摘要：本文通過(guò)對(duì)擬建長(zhǎng)山大橋區(qū)域、近場(chǎng)區(qū)地震地質(zhì)的研究，開(kāi)展相應(yīng)的地震危險(xiǎn)性分析，給出長(zhǎng)山大橋的設(shè)計(jì)參數(shù)，為大橋的安全建設(shè)提供合理、可靠的地震動(dòng)參數(shù)。

　　關(guān)鍵詞：特大橋,地震安全性評(píng)價(jià),設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)

　　0 前言

　　為完善大連長(zhǎng)海縣大長(zhǎng)山島與小長(zhǎng)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(zhǎng)海縣和諧的交通環(huán)境和構(gòu)筑長(zhǎng)海經(jīng)濟(jì)核心區(qū)，大連市擬在大長(zhǎng)山島與小長(zhǎng)山島之間修建長(zhǎng)山大橋。大橋橫跨黃海，大橋北起于大長(zhǎng)山島金盆港附近，南岸為小長(zhǎng)山島的西溝港附近。長(zhǎng)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(zhǎng)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(jì)雙向四車(chē)道，并配有人行步道，總寬度為20米，設(shè)計(jì)速度60km/h。

　　大、小長(zhǎng)山島距離最近的大陸30余公里，海島及周?chē)鷶嗔衙懿迹刭|(zhì)環(huán)境f非常復(fù)雜，在全國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖上本地區(qū)屬于空白地區(qū)，這些因素嚴(yán)重影響著大橋的安全，是大橋建設(shè)急待解決的問(wèn)題。

　　1.長(zhǎng)山大橋地震環(huán)境

　　歷史上大、小長(zhǎng)山島附近25公里近場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)沒(méi)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(jí)地震和1905年北黃海5.0級(jí)地震，這兩次地震距離場(chǎng)地約50公里。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自公元495年至今，場(chǎng)地周?chē)?50公里區(qū)域范圍內(nèi)共有Ms≥4.7級(jí)以上破壞性地震52次(圖1)，其中7.0級(jí)以上地震2次，6.0-6.9級(jí)地震5次，5.0-5.9級(jí)地震27次，最大地震為1975年海城7.3級(jí)地震。在近場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)共記錄到ML≥1.8級(jí)地震近70次，最大地震為1993年里長(zhǎng)山海峽ML3.9級(jí)地震。在已發(fā)生的地震事件中，1975年海城7.3級(jí)地震對(duì)場(chǎng)地影響最大，曾在場(chǎng)址產(chǎn)生Ⅵ度影響，而1861年普蘭店6.0級(jí)地震等4次地震對(duì)場(chǎng)址可產(chǎn)生Ⅴ度影響(表1)。

　　研究表明，場(chǎng)地受區(qū)域中、強(qiáng)地震影響較大，地震影響主要來(lái)自于遠(yuǎn)處的大震。經(jīng)對(duì)有關(guān)地震區(qū)帶內(nèi)地震活動(dòng)的時(shí)間分布特征分析可知，未來(lái)百年內(nèi)在場(chǎng)地周?chē)l(fā)生7級(jí)以上地震的可能性不大，最大可能震級(jí)以5-6級(jí)地震為主。

　　2. 長(zhǎng)山大橋地質(zhì)環(huán)境

　　場(chǎng)地位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)的北黃海斷陷北部，區(qū)域地球物理場(chǎng)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(dòng)斷裂為全新世的海城河斷裂。據(jù)統(tǒng)計(jì)，區(qū)域內(nèi)規(guī)模較大的活動(dòng)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(jí)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(jí)以上地震的地質(zhì)構(gòu)造條件。

　　近場(chǎng)區(qū)處在長(zhǎng)海凸起和城子坦斷塊的交界地帶，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以上升運(yùn)動(dòng)為主，在海陸交界處附近形成了差異升降運(yùn)動(dòng)的交替帶，斷塊運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng)烈。近場(chǎng)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(zhǎng)海NW向構(gòu)造帶延入了近場(chǎng)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(xiàng)工作開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查工作。調(diào)查結(jié)果表明，普蘭店—長(zhǎng)海NW向構(gòu)造帶展布于在普蘭店—長(zhǎng)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(zhǎng)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(diǎn)。該構(gòu)造帶地震活動(dòng)水平僅次于海城河NW向構(gòu)造帶。而長(zhǎng)山島及附近其它斷裂活動(dòng)年代較早，均為前第四紀(jì)斷裂。總的看來(lái)，近場(chǎng)區(qū)存在發(fā)生中強(qiáng)地震的地震構(gòu)造條件。

　　3. 長(zhǎng)山大橋地震動(dòng)參數(shù)

　　在當(dāng)代大型橋梁的設(shè)計(jì)中，動(dòng)力分析越來(lái)越引起人們的重視，大型橋梁動(dòng)力分析主要包括抗地震分析和抗風(fēng)動(dòng)振動(dòng)分析。在抗地震分析中，以往簡(jiǎn)單的地震動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)早已不能滿足當(dāng)今大型橋梁的設(shè)計(jì)需要。設(shè)計(jì)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(dòng)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(jìn)行場(chǎng)地地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。在以往的中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃，對(duì)本地區(qū)海域研究的較少，在長(zhǎng)山島附近沒(méi)有劃分潛在震源區(qū)。通過(guò)本次工作研究，在普蘭店與長(zhǎng)山島之間劃分一個(gè)5.5級(jí)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(zhǎng)度超過(guò)50公里。該構(gòu)造帶切割了遠(yuǎn)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(jì)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(guò)1861年普蘭店?yáng)|6級(jí)地震，現(xiàn)代微震活動(dòng)較多，且小震呈條帶狀密集分布。

　　根據(jù)本次工作，在大橋場(chǎng)址附近劃分出20余個(gè)潛在震源區(qū)，場(chǎng)地位于長(zhǎng)海5.5級(jí)潛在震源內(nèi)。

　　3.2 場(chǎng)地基巖峰值加速度

　　根據(jù)地震危險(xiǎn)性概率分析計(jì)算原理，利用中國(guó)東部地區(qū)長(zhǎng)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(guó)地震局推薦的“考慮地震活動(dòng)時(shí)、空不均勻性的地震危險(xiǎn)性分析計(jì)算軟件包”，計(jì)算場(chǎng)區(qū)的地震危險(xiǎn)性。

　　經(jīng)過(guò)地震危險(xiǎn)性分析計(jì)算，場(chǎng)地不同年限、不同超越概率的基巖水平加速度值見(jiàn)表2、圖2。
 

　　3.3設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)

　　地質(zhì)勘查及現(xiàn)場(chǎng)陸域、海域的物探結(jié)果表明，橋位區(qū)內(nèi)地貌相對(duì)簡(jiǎn)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(gè)場(chǎng)地為一類(lèi)場(chǎng)地。場(chǎng)地不會(huì)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(chǎng)地設(shè)計(jì)地震動(dòng)反應(yīng)譜參照“GB50011-2001《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》”和“GB50111-2006《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(2009年版)”中關(guān)于橋梁抗震設(shè)計(jì)的規(guī)定，采用下述式作為設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的一般形式：

　　采用上面的公式分別對(duì)工程場(chǎng)地不同超越概率的計(jì)算地震動(dòng)加速度結(jié)果進(jìn)行擬合，由于場(chǎng)地為一類(lèi)場(chǎng)地，不同深度處的地震動(dòng)參數(shù)均可用基巖的來(lái)表示;而豎向地震動(dòng)參數(shù)則根據(jù)相應(yīng)規(guī)范，結(jié)合場(chǎng)地周?chē)牡卣鹎闆r，取水平向設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值的2/3，最后得到的水平向及豎向設(shè)計(jì)反應(yīng)譜特征參數(shù)見(jiàn)表3。

　　4.結(jié)語(yǔ)

　　本文通過(guò)上述具體實(shí)例的分析說(shuō)明，對(duì)特大型橋梁的抗震設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)橋梁所處的具體場(chǎng)地周?chē)牡卣稹⒌刭|(zhì)環(huán)境，結(jié)合橋梁的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，通過(guò)理論計(jì)算分析，從地震危險(xiǎn)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(dòng)信息，為特大型橋梁的抗震設(shè)計(jì)提供基本地震動(dòng)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(jì)研究也將日趨完善。合適的設(shè)計(jì)地震動(dòng)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(xiàn)

　　1 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，2001，GB50011-2001《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，北京，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社。

　　2 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，2006，GB50111-2006《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(2009年版)，北京，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社。

　　3 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，2001，中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖(GB18306-2001)，北京，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社。

　　4 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，2004，GB17741-2004《工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)》，北京，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社。