抗震中文版抗8-典尚設(shè)計(jì)

1、8 章 減震設(shè)一般是否采用減震設(shè)計(jì)必須從平時(shí)和 時(shí)兩方面來研究7.6 節(jié)規(guī)定的土質(zhì)常數(shù)在抗震下部結(jié)構(gòu)的柔性大、原來固有周期長的的 時(shí)支座產(chǎn)生負(fù)反得到提高和 力的分散為重點(diǎn)，不謀求過度的長周期化。結(jié)構(gòu) 時(shí)位移的增大不會給橋的性能帶來壞影響。另外，采用有周期的 2 倍以上。解說在以前的抗震設(shè)計(jì)篇(平成 2 年 2 月)中，作為“期待減低地采用減震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)物的抗震設(shè)計(jì)，因定義方法不同包含的范很廣，在此以同時(shí)滿足以下 3 個(gè)條件的情況為對在此，以采用滿足上述3條件的隔震器與阻尼器為一體的橡膠上述以外，還有活動(dòng)控制(active control)、半活動(dòng)控制等各種各樣的新技術(shù)正在開發(fā)，關(guān)于這些，將在第

2、 14 章中論及。根據(jù)橋的結(jié)構(gòu)條件、基礎(chǔ)周圍的地基條件等，有適合減震設(shè)計(jì)的情況也有不適合的情況?；A(chǔ)周圍地基的時(shí)穩(wěn)定性會給橋的抗震性帶來很大影響。減震設(shè)計(jì)是使上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)間或者基礎(chǔ)與橋墩墩身間柔性地結(jié)合，因兩者間容易產(chǎn)生相對位移，以此謀求減低作用于橋的 力。為此，在到基礎(chǔ)周圍地基在時(shí)會變成不穩(wěn)定這一情況第77.6節(jié)中規(guī)定的土質(zhì)常數(shù)在抗震設(shè)計(jì)上為零的土層時(shí)不采用減震設(shè)計(jì)。長的橋，本來下部結(jié)構(gòu)在時(shí)的位移就容易變大、且因長周期化造期長的橋，是指一般假定支撐條件完全固定的時(shí)保有水平抗力法中采用的固有周期在1.0以上的橋。而且，采用減震設(shè)計(jì)必須十分注意不要引起地基與橋的。再者，在減震支座處于受到負(fù)

3、反力的狀態(tài)受到水平方向的力時(shí)，支座的斷裂強(qiáng)度、能量吸收性能等動(dòng)地基堅(jiān)固、基礎(chǔ)周圍地基在時(shí)穩(wěn)下部結(jié)構(gòu)的剛性高、橋的固有周多跨這些都是通過橋的長周期化容易期待減低作用于橋的力的條的位移，同時(shí)能夠比采用一般的橡膠支座更加減低梁所產(chǎn)生的位移。相簡支梁橋減震設(shè)計(jì)的效果一般不明顯。減震設(shè)計(jì)是謀求通過固有周期的增大和衰減性能的提高來減低慣性力。在國外，也有以相當(dāng)短的固有周期來減低設(shè)計(jì)力的例子，但在我國地基條件一般為軟質(zhì)，而且發(fā)生長周期動(dòng)的成分占優(yōu)的規(guī)模大的等條件，對用于時(shí)保有水平抗力法的類型 I的設(shè)計(jì)水平力系數(shù)，反比于固有周期的2/3次方、開始下降的固有周期，對I定為1.4II地基1.6III類地2.0力減

4、少，但上部結(jié)構(gòu)的時(shí)位移增大。因此，試圖通過長周期化來時(shí)，須充分注意要把上部結(jié)構(gòu)的時(shí)位移的增大控制在設(shè)計(jì)上容許的范圍之內(nèi)，切不可過度長周期橋的固有周期，采用減震支座時(shí)原則上取不采用減震支座的2倍以上。這是因?yàn)?，如果上部結(jié)構(gòu)的固有周期與下部結(jié)構(gòu)的固有橋產(chǎn)生的位移主要集中于減震支座。相反，采用減震支座時(shí)的橋的固有周期比不采用減震支座時(shí)的橋的固有周期的2倍更短，變形就有可能不集中于減震支座而集中于下部結(jié)構(gòu)。如果這樣，減震支座就不能有效地發(fā)揮作用，因此設(shè)計(jì)上必須避免這種情況發(fā)生。在此，所謂不采用減震支座時(shí)的橋的固有周期是把所有支座都看作固定支座時(shí)的固有周期。采用減震支座時(shí)的固有周期定為2倍以上是對由時(shí)保

5、有水平抗力法進(jìn)行的抗震設(shè)計(jì)而言，對由系數(shù)法進(jìn)行的抗震設(shè)計(jì)可以不必滿足這一條件。在動(dòng)的持續(xù)期內(nèi)穩(wěn)定地發(fā)揮作用梁之間等主要結(jié)構(gòu)物間就會出現(xiàn)空隙的問題。減震設(shè)計(jì)中，以支座產(chǎn)生的與8.4.3規(guī)定的減震支座的設(shè)計(jì)位移相當(dāng)?shù)奈灰茷榍疤?，梁要能夠允許僅此程度的位移。因此，原則上最好在梁端設(shè)置8.7.2會成為過大的結(jié)構(gòu)，有時(shí)就會產(chǎn)生管理、行走性能、振動(dòng)及噪音1) 盡量不設(shè)置一個(gè)橋墩支撐兩個(gè)上部結(jié)構(gòu)的這樣的橋2) 和橋臺即使產(chǎn)生大的變形，采用能吸收變形的伸縮裝置和橋臺，要力求在時(shí)具有實(shí)質(zhì)的空隙。其次，在一個(gè)橋墩上設(shè)置兩個(gè)上部結(jié)構(gòu)的時(shí)，為了不使梁端部的兩個(gè)設(shè)計(jì)振動(dòng)單元的相互產(chǎn)生壞影響，必須注意不要使兩減震45系采

6、用減震設(shè)計(jì)時(shí)的落梁防止系統(tǒng)除了遵照第 13 8.7(4) 以分散減低基于 8.3 解說規(guī)定減震設(shè)計(jì)應(yīng)合并使用系數(shù)法和時(shí)保有水平抗力法進(jìn)行。但是減震支座的設(shè)計(jì)要以時(shí)保有水平抗力法進(jìn)行。這是因?yàn)椋瑴p震橋中，減震支座是在期望減低力方面特別重要的結(jié)構(gòu)要素，在大部分情況下支座特性由時(shí)保有水平抗力法所決定。8.2.1減震設(shè)計(jì)的流中反映出解析結(jié)果。而且，在進(jìn)行動(dòng)態(tài)解析時(shí)，遵照第6的規(guī)定，如設(shè)計(jì)中設(shè)想的，減震支座提高其次，一般地在減震橋的情況，以減震支座的變形為中心的 1 8.2.1 減震設(shè)計(jì)的采用減震設(shè)計(jì)時(shí)，除了考慮第 13 章規(guī)定的落梁還要考慮減震橋的振動(dòng)特性，遵照8.7的規(guī)定，要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究(4) 也

7、要考慮使用減震支座僅作為時(shí)水平力分散支座的情況。不進(jìn)行減震設(shè)計(jì)時(shí)，使橋的固有周期長周期化，作為減震支座，不能 節(jié)規(guī)定的減震橋的衰減常數(shù)的設(shè)計(jì)水平力系數(shù)的規(guī)定算系數(shù)法中采用的設(shè)計(jì)水力系數(shù)kh按照4.1時(shí)保有水平抗力法中采用的等力系根據(jù)式(8.3.1)算出。但是，根據(jù)式(8.3.1)算出的值不能低于 3.5節(jié)規(guī)定的地區(qū)修正系數(shù)cz 的乘積，而根據(jù)式(8.3.2)算出值，對于時(shí)保有水平抗力法III動(dòng)0.30.6k2m khcm cE式中時(shí)保有水平抗力法中采用的減震橋的等效水平震力系數(shù)(取小數(shù)點(diǎn)后兩khcm：應(yīng)時(shí)保有水平抗力法的減震橋的設(shè)計(jì)水力系數(shù)(取小數(shù)點(diǎn)時(shí)保有水平抗力法中采用的設(shè)計(jì)水平數(shù)，遵照 5

8、.3.2 節(jié)的規(guī)定。力cE8.6 節(jié)的規(guī)定算出的減震橋的衰減h的正系數(shù)，取表-8.3.1 的值m： 采用減震設(shè)計(jì)時(shí)的橋墩的容許8.3 用于減震設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)水表-8.3.1 基于減震橋的衰減常數(shù)h的修正系h0.1 h0.12 hh (3) m =式中m：為了算出采用減震設(shè)計(jì)時(shí)的橋墩的容許塑性率的安全系數(shù)：算出橋墩的容許塑性率時(shí)的安全系數(shù)，對于鋼筋混凝土橋墩及充填混凝土的鋼制橋墩，分別根據(jù)9.210.2節(jié)的規(guī)定。解說規(guī)定了用于系數(shù)法的設(shè)計(jì)水平力系數(shù)。由系數(shù)法進(jìn)行減震設(shè)計(jì)不進(jìn)行基于(2)項(xiàng)規(guī)定的橋的衰減常數(shù)h的修正。其理由為，在減震設(shè)計(jì)中，把握受到強(qiáng)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)特性很重要，基于在這種條件下的減震橋的振動(dòng)

9、特性來減低力是用根據(jù)時(shí)保有水平抗力法的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行的。在設(shè)計(jì)振動(dòng)單元中，地基種類變化時(shí)的處理按照 3.3.3 節(jié)的規(guī)定進(jìn)行。根據(jù) 5.3 節(jié)的規(guī)定規(guī)定了用于時(shí)保有水平抗力法的等效 水平力系數(shù) khem。等效水平力系數(shù) khem，依據(jù)橋墩的容許塑性率，以每個(gè)用于 5.3.2 節(jié)規(guī)定的時(shí)保有水平抗力法的 I 類及 II 類的設(shè) 計(jì)水平力系數(shù) khcm 求出。在算出設(shè)計(jì)水平力系數(shù) khcm時(shí)，要考慮基于減震橋的衰減常數(shù) h的修正系數(shù) cE，而修正系數(shù) cE 則根據(jù)8.6的規(guī)定算出的減震橋的衰減常數(shù)h ，由表-8.3.1出。的等效水平力系數(shù)的處理遵照 3.3.3 節(jié)的規(guī)定。使用這樣求出的等效水平力系數(shù)

10、，依照5.1節(jié)的規(guī)定，以1在此，時(shí)保有水平抗力法中采用的減震橋的等效水平力系數(shù)的下限值之所以取0.4cZ 是因?yàn)榭紤]到如5.3.2解說所示那樣因長周期化而使等效水平力系數(shù)不要變得過小。在算出橋墩的容許塑性率時(shí)，之所以采用式(8.3.3)的安全減震設(shè)計(jì)(1)(1) 8.3(2)遵照 12.2 須控制在 8.4.3 節(jié)規(guī)定的減震支座的設(shè)計(jì)位移的10%(2) 8.68.3(2)解說據(jù) 8.6 節(jié)的規(guī)定求出橋的衰減常數(shù)或者根據(jù) 8.3(2)節(jié)的規(guī)定求出用于減震設(shè)計(jì)的等效水平力系數(shù)。這樣一系列解析的結(jié)果，規(guī)定減震合理的。因此，為了使等效剛性的差異不對固有周期和時(shí)的響應(yīng)減震支座安全性的判減震支座的設(shè)計(jì)，對

11、于與減震支座的設(shè)計(jì)，對于與 8.3(2)以安全系數(shù)所得值以下。在此，安全系數(shù)設(shè)為 1.2(3) 構(gòu)部分的抗力必須在采用等效水平上力系數(shù)算出的慣性力以解說應(yīng)該規(guī)定根據(jù)時(shí)保有水平抗力法的抗震設(shè)計(jì)中減震支座的安全性判定標(biāo)準(zhǔn)。減震支座的容許剪應(yīng)變在根據(jù)時(shí)保有水平抗力法要在容許值以內(nèi)，對此應(yīng)該進(jìn)行校核。橡膠的斷裂應(yīng)變可參8.4.1具有極大剪切彈性模量的橡膠。另外，采用進(jìn)行特殊配合比設(shè)計(jì)的橡膠材料時(shí)，必須由材料試驗(yàn)來決定物理常數(shù)。8.4.1 彈性橡膠的物理常數(shù)參 下部結(jié)構(gòu)部分的安全性也要校核。遵照 12.3 節(jié)的規(guī)定，對與時(shí)保有 水平抗力法中采用的減震橋的等效水平力系數(shù)khem 相當(dāng)?shù)膽T性力，要控制這些構(gòu)

12、件（的屈服強(qiáng)度）在材料的屈服強(qiáng)度以內(nèi)。這些構(gòu)件的 抗力從容許應(yīng)力算出，可考慮 1.5 的加成系數(shù)。減震支座的設(shè)uBeuBe uB 分別由式ukK系數(shù)法的情況B BKB的情況減震支座的有效設(shè)計(jì)位移減震支座的設(shè)計(jì)位移8.3khem：8.3 節(jié)規(guī)定時(shí)保有水平抗力法中采用的等效水KKB： 為求 uB 的減震支座的等效剛性WU： 減震支座所分擔(dān)水平力的上部結(jié)構(gòu)部分的重量cB解說設(shè)計(jì)，必須假定減震支座產(chǎn)生的位移。在根據(jù)系數(shù)法的設(shè)計(jì)中，與8.3(1)節(jié)規(guī)定的設(shè)計(jì)水平力系數(shù)相當(dāng)?shù)膽T性力作用時(shí)減震裝置產(chǎn)生的位移設(shè)為減震裝置的設(shè)計(jì)位移 uB，在根據(jù)時(shí)保有水平抗力法的設(shè)計(jì)中，把與8.3(2)節(jié)規(guī)定的等效水平力系數(shù)相

13、當(dāng)?shù)膽T性力作用時(shí)減震支座產(chǎn)生的位移設(shè)定為減震裝置的設(shè)計(jì)位移 uB。時(shí)減震支座產(chǎn)生的位移的時(shí)間的變化根據(jù)動(dòng)的特性而變當(dāng)?shù)闹当扰c減震支座產(chǎn)生的最大位移相當(dāng)?shù)闹蹈鼮橹匾Q此為減震支座的有效設(shè)計(jì)位移，規(guī)定如式(8.4.1)。之所以把表示慣性力的非恒定性的修正系數(shù) cB 定為 0.7，是因?yàn)?，為了以等效線性化法表示橋的70%這一程度的響應(yīng)位移相當(dāng)?shù)臏p震支座的等效剛性KB及等效衰減常數(shù)hB是適當(dāng)?shù)臏p震支座的等效剛性及等效衰減常減震支座的等效剛性及等效衰減常數(shù)原則上由式(8.4.3減震支座的等效剛性及等效衰減常數(shù)原則上由式(8.4.3KB F(uBe) F(uBehB KBhB：UBe8.4.3 節(jié)規(guī)定的

14、減震裝置的有效設(shè)計(jì)位移W8.4.1圖-8.4.1 減震支座的等效剛性及等效衰減由減震支座減低力是通過由隔震器的長周期化和由阻尼器的能震支座的水平力與水平位移間的關(guān)系一般為非線性，要通過等效線性化法來表示與減震支座的有效設(shè)計(jì)位移相應(yīng)的減震支座的剛性及衰減常數(shù)。減震的有計(jì)位移， 如84.3所定用數(shù)法時(shí)與采用時(shí)水平抗力法時(shí)得到的值是不同的。減震支座的等效剛性 KB及減震支座的等效衰減常數(shù)hB，對應(yīng)于減震支座的有效設(shè)計(jì)位移 uBe，能得到 3 類值。減震支座的非線性性質(zhì)，如圖-解 8.4.1 所示，一般地以雙直線型KB Qd uBe (解 2Qd uBe Qd / (K2 K1(解B式中uBe (Qd

15、 uBeK2KB減震支座的等效剛性hB：減震支座的等效衰減常Qd8.4.1所示的減震支座的屈服荷載uBe8.4.3 節(jié)規(guī)定的減震裝置的有效設(shè)計(jì)位移K1,K2圖-解 8.4.1所示的減震支1 次，2次剛性8.4.1 減震支座的滯后特減震支座的動(dòng)減震支座的等效剛性必須要控制在根據(jù)減震支座的等效剛性必須要控制在根據(jù) 8.4.4 根據(jù) 8.4.4 節(jié)的規(guī)定算出的值以上進(jìn)行設(shè)計(jì)。減震支座的設(shè)計(jì)必須要做到對通過 8.4.3 減震支座的設(shè)計(jì)必須要做到在 8.4.3 節(jié)規(guī)定時(shí)(5) 解說規(guī)定減震支座的動(dòng)態(tài)特性的指標(biāo)有等效剛性、等效衰減常常數(shù)所決定。在此，減震支座的設(shè)計(jì)應(yīng)該做到，與8.4.4規(guī)定的地震時(shí)保有水平

16、抗力法中采用的減震支座的有效設(shè)計(jì)位移 uBe 相對應(yīng)的減震計(jì)值在此所謂減震支座的等效剛性以及等效衰減常數(shù)，是指由 8.4.3節(jié)規(guī)定的時(shí)保有水平抗力法中采用的減震支座的有效設(shè)計(jì)位移uBe進(jìn)行 10 次正負(fù)反復(fù)加載而求出的等效剛性以及等效衰減常數(shù)的平均值。不要使用特性值特散亂、不能得到穩(wěn)定的滯后曲線的減震支設(shè)計(jì)要做到減震支座的能量吸收能力對因的能量輸入有足夠的寬反復(fù)加載次數(shù)，一般考慮I類設(shè)計(jì)力時(shí)50次，考慮II類地 震力時(shí)15次為目標(biāo)。與的類型相應(yīng)的反復(fù)加載次數(shù)還未能完全搞清，但已知一般如 I 類的動(dòng)那樣由平板境界型的大規(guī)模引起的地 反復(fù)次數(shù)多，而由兵庫縣南部那樣的內(nèi)陸直下型引起的 II 類動(dòng)反復(fù)

17、次數(shù)少?？紤]到賦予支座充分的穩(wěn)定性，估計(jì)因一次地 震的反復(fù)次數(shù)對I類動(dòng)為30次，對II類動(dòng)為78次這樣的 做到在減震支座的設(shè)計(jì)位移 uB 的范圍常保持正值的切線剛度。減震設(shè)計(jì)必須避免產(chǎn)生給后橋的行駛性帶來壞影響的 位移。減震支座回復(fù)至原位置的性能可以根據(jù)由時(shí)保有水平抗力法中使用的減震支座的設(shè)計(jì)位移自然減震支座后使其 振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的位移uBR來表示。減震支座的殘余位移uBR可以8.4.3節(jié)規(guī)定的時(shí)保有水平抗力法中使用的減震支座的設(shè)計(jì)位移 uB 的 于平時(shí)荷載的變動(dòng)，溫度變化等環(huán)境變化或者時(shí)反復(fù)加載等的影響要穩(wěn)定。關(guān)于穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)上應(yīng)該考慮的事項(xiàng)有如下由溫度變化引起的梁的由活載引起的由蠕變及干燥收縮

18、造成固有周期的計(jì)固有周期按照固有周期按照 3.3.2 減震支座作為具有 8.4.4 解說計(jì)算固有周期時(shí)，把橋模型化為如圖-解 8.5.1 所示那樣的框架構(gòu)模型，利用3.3.2解說所示的橡膠支座等的剛性，遵照謀求構(gòu)的彈性要素進(jìn)行模型化。減震支座的約束條件原則上如表-解 8.5.1所示。表示減震支座的彈力要素的剛性，應(yīng)采用8.4.4規(guī)定的減震支座的等效剛性 KB。:與重量相當(dāng)?shù)牧ψ饔?O:斷面變化的節(jié)點(diǎn)WU:上部結(jié)構(gòu)的重量EIU:上部結(jié)構(gòu)的彎曲剛性 WP:橋墩墩身的重量另外，上部結(jié)構(gòu)的慣性力，按照 3.3.1(4)的規(guī)定在圖-解 8.5.28.5.1 減震支座的約約束約束*約束約束*的條件嚴(yán)格來說

19、為彈性支撐，因?qū)馕鼋Y(jié)果的影響一般很小，可(a)順橋(b)橫橋 上部減震橋的衰減常數(shù)的計(jì)減震橋的衰減常數(shù)減震橋的衰減常數(shù)h原則上由式(8.6.1)KBiuBi 2(hBi hPihKhFiKBi HKK)Bi 2(1 KBi KBiH2 hBi：8.4.4 節(jié)規(guī)定的第 i hPi： 第 i 個(gè)下部結(jié)構(gòu)的衰減常數(shù) hFiiKBi：8.4.4 節(jié)規(guī)定的第 i KPi： 第 i 個(gè)下部結(jié)構(gòu)的等效剛性KKFui： 第 i 個(gè)基礎(chǔ)的水平彈性常數(shù)uBi： 8.4.3 節(jié)規(guī)定的第 i 個(gè)減震支座的設(shè)計(jì)位移i個(gè)基礎(chǔ)的旋轉(zhuǎn)彈性常數(shù)(tfH： 基腳上面至上部結(jié)構(gòu)的慣性力的作用位置的高度解說減震橋的衰減常數(shù)除了考慮

20、由減震支座吸收的衰減能量外還必須在乎不變形，從減震支座、橋墩及基礎(chǔ)的特性由能量比例衰減法算出減震橋的衰減常數(shù)。衰減常數(shù)時(shí)，可以遵照 6.2 節(jié)的解說。常數(shù)可參考6.2 節(jié)所示的表-解 6.2.1 的值。采用減震設(shè)計(jì)時(shí)的結(jié)構(gòu)一般解說必須充分注意梁的相對位移。在此在第12章及第13章的規(guī)定之外示出在在，原則上要設(shè)置充足的空時(shí)梁與鄰接的梁間不發(fā)的空隙由動(dòng)態(tài)解析求出。不能低于由式(8.7.1)得到的值固有周期差比0 T/T1 10.1 T/T1 20.8T/T1 1SBSB uB c u (梁與橋臺間(一個(gè)橋墩上2 跨的梁間SB8.7.1 所示uB8.4.3 節(jié)規(guī)定的空隙寬度時(shí)保有水平抗力法中使用的橋

21、上或者橋墩上的減震支座的設(shè)計(jì)位移cB： 不同固有周期差時(shí)的空隙量的修正系數(shù)，根據(jù)鄰接2 跨的梁的固有周期差T，取表-8.7.1 表-8.7.1 不同固有周期差時(shí)的空隙量的修正系數(shù)T=T2-T1,T1,T2分別表示鄰接2跨的梁的固有設(shè)定 T1T2圖-的空減震設(shè)計(jì)是以上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生與8.4.3規(guī)定的減震支座的設(shè)計(jì)位uB相當(dāng)?shù)奈灰茷榍疤岬?，要是梁端無足夠的空隙，梁與橋臺或者相鄰的梁就有可能發(fā)生碰撞。在發(fā)生時(shí)保有水平抗力法假定的動(dòng)時(shí)，雖然伸縮裝置等的損傷，但必須避免梁的位移因碰撞所謂的空隙一般是指順橋向的空隙。這是因?yàn)橐话愕厣煅b置要是損傷了就不約束橫橋向的位移。但是損傷后在采用約束橫橋向梁的位移的伸縮裝置和位移限制結(jié)構(gòu)時(shí)也必須把在橫橋向的空隙計(jì)算在內(nèi)。不過以限制橫橋向梁的位移為目的而設(shè)置的位移限制結(jié)產(chǎn)生的相對位移依各種條件而變化，原