新公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則講解-1

1、新公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則講解-1新公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則講解-1新公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)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(dòng)、梁體位移過(guò)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(dòng)、梁體位移過(guò)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(jì)規(guī)范2006-12-01實(shí)施公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則2008-10-01實(shí)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(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(lái)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。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合理。對(duì)于墩柱抗剪、基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)和驗(yàn)算沒(méi)有規(guī)定，實(shí)際應(yīng)用時(shí)存在錯(cuò)誤，沒(méi)有引入能力保護(hù)設(shè)計(jì)的思想。2.2

3、 89規(guī)范局限性2.3 新規(guī)范要點(diǎn)主要適用于單跨跨徑不超過(guò)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)。第一階段： E1地震作用下的彈性抗震設(shè)計(jì)；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)地修正系數(shù)；給出了時(shí)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(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

4、震害的教訓(xùn)，彌補(bǔ)了89規(guī)范的不足。2.3 新規(guī)范要點(diǎn) 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)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(biāo)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(jí)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。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(jì)基本地震動(dòng)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(jì)基本地震動(dòng)加速度峰

5、值A(chǔ)地震安全性評(píng)價(jià)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(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)，然后組合。5.1 一般規(guī)定5 地震作用當(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)。進(jìn)行直線橋梁地震反應(yīng)分析時(shí)，可分別考慮沿

6、順橋向和橫橋向兩個(gè)水平方向地震輸入。進(jìn)行曲線橋梁地震反應(yīng)分析時(shí)，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)。給出的是S譜值，不同于原來(lái)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5 地震作用水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜10T(s)0.1Tg0SmaxS5.2 設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜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 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 5 地震作用水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜

7、最大值5 地震作用場(chǎng)地特征周期Tg 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。5 地震作用阻尼調(diào)整系數(shù)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5 地震作用做過(guò)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(mén)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，合成及其兼容的設(shè)計(jì)加速度時(shí)程；也可選用及設(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(guò)時(shí)域方法調(diào)整，使其反應(yīng)譜及本細(xì)則設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜兼容。

8、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0.15.3 地震動(dòng)時(shí)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(guò)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(guò)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(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)譜和功率譜方法表6.1.4 橋梁抗震分析可采用的計(jì)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(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。6 抗震分析6.2 梁橋延性抗震設(shè)計(jì)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?jiǎng)澐謶?yīng)反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際動(dòng)力特性；支座單元應(yīng)反映支座的力學(xué)特性混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比可取為0.05；進(jìn)行時(shí)程分析時(shí)，可采用瑞利阻尼計(jì)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(shí)間間隔非常短的沖擊荷載組成的結(jié)構(gòu)

10、反應(yīng)為對(duì)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(duì)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(shí)間6 抗震分析6.5 時(shí)程分析方法地震動(dòng)三要素時(shí)程分析的最終結(jié)果，當(dāng)采用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

11、分析在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%。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；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 抗震分析反應(yīng)譜法時(shí)程分析法優(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)；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。6 抗震分析6.8 能力保護(hù)構(gòu)件計(jì)算7 強(qiáng)度及變形驗(yàn)算7.1 一般規(guī)定7.3 B類、C類橋梁抗震強(qiáng)度驗(yàn)算7 強(qiáng)度及變形驗(yàn)算7 強(qiáng)度及變形驗(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7.4 B類、C類橋梁墩柱的變形驗(yàn)算7 強(qiáng)度及變形驗(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。7 強(qiáng)度及變形驗(yàn)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(dòng)應(yīng)滿足：7 強(qiáng)度及變形驗(yàn)算等效屈服曲率、極限破壞狀態(tài)的曲率7 強(qiáng)度及變形驗(yàn)算E2地震作用下，規(guī)則橋