǒng)計，區(qū)域內(nèi)規(guī)模較大的活動斷裂是郯廬斷裂、金州斷裂、海城河斷裂、膠東半島北緣斷裂等。區(qū)域上郯廬帶渤中坳陷段、膠東半島北緣斷裂和海城河斷裂，具備發(fā)生7級以上地震的構(gòu)造條件，郯廬帶遼東灣段、金州斷裂瓦房店—普蘭店段和鴨綠江斷裂海域段分別具備6級以上地震的地質(zhì)構(gòu)造條件。

　　近場區(qū)處在長海凸起和城子坦斷塊的交界地帶，新構(gòu)造運動以上升運動為主，在海陸交界處附近形成了差異升降運動的交替帶，斷塊運動比較強烈。近場區(qū)地質(zhì)構(gòu)造條件復(fù)雜，斷裂構(gòu)造發(fā)育，其中區(qū)域上的普蘭店—長海NW向構(gòu)造帶延入了近場區(qū)和橋址附近地區(qū)。由于本地區(qū)海域地質(zhì)資料很少，本項工作開展了現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查工作。調(diào)查結(jié)果表明，普蘭店—長海NW向構(gòu)造帶展布于在普蘭店—長海地區(qū)，由多條小型的分支斷裂組成，如嵐崮山斷裂、曲屯斷裂、小宋屯斷裂和大、小長山島、廣鹿島的NW向斷裂等，這些斷裂在平面展布上連續(xù)性較差，斷續(xù)分布，形成近平行狀或斜列狀的排列特點。該構(gòu)造帶地震活動水平僅次于海城河NW向構(gòu)造帶。而長山島及附近其它斷裂活動年代較早，均為前第四紀斷裂。總的看來，近場區(qū)存在發(fā)生中強地震的地震構(gòu)造條件。

　　3. 長山大橋地震動參數(shù)

　　在當(dāng)代大型橋梁的設(shè)計中，動力分析越來越引起人們的重視，大型橋梁動力分析主要包括抗地震分析和抗風(fēng)動振動分析。在抗地震分析中，以往簡單的地震動設(shè)計參數(shù)早已不能滿足當(dāng)今大型橋梁的設(shè)計需要。設(shè)計者不僅需要50年不同超越概率的信息，還需要如100年的各概率的情況;不僅要了解不同深度處水平方向的地震動的信息，還需要相應(yīng)的豎直方面的參數(shù)信息。

　　3.1 潛在震源劃分

　　潛在震源劃分，是進行場地地震危險性評價的基礎(chǔ)。在以往的中國地震動參數(shù)區(qū)劃，對本地區(qū)海域研究的較少，在長山島附近沒有劃分潛在震源區(qū)。通過本次工作研究，在普蘭店與長山島之間劃分一個5.5級潛在震源區(qū)。該潛在震源區(qū)位于郯廬地震帶北段，北西向構(gòu)造帶長度超過50公里。該構(gòu)造帶切割了遠古宇、侏羅白堊系等地層，由多條小型的分支斷裂組成，斷續(xù)分布，近平行狀或斜列狀排列，并發(fā)育有斷層泥，控制了第四紀盆地的發(fā)育，切割了NE向和NEE向斷裂。沿構(gòu)造帶發(fā)生過1861年普蘭店東6級地震，現(xiàn)代微震活動較多，且小震呈條帶狀密集分布。

　　根據(jù)本次工作，在大橋場址附近劃分出20余個潛在震源區(qū)，場地位于長海5.5級潛在震源內(nèi)。

　　3.2 場地基巖峰值加速度

　　根據(jù)地震危險性概率分析計算原理，利用中國東部地區(qū)長周期水平向基巖地震加速度峰值和反應(yīng)譜衰減關(guān)系，采用中國地震局推薦的“考慮地震活動時、空不均勻性的地震危險性分析計算軟件包”，計算場區(qū)的地震危險性。

　　經(jīng)過地震危險性分析計算，場地不同年限、不同超越概率的基巖水平加速度值見表2、圖2。
 

　　3.3設(shè)計地震動參數(shù)

　　地質(zhì)勘查及現(xiàn)場陸域、海域的物探結(jié)果表明，橋位區(qū)內(nèi)地貌相對簡單，在橋位區(qū)陸域及海域局部有礁石地貌，其它主要為出露的基巖，整個場地為一類場地。場地不會發(fā)生震陷、邊坡失穩(wěn)、地震地表破裂等地震地質(zhì)災(zāi)害。

　　工程場地設(shè)計地震動反應(yīng)譜參照“GB50011-2001《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》”和“GB50111-2006《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(2009年版)”中關(guān)于橋梁抗震設(shè)計的規(guī)定，采用下述式作為設(shè)計反應(yīng)譜的一般形式：

　　采用上面的公式分別對工程場地不同超越概率的計算地震動加速度結(jié)果進行擬合，由于場地為一類場地，不同深度處的地震動參數(shù)均可用基巖的來表示;而豎向地震動參數(shù)則根據(jù)相應(yīng)規(guī)范，結(jié)合場地周圍的地震情況，取水平向設(shè)計地震動峰值的2/3，最后得到的水平向及豎向設(shè)計反應(yīng)譜特征參數(shù)見表3。

　　4.結(jié)語

　　本文通過上述具體實例的分析說明，對特大型橋梁的抗震設(shè)計，應(yīng)根據(jù)橋梁所處的具體場地周圍的地震、地質(zhì)環(huán)境，結(jié)合橋梁的設(shè)計特點，通過理論計算分析，從地震危險性分析著手，采用合理的潛在震源方案，給出適合于本橋址的各種地震動信息，為特大型橋梁的抗震設(shè)計提供基本地震動參數(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，特大型橋梁抗震設(shè)計研究也將日趨完善。合適的設(shè)計地震動參數(shù)，將為特大型橋梁的抗震安全提供基本保障。

　　參考文獻

　　1 中華人民共和國國家標準，2001，GB50011-2001《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》，北京，中國標準出版社。

　　2 中華人民共和國國家標準，2006，GB50111-2006《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(2009年版)，北京，中國標準出版社。

　　3 中華人民共和國國家標準，2001，中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(GB18306-2001)，北京，中國標準出版社。

　　4 中華人民共和國國家標準，2004，GB17741-2004《工程場地地震安全性評價》，北京，中國標準出版社。