新公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則講解-1

1、Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.新公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則講解北京邁達(dá)斯技術(shù)有限公司Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.主要內(nèi)容1 橋梁震害以及原因與啟示 89規(guī)范局限性以及新規(guī)范要點(diǎn) 新規(guī)范基本要求234 地震作用56 抗震分析 強(qiáng)度與變形驗(yàn)算7 總結(jié)Copyright 2000-2003 MIDAS Information

2、 Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害落梁破壞u 廟子坪大橋采用板式橡膠支座，梁體直接擱置在支座上。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害u 百花大橋小半徑曲線橋、橋墩剛度變化大Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害Copyright 2000-2007MIDAS Info

3、rmation Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害墩柱破壞汶川地震中的百花大橋Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害基礎(chǔ)破壞Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害支座滑動(dòng)、梁移過大汶川地震中的壽江大橋Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害支座滑動(dòng)、梁移過大汶川地震中的其他橋梁Copyright 2000-20

4、07MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.2橋梁震害原因與啟示支承連接部件失效Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.2橋梁震害原因與啟示橋梁墩柱破壞Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.2橋梁震害原因與啟示基礎(chǔ)破壞Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.2.1新規(guī)范發(fā)布設(shè)計(jì)規(guī)范-01實(shí)施細(xì)則Copyright 2000-2

5、007MIDAS Information Technology Co., Ltd.公路橋梁抗震設(shè)計(jì)2008-10-01實(shí)施鐵路工程抗震2006-122.2 89規(guī)范局限性Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd. 采用的設(shè)防水準(zhǔn)均為50年基準(zhǔn)期10%超越概率，重要結(jié)構(gòu)物的 設(shè)防等級(jí)用重要性系數(shù)來體現(xiàn)。 單一水準(zhǔn)設(shè)防，采用基于強(qiáng)度一階段設(shè)計(jì)；彈性地震力采用綜 合影響系數(shù)折減考慮結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性的性能。2.2 89規(guī)范局限性采用綜合影響系數(shù)考慮結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性（延性），但塑性鉸保證延性的細(xì)節(jié)構(gòu)造不明確，綜合影響系數(shù) 取值模糊并且明顯不

6、合理。對(duì)于墩柱抗剪、基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)和驗(yàn)算沒有規(guī)定，實(shí) 際應(yīng)用時(shí)存在錯(cuò)誤，沒有引入能力保護(hù)設(shè)計(jì)的思想。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.2.3新規(guī)范要點(diǎn)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(jì)的原則和要點(diǎn)。取消了綜合影響系數(shù)：采用兩水平設(shè)防，兩階段設(shè)計(jì)，并給出 了明確的性能目標(biāo)。u 第一階段： E1地震作用下的彈性抗震設(shè)計(jì)；u 第二階段： E2地震作用下的彈塑性抗震設(shè)計(jì)，采用延性抗震設(shè)計(jì)方法， 并引入能力保護(hù)設(shè)計(jì)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(chǎng)地修

7、正系數(shù)；給出了時(shí)程地震波的選用原則。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.2.3新規(guī)范要點(diǎn)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(jì)，增加了局部細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施內(nèi)容。盡可能吸收了美國(guó)、日本現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的理念和方法，吸取了近十年橋梁震害的教訓(xùn)，彌補(bǔ)了89規(guī)范的不足。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.3新規(guī)范基本要求 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)防目標(biāo)：采用兩水平設(shè)防、兩階段設(shè)計(jì)的思想，取消綜合影 響系數(shù)表3.1.1 各設(shè)防類別

8、橋梁的抗震設(shè)防目標(biāo)Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.3新規(guī)范基本要求橋梁抗震設(shè)防分類Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.3新規(guī)范基本要求 橋梁抗震設(shè)防措施等級(jí)Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.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(jí)公路上的大橋、特大橋，其抗震重要性系數(shù)取B類括號(hào)內(nèi)的值。Copyright 2000-2007

9、MIDAS Information Technology Co., Ltd.3新規(guī)范基本要求 確定地震作用基本要求 按照規(guī)范取值，按E1和E2地震重要性系數(shù)乘設(shè)計(jì)基本地震動(dòng) 加速度峰值A(chǔ)表3.2.2抗震設(shè)防烈度和水平向設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)加速度值A(chǔ) 地震安全性評(píng)價(jià)Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.抗震設(shè)防烈度6789A0.05g0.10（0.15）g0.20（0.3）g0.40g5地震作用 5.1 一般規(guī)定u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。

10、設(shè)防烈度為8度和9度時(shí)的拱式結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)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(shí)，應(yīng)同 時(shí)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(shí)考慮三個(gè)正交方向的地震作 用時(shí)，可分別單獨(dú)計(jì)算各方向地震作用產(chǎn)生的最大效應(yīng)，uu然后組合。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.5地震作用u 當(dāng)采用時(shí)程分析法時(shí)，應(yīng)同時(shí)輸入三個(gè)方向分量的一組地震動(dòng) 時(shí)程計(jì)算地震作用效應(yīng)。u 進(jìn)行直線橋梁地震反應(yīng)分析時(shí)，可分別考慮沿順橋向和橫橋向 兩個(gè)水平方向地震輸入。u 進(jìn)行曲線橋梁地震反應(yīng)分析時(shí)

11、，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(jì)加速度反應(yīng)譜、設(shè)計(jì)地震動(dòng)時(shí)程和設(shè)計(jì)地震動(dòng)功譜表達(dá)。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.5地震作用 5.2 設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜 水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜SSmaxSmax (5.5T + 0.45)T T(T/T )maxgg0T(s)0.1Tg10給出的是S譜值，不同于原來的動(dòng)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Copyright 2000-2007MIDAS Informat

12、ion Technology Co., Ltd.5地震作用 公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 004-89）中給出動(dòng)力放大系數(shù)譜b = maxu&gmax 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50011-2001）中給出水平地震影響系數(shù) 譜a = kb = max maxgu&gmaxCopyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.u&g + u&u&gu&g + u&5地震作用 水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜最大值Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.5地震作用 場(chǎng)地特征周期T

13、g場(chǎng)地特征周期Tg，按場(chǎng)址位置在中國(guó)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖上讀取后，根據(jù)場(chǎng)地類別，按下表取值。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.5地震作用 阻尼調(diào)整系數(shù)Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.5地震作用 豎向設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜 豎向設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜由水平設(shè)計(jì)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(chǎng)地的R=0.65 土層場(chǎng)地的Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co.

14、, Ltd.5地震作用 5.3 地震動(dòng)時(shí)程 做過地震安全性評(píng)價(jià)的橋址，設(shè)計(jì)地震動(dòng)時(shí)程要根據(jù)專門的工程場(chǎng)地 地震安全性評(píng)價(jià)的結(jié)果確定。 未作地震安全性評(píng)價(jià)的橋址，可根據(jù)本細(xì)則設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜，合成與其兼容的設(shè)計(jì)加速度時(shí)程；也可選用與設(shè)計(jì)地震震級(jí)、距離大體相近的實(shí)際地震動(dòng)加速度記錄，通過時(shí)域方法調(diào)整，使其反應(yīng)譜與本細(xì)則設(shè) 計(jì)加速度反應(yīng)譜兼容。 為考慮地震動(dòng)的隨機(jī)性，設(shè)計(jì)加速度時(shí)程不得少于三組（條），且應(yīng) 保證任意二時(shí)程間由下式定義的相關(guān)系數(shù)的值小于0.1Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.6抗震分析6.1 一般規(guī)定適用范

15、圍：常規(guī)橋梁?jiǎn)慰缈鐝讲怀^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%。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.6抗震分析Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.6抗震分析表6.1.4 橋梁抗震分析可采用的計(jì)算方法表中：TH：代表線性和非線性時(shí)程計(jì)算方法SM：?jiǎn)文B(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Copyright 2000-2007MIDAS Information

16、 Technology Co., Ltd.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/MMTH6抗震分析截面特性取值 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(jì)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(jì)算， 但其他構(gòu)件抗彎剛度仍按毛截面計(jì)算。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.6抗震分析6.2 梁橋延性抗震設(shè)計(jì)Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology

17、 Co., Ltd.6抗震分析Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.6抗震分析6.3 建模原則u 單元質(zhì)量可采用集中質(zhì)量代表；墩柱和梁體的單元?jiǎng)澐謶?yīng)反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際動(dòng)力特性；u 支座單元應(yīng)反映支座的力學(xué)特性u(píng) 混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比可取為0.05；進(jìn)行時(shí)程分析時(shí)，可采用瑞利阻尼u 計(jì)算模型應(yīng)考慮相鄰結(jié)構(gòu)和邊界條件的影響。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.6抗震分析Copyright 2000-2007MIDAS Information Techn

18、ology Co., Ltd.6抗震分析p(t) =- mu&g (t)+)彈性力阻尼力慣性力fS = kufD = cu&fI = mu&Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.cu&(t)ku(t)mu&(t6抗震分析mu& + cu& + ku=- mu&gu(t) = uC(t)+ uP (t)二階線性微分方程u(t) = Acoswnt + Bsinwnt + p0 / k將外荷載視為由時(shí)間間隔非常短的沖擊荷載組成的結(jié)構(gòu)反應(yīng)為對(duì)各沖擊荷載反應(yīng)之和 Total ResponseCopyright 2000-200

19、7MIDAS Information Technology Co., Ltd.Response to impulse tResponse to impulse 2u 杜哈梅積分Response to impulse 1u 經(jīng)典解法6抗震分析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-b 法 、Wilson- q 法不同參數(shù)對(duì)應(yīng)的逐步積分法Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.u 數(shù)值方法6抗震分析6.4 反應(yīng)譜法Copyright 2000-2007MIDAS Information

20、Technology Co., Ltd.6抗震分析 uSRSS方法組合 uCQC方法組合Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.6抗震分析6.5 時(shí)程分析方法地震動(dòng)三要素Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.振幅頻譜持續(xù)時(shí)間6抗震分析Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd. 在E1地震作用下，線性時(shí)程法的計(jì)算結(jié)果不應(yīng)小于反 應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80%。 時(shí)程分析的最終結(jié)果，當(dāng)采

21、用3組時(shí)程波計(jì)算時(shí)，應(yīng) 取3組計(jì)算結(jié)果的最大值；當(dāng)采用7組時(shí)程波計(jì)算時(shí)， 可取7組結(jié)果的平均值。6抗震分析反應(yīng)譜法時(shí)程分析法Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.u 優(yōu)點(diǎn)：適用于線性和非線性的情況；給出隨時(shí)間變化的結(jié)構(gòu)反應(yīng)；u 缺點(diǎn)：地震波有隨機(jī)性，計(jì)算結(jié)果也帶有隨機(jī)性；和其他工況組合時(shí)麻煩一些。u 優(yōu)點(diǎn)：帶有統(tǒng)計(jì)特性；給出結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的最大值；u 缺點(diǎn)：目前只適用于線性分析；各振型都是取最大值計(jì)算的；6抗震分析6.8 能力保護(hù)構(gòu)件計(jì)算Copyright 2000-2007MIDAS Information Techn

22、ology Co., Ltd.7強(qiáng)度與變形驗(yàn)算7.1 一般規(guī)定Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.7強(qiáng)度與變形驗(yàn)算7.3 B類、C類橋梁抗震強(qiáng)度驗(yàn)算Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.7強(qiáng)度與變形驗(yàn)算 墩柱塑性鉸區(qū)域沿順橋向和橫橋向的斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.7強(qiáng)度與變形驗(yàn)算7.4 B類、C類橋梁墩柱的變形驗(yàn)算E2地震作用下，一般情況應(yīng)驗(yàn)算潛在塑性鉸區(qū)域沿順橋向和橫橋向的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力，但對(duì)于規(guī)則橋梁，驗(yàn)算橋墩 墩頂?shù)奈灰?，?duì)于高寬比小于2.5的矮墩，驗(yàn)算強(qiáng)度。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.7強(qiáng)度與變形驗(yàn)算 E2地震作用下，橋墩潛在塑性鉸區(qū)