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摘要：我国虽然水资源丰富，但是水资源时间、空间分配严重不均衡，并已严重制约了社会经济健康持续均衡发展。水资源的有效利用对于国民经济及社会发展至关重要，近年来，为实现资源合理配置利用，解决不同地区水资源供需矛盾，国家陆续推进建设了一大批引调水工程及大型灌区工程，如南水北调中线工程、引江济淮工程、黔中水利工程、滇中引水工程、鄂北调水工程及向家坝灌区工程等，并出现了超出一般认知的大型渡槽，如大流量的大跨预应力简支渡槽、连续钢构渡槽等。同时由于我国是一个地震多发的国家，因此，有必要研究以渡槽为代表的桥跨类水工建筑物的抗震设计，在设计阶段就必须考虑好抗震因素。本文主要对水工建筑结构设计中抗震设计的基本原则和抗震设计策略进行了阐述，并重点针对灌区渡槽建筑物抗震设计策略进行阐述探讨，以供参考。
关键词：水工建筑物；渡槽；抗震；设计
近年来，为实现资源合理配置利用，解决不同地区水资源供需矛盾，国家陆续推进建设了一大批引调水工程及大型灌区工程，如南水北调中线工程、引江济淮工程、黔中水利工程、滇中引水工程、鄂北调水工程及向家坝灌区工程等，并出现了超出一般认知的大型渡槽，如大流量的大跨预应力简支渡槽、连续钢构渡槽等。同时由于我国是一个地震多发的国家，因此，有必要研究以渡槽为代表的桥跨类水工建筑物的抗震设计，在设计阶段就必须考虑好抗震因素，为渡槽建筑物的抗震能力提供必要的保障条件，以最大限度减少发生灾害。
1.水工建筑结构设计中抗震设计的基本原则
1.1建筑结构构件的性能
在进行水工建筑设计时，承载力、稳定性等建筑结构构件是抗震设计考虑范围内的重点内容。其中应遵循强柱弱梁、强节点弱等结构构件的基本原则。对于构件的薄弱部位进行重点的抗震能力设计。
1.2抗震防线的布设点设计
延性设计是抗震设计中的重要组成部分。延性良好的体系进行组合形成抗震的整体结构，为更好的实现抗震设计需要延性良好构件之间的协作。在建筑结构设计时应尽量多布设抗震防线，预防余震的发生。
1.3水工建筑物结构构件的强弱关系
在进行水工建筑结构设计时应注意构件间的强弱关系。在抗震设计的过程中若出现一部分较强情况，则必定存在其薄弱的地方，强弱两者间必须正确处理。
2.灌区渡槽建筑物抗震设计策略研究
2.1我国水利水电行业抗震设防水准框架
根据中外水工建筑物抗震设防水准差异分析得知，对于设防水准，除了加拿大、瑞士与英国等国家之外，各国家水工建筑物的抗震设防水准都参考了ICOLD（国际大坝协会）要求，一般采用OBE（运行基本地震）与SEE（安全评价地震）两级设防。我国现行规范中针对抗震设防类别为甲类的建筑物进行两级设防，即除按设计地震动峰值加速度进行抗震设计外，尚应对其在遭受场址最大可信地震时不发生库水失控下泄的灾变安全裕度进行专门论证，根据现行《水工建筑物抗震技术标准》GB51247，抗震设防类别为甲类的建筑物仅包括场地基本烈度≥VI度的1级雍水建筑物和重要泄水建筑物，而渡槽与其他水工建筑物抗震设计一般采用了设计地震单级设防，即最大设计地震（MDE）一级设防标准。
2.2 公路、铁路行业桥梁建筑物抗震设防水准
我国公路行业、铁路行业针对桥梁分别出台了《公路桥梁抗震设计细则》、《铁路桥梁抗震设计规范》，其基本规定、抗震分析、计算及设计等基本类似。以公路桥梁抗震设计细则为例，从我国目前具体情况出发，考虑公路桥梁重要性和在抗震救灾中的重要作用，对不同桥梁要求不同的抗震安全度，将公路桥梁分为A类、B类、C类、D类四个抗震设防类别，并按抗震设防类别确定不同的设防标准和设防目标，A类抗震设防类别最高，B~D类要求依次降低。A~C类桥梁采用两水准抗震设防，即E1地震作用（工程场地重现期较短的地震作用、频遇地震）和E2地震作用（工程场地重现期较长的地震作用、罕遇地震），针对不同地震工况，做到“小震不坏、中震可修、大震不垮”。
具体针对A、B类桥梁，在E1地震作用下，震后结构可正常使用，结构总体变形在线弹性范围内，并基本无损伤；在E2地震作用下，A类桥梁震后要求一般无需进行修复或简单修复后即可正常使用，可发生局部轻微损伤，B类桥梁震后一般要求经临时加固后可供维持应急交通使用、结构不致倒塌或产生严重的结构损伤，结构强度不能出现大幅降低，针对桥墩，不允许其进入塑性状态，其抗弯承载力降低幅度不超过20%。
2.3 不同行业桥跨建筑物抗震设防水准比较
根据已有大型灌区及引调水工程渡槽建筑物，采用预应力简支结构时，如向家坝灌区会诗沟渡槽，单跨跨度可达40m，槽墩最大架空70m，；采用连续刚构结构时，最大跨度可达180m，最大槽墩高度96m，如黔中水利工程草地坡渡槽、徐家湾渡槽。
以向家坝灌区会诗沟渡槽为例，场地基本烈度Ⅶ度，建筑物级别为1级（2级提为1级），根据《水工建筑物抗震技术标准》及工程初设批复，其水平向设计地震动峰值加速度代表值的概率水准取50年内超越概率P50为0.1（重现期475年）。参照《公路桥梁抗震设计细则》，会诗沟渡槽可类比B类桥梁，E1地震重现期为75年，E2地震重现期为1000年。根据上述对比可知，按《水工建筑物抗震技术标准》最大设计地震（MDE）考虑，设计地震重现期为475年，介于按公路桥梁抗震细则B类桥梁相应的E1地震（重现期75年）和E2地震（重现期1000年）之间。
综上，建议大型渡槽，尤其大流量、大跨度、高架空渡槽，其抗震设防在按《水工建筑物抗震技术标准》考虑最大设计地震为设计设防地震基础上，尚可参照公路、铁路、城市桥梁相关抗震规程、规范复核其E2地震作为设防参考。
3渡槽的抗震设计
我们还应了解到渡槽建筑物结构对地震响应的复杂性特点，明确结构材料的塑性性能，对渡槽建筑物动力情况展开分析，统一模拟条件，确保分析结果与现实情况之前的差异缩小。按照国家提出的行业设计规范，通过拟静力方法展开水工建筑物的抗震设计，同时将其与有限元法动力计算相结合，实现对水工建筑物抗震性能展开综合性判断。针对1级渡槽，动力计算应建立地基、渡槽整体模型，采用动力时程分析法计算。
针对渡槽抗震设计，除按相关规程规范对渡槽进行动力工况下的强度和变形验算外，还可参照公路、铁路桥梁规程规范，对渡槽槽身、槽墩进行延性抗震设计，即允许渡槽发生塑性变形，不仅用强度作为衡量结构性能的指标，同时要校核构件的变形能力是否满足要求。采用延性构件设计，抗震设计有意通过局部塑性变形来耗散地震能量，使构件能承受地震作用下多个循环的弹塑性变形而强度不发生显著退化。
建议对关键部位进行能力保护设计，即为保证延性抗震设计渡槽在地震工况下，可能出现塑性铰的桥墩和非塑性铰区、基础、上部结构等构件不发生塑性变形和剪切破坏，同时桥墩塑性铰区域也不能发生剪切破坏，对上述部位和构件进行加强设计。
4.结语：
综上所述，大型灌区及引调水工程渡槽抗震设计中，应严格按照水利行业相关抗震规范进行计算、设计。同时渡槽也是桥跨结构，其抗震设防级别、结构计算、抗震措施、细节设计也可参考公路、铁路、城市桥梁相关抗震规程规范，互为补充，完善设计，确保渡槽在地震工况下结构安全。
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