1. 概述
新建石家庄至太原客运专线工程，建设标准为客运专线( 近期兼顾货运) 近期客车运行速度200km/h，货车120km/h；远期最高客车运行速度200km/h以上。本文通过《 铁路工程抗震设计规范》( GBJ11l 87) ( 简称{ 87震规，以下同) 与《铁路工程抗震设计规范》( 报批稿) ( 简称《 新震规》，以下同) 的理论计算 公式比较、分析，以及采用计算软件和计算方法的验证 和选取，介绍石太客运专线桥梁抗震计算 。
2.石太线场地情况简介
石太线沿线地质情况复杂，主要为新黄土、膨胀土。新黄土柱状节理发育，大孔隙，具湿陷性。全线地震动峰值加速度值a=0.1g～0.20g，桥梁大多位于a=0.15g～0.20g震区。沿线桥梁场地类别主要为Ⅱ类，靠近太原市为Ⅲ 类场地；地震动反应谱特征分区主要为二区、一区。
3. 桥梁墩台及基础情况
全线桥墩采用双线圆端形实体桥墩、双线圆端形空心墩。桥台多为双线一字形桥台；对于高填方地段，结合地质条件，一般采用双线Ⅱ形桥台。全线基础形式有明挖、桩基、挖井基础。其中桩基占90％以上，桩径根据墩高、跨度及地质情况分为1.25、1.5m两种。
4.《87震规》与《新震规》对照比较
4.1抗震计算软件的验证
(1)计算软件选取
为了验证有限元分析软件MIDAS计算成果的可靠性，本次检算中特选取了一些桥梁，将该软件与ANSYS软件计算的结果进行验证比较。以花沟村1号中桥3～32m连续梁为例，分别采用MIDAS和ANSYS两个有限元程序建立全桥模型(图1)，制动墩计算结果列于表1、表2。
通过以上验证，可以看出：MIDAS与ANSYS的计算结果相差在5％以内，本次抗震计算均采用MIDAS进行分析计算。
(2)软件计算结果验证
以墩高日=12m，墩全高14．5m，墩顶截面为2。2mx6m的圆端形实体墩为例，墩底固结，建立单墩模型(图2)，采用MIDAS软件加载{87震规》反应谱曲线，同时按(87震规》附录四公式手算桥墩的墩底截面内力，其计算结果对比见表3。
通过以上验证，可以看出采用MIDAS进行抗震计算具有较高的准确性。
4.2计算方法
(1)对于简支梁桥，跨度小于或等于40m，墩高H≤40m的桥墩，采用简化公式计算墩顶地震剪力、弯矩，同时采用有限元分析软件MIDAS建立单墩力学模型进行抗震计算以核对两种计算成果，合理取值；
(2)跨度大于或等于40m、墩高>40m的桥墩，采用有限元分析软件MIDAS计算。
4.3《87震规》与《新震规》理论计算比较
《87震规》与《新震规》采用计算模型一致(图3)。计算地震力时，必须将桥墩基础与地基土的连接方式模拟成弹簧，以柔度系数&11及&22反映( 桩基设计时&11及&22是依据桩基布置反求得出)。
《87震规》计算公式
·
《新震规》计算公式
从《87震规》与《新震规》所采用的水平地震力、力矩计算公式可以看出，《新震规》采用的水平地震基本加速度替代了(87震规》公式中的
。
地震反应谱曲线(87震规》公式中第一振型动力系数β
1，与结构自振周期及场地类别有关。《新震规》中第一振型动力系数β
1与结构自振周期、场地类别和地震动参数区划确定的地震动反应谱特征周期有关。当结构自振周期在0.4～1.5s，《新震规》动力放大系数较《87震规》增大1.33倍。
《87震规》公式中剪力振型遇合系数c，与场地类别及桥墩高度有关。《新震规》中剪力振型遇合系数c，与地震动参数区划确定的地震动反应谱特征周期有关。
《新震规》中对场地类别划分比《87震规》更加细致，同时细化了地震反应谱特征周期分区。按8度震区Ⅱ类场地土，选取反应谱(动力放大系数)曲线。
《87震规》计算所采用的反应谱曲线如图4所示。
《新震规》反应谱曲线如图5所示。
4.4石太线计算结果比较
选取部分工点根据具体地质情况按实体桥墩和空心桥墩分震区计算结果见表4。
(1)圆端形实体桥墩
对圆端形实体桥墩，地震力采用《新震规》与采用《87震规》有较大的变化，地震力有很大幅度的增加。计算结果表明：7度震区口α=0.15g的桥墩，纵横向地震剪力、弯矩普遍增加1.134～2 .22倍。8度震区α=0.2g的桥墩，纵横向地震剪力、弯矩普遍增加1.63～ 2.33倍。
(2)圆端形空心桥墩
墩高H≤40m的桥墩，《新震规》较《87震规》纵横向地震剪力、弯矩普遍增加2倍左右。随着墩高的增加，《新震规》与《87震规》的地震力比值越小，至墩高60m左右时基本变化至1.1左右(对于高墩，内力未考虑重要系数 ) 。
5 .抗震措施
对于圆端形实体桥墩，由于采用《新震规》后地震力的大幅增加，桥墩身截面的混凝土应力及偏心超出原设计的控制范围。根据计算结果采取增加墩身钢筋以及部分实体桥墩改为空心墩等设计措施，重新进行检算，满足抗震设计要求；对于空心桥墩，墩高在20m左右，墩身为直坡的空心桥墩，若按素混凝土截面设计，则截面偏心不能满足规范要求；若按钢筋混凝土截面进行配筋检算，则采用原设计的墩身护面钢筋数量及布置形式基本上能够满足规范，不需要再加强墩身配筋，对于少数控制设计的直坡墩形改为斜坡墩形。对于墩高H>20m的空心墩，一般采用斜坡式墩身，其由墩身自重引起的地震水平力增长比较慢，而墩顶以上梁重、二期恒载以及活载产生的水平地震力基本不变，截面纵、横向尺寸放大的比较快，因此墩高越高，地震荷载越不控制设计。经过对墩高H>20m的空心墩，逐个工点进行检算，得出结论：按原设计墩身采用护面钢筋便能够满足抗震设计要求；对于基础，根据由于地震力的增大，基础设计基本受地震力工况控制。
6.结语
石太客运专线桥梁抗震设计进行了大量的计算方法验证、新旧规范的计算比较等工作，本论文对本线抗震设计进行了总结，为以后客运专线的桥梁抗震设计提供可参考数据。
