新公路橋梁抗震設(shè)計細則講解-1

1、新公路橋梁抗震設(shè)計細則講解-1新公路橋梁抗震設(shè)計細則講解-1新公路橋梁抗震設(shè)計細則講解-1Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.主要內(nèi)容1.1 橋梁震害 落梁破壞廟子坪大橋 采用板式橡膠支座，梁體直接擱置在支座上。1.1 橋梁震害百花大橋 小半徑曲線橋、橋墩剛度變化大1.1 橋梁震害1.1 橋梁震害1.1 橋梁震害 墩柱破壞汶川地震中的百花大橋1.1 橋梁震害 基礎(chǔ)破壞1.1 橋梁震害 支座滑動、梁體位移過大汶川地震中的壽江大橋1.1 橋梁震害汶川地震中的其他橋梁 支座滑動、梁體位移過大1.2 橋梁震害原因及啟示支承

2、連接部件失效 橋梁墩柱破壞1.2 橋梁震害原因及啟示基礎(chǔ)破壞1.2 橋梁震害原因及啟示鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范2006-12-01實施公路橋梁抗震設(shè)計細則2008-10-01實施2.1 新規(guī)范發(fā)布2.2 89規(guī)范局限性采用的設(shè)防水準均為50年基準期10%超越概率，重要結(jié)構(gòu)物的設(shè)防等級用重要性系數(shù)來體現(xiàn)。單一水準設(shè)防，采用基于強度一階段設(shè)計；彈性地震力采用綜合影響系數(shù)折減考慮結(jié)構(gòu)進入塑性的性能。采用綜合影響系數(shù)考慮結(jié)構(gòu)進入塑性（延性），但塑性鉸保證延性的細節(jié)構(gòu)造不明確，綜合影響系數(shù)取值模糊并且明顯不合理。對于墩柱抗剪、基礎(chǔ)抗震設(shè)計和驗算沒有規(guī)定，實際應(yīng)用時存在錯誤，沒有引入能力保護設(shè)計的思想。2.2

3、 89規(guī)范局限性2.3 新規(guī)范要點主要適用于單跨跨徑不超過150m的混凝土梁橋、圬工或混凝土拱橋，大跨徑橋梁只給出抗震設(shè)計的原則和要點。取消了綜合影響系數(shù)：采用兩水平設(shè)防，兩階段設(shè)計，并給出了明確的性能目標。第一階段： E1地震作用下的彈性抗震設(shè)計；第二階段： E2地震作用下的彈塑性抗震設(shè)計，采用延性抗震設(shè)計方法， 并引入能力保護設(shè)計原則。地震作用部分的修訂，反應(yīng)譜周期到10秒，并給出了場地修正系數(shù)；給出了時程地震波的選用原則。增加了橋梁抗震分析建模原則和抗震分析方法。增加橋梁減隔震設(shè)計，增加了局部細節(jié)設(shè)計和抗震構(gòu)造措施內(nèi)容。盡可能吸收了美國、日本現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范的理念和方法，吸取了近十年橋梁

4、震害的教訓，彌補了89規(guī)范的不足。2.3 新規(guī)范要點 抗震設(shè)防標準設(shè)防目標：采用兩水平設(shè)防、兩階段設(shè)計的思想，取消綜合影響系數(shù)3 新規(guī)范基本要求表3.1.1 各設(shè)防類別橋梁的抗震設(shè)防目標3 新規(guī)范基本要求 橋梁抗震設(shè)防分類橋梁抗震設(shè)防措施等級3 新規(guī)范基本要求表3.1.4-2 各類橋梁的重要性系數(shù)Ci注：高速公路和一級公路上的大橋、特大橋，其抗震重要性系數(shù)取B類括號內(nèi)的值。3 新規(guī)范基本要求表3.2.2 抗震設(shè)防烈度和水平向設(shè)計基本地震動加速度值A(chǔ)抗震設(shè)防烈度6789A0.05g0.10（0.15）g0.20（0.3）g0.40g按照規(guī)范取值，按E1和E2地震重要性系數(shù)乘設(shè)計基本地震動加速度峰

5、值A(chǔ)地震安全性評價3 新規(guī)范基本要求 確定地震作用基本要求5 地震作用橋梁結(jié)構(gòu)地震作用考慮的原則一般情況下，公路橋梁可只考慮水平向地震作用，直線橋可分別考慮順橋向和橫橋向的地震作用。設(shè)防烈度為8度和9度時的拱式結(jié)構(gòu)、長懸臂橋梁結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)，以及豎向作用引起的地震效應(yīng)很重要時，應(yīng)同時考慮順橋向X、橫橋向Y和豎向Z的地震作用。 地震作用分量組合采用反應(yīng)譜法或功率譜法同時考慮三個正交方向的地震作用時，可分別單獨計算各方向地震作用產(chǎn)生的最大效應(yīng)，然后組合。5.1 一般規(guī)定5 地震作用當采用時程分析法時，應(yīng)同時輸入三個方向分量的一組地震動時程計算地震作用效應(yīng)。進行直線橋梁地震反應(yīng)分析時，可分別考慮沿

6、順橋向和橫橋向兩個水平方向地震輸入。進行曲線橋梁地震反應(yīng)分析時，可分別沿相鄰兩橋墩連線方向和垂直于連線水平方向多方向地震輸入，以確定最不利地震水平輸入方向。 地震作用可以用設(shè)計加速度反應(yīng)譜、設(shè)計地震動時程和設(shè)計地震動功譜表達。給出的是S譜值，不同于原來的動力放大系數(shù)beta譜值最大周期10秒大于Tg段都是以1/T的斜率下降5 地震作用水平設(shè)計加速度反應(yīng)譜10T(s)0.1Tg0SmaxS5.2 設(shè)計加速度反應(yīng)譜5 地震作用 公路工程抗震設(shè)計規(guī)范（JTJ 004-89）中給出動力放大系數(shù)譜 建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB 50011-2001）中給出水平地震影響系數(shù) 譜 5 地震作用水平設(shè)計加速度反應(yīng)譜

7、最大值5 地震作用場地特征周期Tg 場地特征周期Tg，按場址位置在中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖上讀取后，根據(jù)場地類別，按下表取值。5 地震作用阻尼調(diào)整系數(shù)5 地震作用豎向設(shè)計加速度反應(yīng)譜豎向設(shè)計加速度反應(yīng)譜由水平設(shè)計加速度反應(yīng)譜乘以下式給出的豎向/水平譜比函數(shù)R基巖場地的 R=0.65土層場地的5 地震作用做過地震安全性評價的橋址，設(shè)計地震動時程要根據(jù)專門的工程場地地震安全性評價的結(jié)果確定。未作地震安全性評價的橋址，可根據(jù)本細則設(shè)計加速度反應(yīng)譜，合成及其兼容的設(shè)計加速度時程；也可選用及設(shè)計地震震級、距離大體相近的實際地震動加速度記錄，通過時域方法調(diào)整，使其反應(yīng)譜及本細則設(shè)計加速度反應(yīng)譜兼容。

8、為考慮地震動的隨機性，設(shè)計加速度時程不得少于三組（條），且應(yīng)保證任意二時程間由下式定義的相關(guān)系數(shù)的值小于0.15.3 地震動時程6 抗震分析 適用范圍：常規(guī)橋梁6.1 一般規(guī)定單跨跨徑不超過150m的混凝土梁橋、圬工或混凝土拱橋等常規(guī)橋梁的抗震分析，墩高不超過40m，墩身第一階振型有效質(zhì)量大于60%。6 抗震分析地震作用B類C類D類規(guī)則非規(guī)則規(guī)則非規(guī)則規(guī)則非規(guī)則E1SM/MMMM/THSM/MMMM/THSM/MMMME2SM/MMTHSM/MMTH表中：TH：代表線性和非線性時程計算方法 SM：單模態(tài)反應(yīng)譜和功率譜方法 MM：多模態(tài)反應(yīng)譜和功率譜方法表6.1.4 橋梁抗震分析可采用的計算方法

9、6 抗震分析 截面特性取值6 抗震分析E1地震作用下，常規(guī)橋梁的所有構(gòu)件抗彎剛度均按毛截面計算。E2地震作用下，延性構(gòu)件的有效截面抗彎剛度應(yīng)按下式計算，但其他構(gòu)件抗彎剛度仍按毛截面計算。6 抗震分析6.2 梁橋延性抗震設(shè)計6 抗震分析單元質(zhì)量可采用集中質(zhì)量代表；墩柱和梁體的單元劃分應(yīng)反映結(jié)構(gòu)的實際動力特性；支座單元應(yīng)反映支座的力學特性混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比可取為0.05；進行時程分析時，可采用瑞利阻尼計算模型應(yīng)考慮相鄰結(jié)構(gòu)和邊界條件的影響。6 抗震分析6.3 建模原則6 抗震分析慣性力阻尼力 彈性力 6 抗震分析經(jīng)典解法 二階線性微分方程杜哈梅積分 將外荷載視為由時間間隔非常短的沖擊荷載組成的結(jié)構(gòu)

10、反應(yīng)為對各沖擊荷載反應(yīng)之和Response to impulse 1Response to impulse 2Response to impulse Total Response6 抗震分析數(shù)值方法 可適用于線性和非線性領(lǐng)域中心差分法 、常加速度法、線性加速度法 Newmark- 法 、Wilson- 法 不同參數(shù)對應(yīng)的逐步積分法 6 抗震分析6 抗震分析6.4 反應(yīng)譜法SRSS方法組合CQC方法組合6 抗震分析振幅頻譜持續(xù)時間6 抗震分析6.5 時程分析方法地震動三要素時程分析的最終結(jié)果，當采用3組時程波計算時，應(yīng)取3組計算結(jié)果的最大值；當采用7組時程波計算時，可取7組結(jié)果的平均值。6 抗震

11、分析在E1地震作用下，線性時程法的計算結(jié)果不應(yīng)小于反應(yīng)譜法計算結(jié)果的80%。優(yōu)點：帶有統(tǒng)計特性；給出結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的最大值；缺點：目前只適用于線性分析；各振型都是取最大值計算的；6 抗震分析反應(yīng)譜法時程分析法優(yōu)點：適用于線性和非線性的情況；給出隨時間變化的結(jié)構(gòu)反應(yīng)；缺點：地震波有隨機性，計算結(jié)果也帶有隨機性；和其他工況組合時麻煩一些。6 抗震分析6.8 能力保護構(gòu)件計算7 強度及變形驗算7.1 一般規(guī)定7.3 B類、C類橋梁抗震強度驗算7 強度及變形驗算7 強度及變形驗算 墩柱塑性鉸區(qū)域沿順橋向和橫橋向的斜截面抗剪強度驗算7.4 B類、C類橋梁墩柱的變形驗算7 強度及變形驗算 E2地震作用下，一般情況應(yīng)驗算潛在塑性鉸區(qū)域沿順橋向和橫橋向的塑性轉(zhuǎn)動能力，但對于規(guī)則橋梁，驗算橋墩 墩頂?shù)奈灰?，對于高寬比小?.5的矮墩，驗算強度。7 強度及變形驗算E2地震作用下，橋墩潛在塑性鉸區(qū)域沿順橋向和橫橋向的塑性轉(zhuǎn)動應(yīng)滿足：7 強度及變形驗算等效屈服曲率、極限破壞狀態(tài)的曲率7 強度及變形驗算E2地震作用下，規(guī)則橋