《城市桥梁抗震设计规范》(CJJ 166-2011).pdf

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  • 范第6.5.2条墩身质量换算系数%、盖染质量换 算系数7.等效的各嫩身及其盖梁质量(t)。

    图6.5.5横桥向计算模型

    顺桥向和横桥向剪力值。 6.6.7延性桥墩的盖梁弯矩设计值Mg,应按下式计算: Mo=Mh+Mc (6.6.7) 式中:M 墩柱顶端截面超强弯矩(应分别考虑正负弯矩) (kN·m); Mg由结构恒载产生的弯矩(kN·m)。 6.6.8延性桥墩盖梁的剪力设计值V。可按下式计算: L (6.6.8) 式中:Me,MR 一一盖梁左右端截面按实配钢筋,采用材料强度标 准值计算出的正截面抗弯承载力(kN·m); 盖梁的净跨度(m)。 6.6.9梁桥基础的弯矩、剪力和轴力的设计值应根据墩柱底部 可能出现塑性铰处截面的超强弯矩、剪力设计值和墩柱恒载轴 力,并考虑承台的贡献来计算。对双柱墩、多柱墩横桥向基础, 应根据本规范式(6.6.4)计算出的各墩柱合剪力V作用在盖梁 质心处在承台顶产生的弯矩、剪力和轴力, 6.6.10对低桩承台基础,作用在承台的水平地震惯性力可用静 力法按下式计算: F=M,A (6.6.10) 作用在承台中心处的水平地震力(kN); M, 承台的质量(t); A——水平向地震动峰值加速度路桥工程表格,按本规范第3.2.2条 取值。 6.7桥台 6.7.1 桥台台身的水平地震力可按下式计算: El=MuA (6. 7. 1) 式中:A 水平向地震动加速度峰值,按本规范第3.2.2条 取值; 40

    Eh 作用于台身重心处的水平地震作用力(kN); M.一一基础顶面以上台身的质量(t)。 1对修建在基岩上的桥台,其水平地震力可按式(6.7.1) 计算值的80%采用; 2验算设有固定支座的梁桥桥台时,应计入由上部结构所 产生的水平地震力,其值按式(6.7.1)计算,但M应加上一 孔(简支梁)或一联(连续梁)梁的质量。 6.7.2作用在桥台上的主动土压力和动水压力可按本规范第 5.4节计算

    7.4.5板式橡胶支座的抗震验算应符合下列要求

    A,= 0.174A,(8.2.3)式中A,一立柱纵筋面积。3节点中的竖向箍筋面积可取A/2。桥梁减隔震设计9.1一般规定9. 1. 1下列条件下,不宜采用减隔震设计:基础土层不稳定;2结构的固有周期比较长;位于软弱场地,延长周期可能引起共振;4支座中出现负反力。9. 1. 2采用减隔震设计的桥梁可只进行E2地震作用下的抗震设计和验算。9.1.3桥梁减隔震设计,应满足下列要求:桥梁减隔震支座应具有足够的刚度和屈服强度。23相邻上部结构之间应设置足够的间隙。9.1.4桥梁的其他抗震措施不得妨碍桥梁的正常使用及减隔震装置作用的效果。9.2减隔震装置9.2.1减隔震装置的构造应简单、性能可靠且对环境温度变化不敏感;减隔震装置应具有可替换性,并应进行定期维护和检查。9.2.2应通过试验对减隔震装置的变形、阻尼比等力学参数值进行验证。试验值与设计值的差别应在土10%以内。行严格的检测实验。9.2.4减隔震装置可分为整体型和分离型两类,两类减隔震装量不宜低于其上部结构重量的2.5%。5455

    9.4.1E2地震作用下,桥梁墩台与基础的验算,应将减隔震装 置传递的水平地震力除以1.5的折减系数后,按现行行业标准 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62和 《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63进行。 9.4.2减隔震装置的验算应符合下列要求: 1对橡胶型减隔震支座,E2地震作用下产生的剪切应变必 须在250%以下,并应校核其稳定性; 2非橡胶型减隔震装置,应根据具体的产品性能指标进行 验算

    10斜拉桥、悬索桥和大跨度拱桥

    10斜拉桥、悬索桥和大跨度拱桥

    10.1.1斜拉桥、悬索桥和大跨度拱桥应采用对称的结构形式, 上、下部结构之间的连接构造应均匀对称。 10.1.2.建在地震基本烈度8度、9度地区的斜拉桥宜优先考虑 飘浮体系方案:如飘浮体系导致梁端位移过大,宜采用塔、梁弹 性约束或阻尼约束体系。 10.1.3建在地震基本烈度8度、9度地区的大跨度拱桥,主拱 圈宜采用抗扭刚度较大、整体性较好的断面形式。当采用钢筋混 凝土肋拱时,应加强横向联系。 10.1.4,建在地震基本烈度8度、9度地区的下承式拱桥和中承 式拱桥应设置风撑,应加强端横梁刚度。 10.1.5主要承重结构(塔、墩及拱桥主拱)宜选择有利于提高 延性变形能力的结构形式及材料,避免发生脆性破坏。

    10.2建模与分析原则

    10.2.1大跨度桥梁的地震反应分析可采用时程分析法和多振型 反应谱法。 10.2.2地震反应分析所采用的地震加速度时程、反应谱的频谱 含量应包括结构第一阶自振周期在内的长周期成分。 10.2.3地震反应分析时,采用的计算模型应真实模拟桥梁结构 的刚度和质量分布及边界连接条件,并应满足下列要求: 1计算模型应考虑相邻引桥对主桥地震反应的影响; 2墩、塔、拱肋及拱上立柱可采用空间梁单元模拟;桥面 系应根据截面形式选用合理计算模型;斜拉桥拉索、悬索桥主缆 和吊杆、拱桥吊杆和系杆可采用空间桁架单元:

    3应考虑恒载作用下结构初应力刚度,拉索垂度效应等儿 何非线性影响; 4当进行非线性时程分析时,支承连接条件应采用能反映 支座力学特性的单元模拟,应选用适当的弹塑性单元进行模拟。 10.2.4当采用桩基时,应考虑桩一土一结构相互作用对桥梁地 震作用效应的影响。 10.2.5反应谱分析应满足下列要求: 1当墩、塔、锚啶基础建在不同土质条件的地基上时,可 采用包络反应谱法计算; 2当进行多振型反应谐法分析时,振型阶数在计算方向给 出的有效振型参与质量不应低于该方向结构总质量的90%,振 型组合应采用CQC法。 10.2.6当采用时程分析时,时程分析最终结果:当采用3组地 震加速度时程计算时,应取3组计算结果的最大值;当采用7组 地震加速度时程计算时,可取7组结果的平均值。 10.2.7一般情况下阻尼比可按下列规定确定: 混凝土拱桥的阻尼比取为0.05; 2斜拉桥的阻尼比取为0.03; 索桥的阻尼比取为0.02

    10.3.1在E1地震作用下,结构不应发生损伤,保持在弹性范 围内。 10.3.2在E2地震作用下,主缆不应发生损伤,主塔、基础、 主梁等重要结构受力构件可发生局部轻微的损伤,震后不需修复 或简单修复可继续使用;边墩等桥梁结构中比较容易修复的构件 可按延性构件设计,震后应能修复。 10.3.3拱桥桥墩和拱上立柱、斜拉桥引桥桥墩和悬索桥引桥桥 墩可按本规范第7章的有关规定进行抗震验算;桥梁支座等连接 构件可按本规范第7.4节相关要求进行抗震验算,

    图11.2.1染端至墩、台帽或 盖梁边缘的量小距离

    11.2.2斜交桥梁(板)端至墩、台帽或盖梁边缘的最小距离α (cm)(如图11.2.2)应按式(11.2.2)和式(11.2.1)计算, 取较大值

    1.2.2斜交桥梁(板)端至墩、台帽或盖梁边缘的最小距离α cm)(如图11.2.2)应按式(11.2.2)和式(11.2.1)计算, 取较大值。 62

    图11.2.2斜交桥量小边缘距离

    本规范用词说明引用标准名录1为了便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》度不同的用词说明如下:JTG D621)表示很严格,非这样做不可的用词:《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63正面词采用“必须”;反面词采用“严禁”。2)表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:正面词采用“应”;反面词采用“不应”或“不得”。3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:正面词采用“宜”;反面词采用“不宜”4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。2规范中指定应按其他有关标准、规范执行,写法为:“应符合的规定”或“应按执行”。7071

    本章仅将本规范出现的、人们比较生疏的术语列出。术语的 解释,其中部分是国际公认的定义,但大部分是概括性的涵义, 并非国际或国家公认的定义。术语的英文名称不是标准化名称, 仅供引用时参考。

    3.1抗震设防分类和设防标准

    3.1.1本规范从我国目前的具体情况出发,考虑到城市桥梁的 重要性和在抗震救灾中的作用,本着确保重点和节约投资的原 则,将不同桥梁给予不同的抗震安全度。具体来讲,将城市桥梁 分为甲、乙、丙和丁四个抗震设防类别,其中甲类桥梁定义为悬 索桥、斜拉桥和大跨度拱桥(跨度大于150m的拱桥定义为大跨 度拱桥),这些桥梁承担交通量大,投资很大,而且在政治、经 济上具有非常重要的地位;乙类桥梁为交通网络上枢纽位置的桥 梁、快速路上的城市桥梁;内类为城市主干路,轨道交通桥梁; 丁类为除甲、乙、内三类桥梁以外的其他桥梁。 3.1.2条文中表3.1.2给出了各类设防桥梁在E1地震和E2地 震作用下的设防目标。要求各类桥梁在E1地震作用下,基本无 损伤,结构在弹性范围工作,正常的交通在地震后立刻得以恢 复。在E2地震作用下,甲类桥梁可发生混凝土裂缝开裂过大, 截面部分钢筋进入屈服等轻微损坏,地震后不需修复或经简单修 复可继续使用;乙类桥梁可发生混凝土保护层脱落、结构发生弹 塑性变形等可修复破坏,地震后数天内可恢复部分交通(可能发 生车道减少或小规模的紧急交通管制),永久性修复后可恢复正 常运营功能 3.1.4抗震构造措施是在总结国内外桥梁震害经验的基础上提 出来的设计原则,历次大地震的震害表明,抗震构造措施可以起 到有效减轻震害的作用,而其所耗费的工程代价往往较低。因 此,本规范对抗震构造措施提出了更高和更细致的要求。

    桥梁地震反应分析与抗震验算E1地震作用下的抗震验算调整设计参数桥梁规则性判断(6.1.3)是规则性桥架香墩台、盖梁和基础验算(7.2.1条)墩柱有效抗弯刚度(6.1.8条)桥墩、桥台验算(7.2.1条)支座和连接构件验算(7.2.2条)缴柱有效抗弯度(6.1.8条)动力模型建立(6.2节)规则桥梁地震反应分析(6.5节)分析方法选用(6.1.4条)返回图2E1地震作用下结构地震反应计算图3E1地震作用下抗震验算流程E1地震作用下抗震验算(图3)E2地震作用的抗震验算及能力保护构件验算是桥墩强度验算(7.3.2条)增柱位移验算(7.3.3~7.3.9条)E2地震作用下结构地囊反应计算置菜、抗取、支康等桥台验算(7.3.10条)能力保护构件计算(6.6节)E2地震作用下抗震验算及能力保护构件抗震验算(图4)桥墩抗剪基础盖粱支座及连接构件(7.4.2条)(7.4.2条)(7.4.4条)(7.4.5和7.4.6条)满足香香返回图1返回图2图2桥梁地震反应分析与抗震验算流程图4E2地震作用下抗震验算流程8283

    3.4.1本条是在吸取历次地震震害教训基础上,为提高桥梁结 构抗震性能,防止地震作用下桥梁结构整体倒塌破坏,切断震区 交通生命线而规定的。 3.4.2美国最新编制的《AASHTOGuideSpecificationsfor LRFDSeismicBridgeDesign》(2007年版)明确提出了3种类 型桥梁结构抗震体系,类型I、类型Ⅱ和类型Ⅲ。其中类型Ⅲ主 要是针对钢桥结构,由于本规范主要适用于混凝土桥,不引用。 因此,参考美国《AASHTOGuideSpecificationsforLRFL SeismicBridgeDesign》,明确提出2类梁式桥梁抗震体系。类型 I结构抗震体系实际上就是延性抗震设计,地震下利用桥梁墩柱 发生塑性变形,延长结构周期,耗散地震能量。 类型Ⅱ结构抗震体系实际上就是减隔震设计,地震作用下, 桥梁上、下部连接构件(支座、耗能装置)发生塑性变形,延长 结构周期、耗散地震能量,从而减小结构地震反应。 3.4.31971年美国圣弗尔南多(SanFernand)地震爆发以后, 各国都认识到结构的延性能力对结构抗震性能的重要意义;在 1994年美国北岭(Northridge)地震和1995年日本神户(Ko be)地震爆发后,强调结构延性能力,已成为一种共识。为保证 结构的延性,同时最大限度地避免地震破坏的随机性,新西兰学 者Park等在20世纪70年代中期提出了结构抗震设计理论中的 个重要方法一能力保护设计方法(PhilosophyofCapacity Design),并最早在新西兰混凝土设计规范(NZS3101,1982) 中得到应用。以后这个原则先后被美国、欧洲和日本等国家的桥 梁抗震规范所采用。 能力保护设计方法的基本思想在于:通过设计,使结构体系 中的延性构件和能力保护构件形成强度等级差异,确保结构构件 不发生脆性的破坏模式。基于能力保护设计方法的结构抗震设计 过程,一般都具有以下特征:

    1)选择合理的结构布局; 2)选择地震中预期出现的弯曲塑性铰的合理位置,保证 结构能形成一个适当的塑性耗能机制;通过强度和延 性设计,确保塑性铰区域截面的延性能力; 3)确立适当的强度等级,确保预期出现弯曲塑性铰的构 件不发生脆性破坏模式(如剪切破坏、粘结破坏等), 并确保脆性构件和不宜用于耗能的构件(能力保护构 件)处于弹性反应范围。 回购 具体到梁桥,按能力保护设计方法,应考虑以下方面: 1)塑性铰的位置一般选择出现在墩柱上,墩柱作为延性 构件设计,可以发生弹塑性变形,耗散地震能量; 2)墩柱的设计剪力值按能力设计方法计算,应为与柱的 极限弯矩(考虑超强系数)所对应的剪力,在计算剪 力设计值时应考虑所有塑性铰位置以确定最大的设计 剪力; 3)盖梁、节点及基础按能力保护构件设计,其设计弯矩、 设计剪力和设计轴力应为与柱的极限弯矩(考虑超强 系数)所对应的弯矩、剪力和轴力;在计算盖梁、节 点和基础的设计弯矩、设计剪力和轴力值时应考虑所 有塑性铰位置以确定最大的设计弯矩、剪力和轴力。 4我国中小跨度桥梁广泛采用板式橡胶支座,梁体直接摘 支座上,支座与梁底和墩顶无螺栓连接。汶川地震等震害表 这种支座布置形式,在地震作用下梁底与支座顶面非常容易 相对滑动,导致较大的梁体位移,甚至落梁破坏。考虑到板 胶支座在我国中小跨度桥梁中的广泛应用,对于地震作用 橡胶支座抗滑性能不能满足要求的桥梁,应采用嫩梁位移约 置,或按减隔震桥梁设计,以防止发生落梁破坏。 5纵向地震作用下,多跨连续梁桥的固定支座一般要承受 的水平地震力,很难满足条文第7.2.2和7.4.6条支座抗震 要求,对于这种情况,如固定墩以及固定墩基础有足够的抗 85

    其中:k,是由墩和支座构成的串联体系的水平刚度,k,和k。 分别为橡胶支座的剪切刚度和桥墩的水平刚度。 水平地震力就是根据各墩串联体系的水平刚度按比例进行分 配的。从上式可以看出,调整支座的刚度可以有效地调整各墩位 处的刚度平衡

    4.1.1抗震有利地段一般系指:建设场地及其临近无晚近期活 动性断裂,地质构造相对稳定,同时地基为比较完整的岩体、坚 硬土或开阔平坦密实的中硬土等。 抗震不利地段一般系指:软弱黏性土层、液化土层和地层严 重不均匀的地段;地形陡峭、孤突、岩土松散、破碎的地段;地 下水位埋藏较浅、地表排水条件不良的地段。严重不均匀地层系 指岩性、土质、层厚、界面等在水平方向变化很大的地层。 抗震危险地段一般系指:地震时可能发生滑坡、崩塌地段: 地震时可能塌陷的暗河、溶洞等岩溶地段和已采空的矿穴地段: 河床内基岩具有倾向河槽的构造软弱面被深切河槽所切割的地 段;发震断裂、地震时可能塌而中断交通的各种地段。 4.1.3对于甲类桥梁,本规范要求进行工程场地地震安全性评 价。对于丁类桥梁,当无实测剪切波速时,可按条文中表4.1.3 划分土的类型,条文中表4.1.3土的类型划分直接引用现行国家 标准《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定。 4.1.4~4.1.7引自现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。 4.1.8.本条规定引自现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。对构造物范围内发震断裂的工程影响进行评 价,是地震安全性评价的内容,对于本规范没有要求必须进行工 程场地地震安全性评价的桥梁工程,可以结合场地工程地震勘察 的评价,按本条规定采取措施。在此处,发震断裂的工程影响主 要是指发震断裂引起的地表破裂对工程结构的影响,对这种瞬时 间产生的地表错动,目前还没有经济、有效的工程构造措施,主

    去础的建 筑物曾成功地抵抗住了数英寸的地表破裂,结构物未发生破坏 (Youd,1989),并指出优质配筋的形基础和内部拉结坚固的 基础效果最好,可供设计者参考。 1实际发震断裂引起的地表破裂与地震烈度没有直接的关 系,而是与地震的震级有一定的相关性。从目前积累的资料看, 6级以下的地震引起地表破裂的仅有一例,所以本款提的“地震 基本烈度低于8度”,实质是指地震的震级小于6级。设计人员 很难判断工程所面临的未来地震震级,地震烈度可以直接从地震 区划图上了解到,本款的提法,使于设计人员使用。暂问旭 2在活动断层调查中取得断层物质(断层泥、糜棱岩)及 上覆沉积物样本,可以根据已有的一些方法(C14、热释光等) 测试断层最新活动年代。显然,活动断层和发震断裂,尤其是发 生6级以上地震的断裂,并不完全一样,从中鉴别需要专门的工 作。为了便于设计人员使用,根据我国的资料和研究成果,此处 排除了全新世以前活动断裂上发生6级以上地震的可能性,对于 一般的公路工程在大体上是可行性的。 3覆盖土层的变形可以“吸收”部分下伏基岩的错动量, 是指土层地表的错动会小于下伏基岩顶面错动的事实。显然,这 种“吸收”的程度与土层的工程性质和厚度有关。各场地土层的 结构和土质条件往往会不同,有的差别很大,目前规范中不能一 一规定,只能就平均情况,大体上规定一个厚度。如上所述,此 处提到的地震基本烈度8度和9度实质上是指震级6.0和6.7, 基岩顶面的错动量随地震震级的增加会有增大,数值大约在一米 至若干米,土层厚度到底多大才能使地表的错动量减小到对工程 结构没有显著影响,是一个正在研究中的问题。数值60m和 90m,是根据最近一次大型离心机模拟试验的结果归纳的,也得 到一些数值计算结果的支持, 4当不能满足上述条件时,宜采取避让的措施。避开主断 裂距离为桥墩边缘至主断裂边缘分别为300m和500m,主要的

    依据是国内外地震断裂破裂宽度的资料,取值有一定的保守程此单桩的抗压承载能力可以提高2倍。度。在受各种客观条件限制,难以避开数百米时,美国加州的相4.4.2直接引用现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011关规定可供参考:一般而言,场地的避让距离应由负责场地勘察的有关规定。的岩土工程师与主管建筑和规划的专业人员协商确定。在有足够的地质资料可以精确地确定存在活断层迹线的地区,且该地区并不复杂时,避让距离可规定为50英尺(约16m);在复杂的断层带宜要求较大的避让距离。倾滑的断层,通常会在较宽且不规则的断层带内产生多处破裂,在上盘边缘受到的影响大、下盘边缘的扰动很小,避让距离在下盘边缘可稍小,上盘边缘则应较大。某些断层带可包含如挤压脊和凹陷之类的巨大变形,不能揭露清晰的断层面或剪切破碎带,应由有资质的工程师和地质师专门研究,如能保证建筑基础能抗御可能的地面变形,可修建不重要的结构。4.2液化土引自现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定。4.3地基的承载力4.3.2由于地震作用属于偶然的瞬时荷载,地基土在短暂的瞬时荷载作用下,可以取用较高的容许承载力。世界上大多数国家的抗震规范和我国其他规范,在验算地基的抗震强度时,对于抗震容许承载力的取值,大都采用在静力设计容许承载力的基础上乘以调整系数来提高。本条在原89规范基础上,参照现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定,对地基土的划分作了少量修订。4.4桩基4.4.1由于E2地震本身是罕遇地震,桩基础在短暂的瞬时荷载作用下,可以直接取用其极限承载力,而不考虑安全系数,因9091

    5.1.1本条对地震作用的分量选取作出了规定

    对于常规桥梁结构,通常可只考虑水平向地震作用,但对拱 式结构、长悬臂桥梁结构和大跨度结构,竖向地震作用对结构地 震反应有显著影响,应考虑竖向地震作用。 5.1.2一般情况下,采用反应谱法同时考虑顺桥向X、横桥向Y 与竖向Z的地震作用时,可分别计算顺桥向X、横桥向Y与竖向 Z地震作用下的响应,其总的地震作用效应按本条规定进行组合 但对于双柱墩、桩基础,由于顺桥向X、横桥向Y地震作用下都 可能在结构中产生轴力,对于这种情形,可不考虑顺桥向X地震 作用产生的轴力与横桥向Y地震作用产生的轴力相组合

    5.2设计加速度反应谱

    5.3设计地震动时程

    5.3.2本条规定主要参考现行行业标准《公路桥梁抗震设计细

    6.1.17由于复杂立交工程(三向及以上主干道立交工程)的地 震最不利输人方向和结构地震反应非常复杂,很难在规范中给出 具体要求,需进行专门抗震研究。对于墩高超过40m,墩身第一 阶振型有效质量低于60%,且结构进人塑性的高墩桥梁,由于 墩身高阶振型贡献,现行常规的抗震验算方法会带来很大误差, 应作专门研究。 6.1.2为了简化桥梁结构的动力响应计算及抗震设计和校核, 根据梁桥结构在地震作用下动力响应的复杂程度分为两大类,即 规则桥梁和非规则桥梁。规则桥梁地震反应以一阶振型为主因 此可以采用本规范建议的各种简化计算公式进行分析。对于非规 则桥梁,由于其动力响应特性复杂,采用简化计算方法不能很好 地把握其动力响应特性,因此对非规则桥梁,本规范要求采用比 较复杂的分析方法来确保其在实际地震作用下的性能满足设计 要求 拍出显然,要满足规则桥梁的定义,实际桥梁结构应在跨数、几 何形状、质量分布、刚度分布以及桥址的地质条件等方面服从一 定的限制。具体地讲,要求实际桥梁的跨数不应太多,跨径不宜 太大(避免轴压力过高),在桥梁顺桥向和横桥向上的质量分布、 刚度分布以及几何形状都不应有突变,桥墩间的刚度差异不应太 大,桥墩长细比应处于一定范围,桥址的地形、地质没有突变, 而且桥址场地不会有发生液化和地基失效的危险等;对曲线桥, 要求其最大圆心角应处于一定范围;对斜桥以及安装有减隔震支 座和(或)阻尼器的桥梁,则不属于规则桥梁。 为了便于实际操作,此处对规则桥梁给出了一些规定。迄今 93

    6.3.1~6.3.3自1943年美国M.Biot提出反应谱的概念,以 及1948年美国G.W.Housner提出基于反应谱理论的动力法以 来;反应谱分析方法在结构抗震领域得到不断完善与发展,并在 工程实践中得到广泛应用。国内外许多专家学者对反应法进行 了大量研究界并提出了种种振型组合方法。其中最简单而又最普 遍采用的是SRSS(SquareRootofSumofSquares)法,该法对 于频率分离较好的平面结构具有很好的精度,但是对于频率密集 的空间结构,由于忽略了各振型间的耦合项,故时常过高或过低 地估计结构的反应。1969年,Rosenblueth和Elorduy提出了 DSC(DoubleSumCombination)法来考虑振型间的耦合项影 响,之后Humar和Gupta又对DSC法进行了修正与完善。1981 年,E.L.Wilson等人把地面运动视为一宽带、高斯平稳过程, 根据随机过程理论导出了线性多自由度体系的振型组合规则 CQC法,较好地考患了频率接近时的振型相关性,克服了SRSS 法的不足,

    6.4.2一组时程分析结果只是结构随机响应的一个样本,不能

    6.6能力保护构件计算

    心受压构件的受弯承载能力时应采用材料标准值。 6.6.2、6.6.3钢筋混凝土构件的剪切破坏属于脆性破坏,是一 种危险的破坏模式,对于抗震结构来说,墩柱剪切破坏还会大大 降低结构的延性能力,因此,为了保证钢筋混凝土墩柱不发生剪 切破坏,应采用能力保护设计方法进行延性墩柱的抗剪设计。根 据能力保护设计方法,墩柱的剪切强度应大于墩柱可能在地震中 承受的最大剪力(对应于墩柱塑性铰处截面可能达到的最大弯矩 承载能力);桥梁基础是桥架结构最主要的受力构件,地震作用 下,如发生损伤,不但很难检查,也很难修复,因此作为能力保 护构件设计:桥梁支座若在地震中发生损伤或破坏,虽然震后可 以维修和替换,但改变了结构传力途径,因此,按类型I结构抗 震体系设计的桥梁结构,应把支座作为能力保护构件设计,具有 稳定传力途径,以达到桥梁墩柱等延性构件发生弹塑性变形、耗 散地震能量的设计目标。润达 请神从大量震害和试验结果的观察发现,墩柱的实际受弯承载能 力要大于其设计承载能力,这种现象称为墩柱抗弯超强现象 (Overstrength)。引起墩柱抗弯超强的原因很多,但最主要的原 因是钢筋在屈服后的极限强度比其屈服强度大许多和钢筋实际屈 服强度又比设计强度大很多。如果墩柱塑性铰的受弯承载能力出 现很大的超强,超过了能力保护构件所能承受的地震力,则将导 致能力保护构件先失效,预设的塑性铰不能产生,桥梁发生脆性 技坏。 为了保证预期出现弯曲塑性铰的构件不发生脆性的破坏模式 如剪切破坏、粘结破坏等),并保证脆性构件和不宜用于耗能的 构件(能力保护构件)处于弹性反应范围,在确定它们的弯矩、 剪力设计值时,采用墩柱抗弯超强系数来考虑超强现象。各 国规范对取值的差异较大,对钢筋混凝土结构,欧洲规范 Eurocode8:Part2,1998年)中取值为1.375,美国AASH TO规范(2004版)取值为1.25,而《CaltransSeismicDesign Criteria》(version1.3)取值为1.2。同济大学结合我国行业

    标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62 一2004对超强系数的取值也进行了研究,结果表明:当轴压比大 于0.2时,超强系数随轴压比的增加而增加,当轴压比小于0.2 时,超强系数在1.1~1.3之间。这里建议9取1.2。 对于截面尺寸较大的桥墩,在E2地震作用下可能不会发生 屈服,这样采用能力保护方法计算过于保守,可直接采用E2地 震作用计算结果。 6.6.4对于双柱墩和多柱墩桥梁,横桥向地震作用下,会在墩柱 中产生较大的动轴力,而墩柱轴力的变化会引起钢筋混凝土墩柱 抗弯承载力的改变,因此,本规范建议采用静力推倒方法(Push over方法),通过送代计算出各墩柱塑性区域截面超强弯矩。 6.6.7、6.6.8双柱墩和多柱墩桥梁,横桥向地震作用下,钢筋 混凝土墩柱作为延性构件产生弹塑性变形耗散地震能量,而盖梁 基础等作为能力保护构件,应保持弹性。因此,应采用能力保护 设计方法进行盖梁的设计。根据能力保护设计方法,盖梁的抗弯 强度应大于盖架可能在地展中承受的最大、最小弯矩(对应于 柱塑性铰处截面可能达到的正、负弯矩承载能力)。进行盖梁验算 时,首先要计算出盖梁可能承受的最大、最小弯矩作为设计弯矩, 然后进行验算。 6.6.9由于在地震过程中,如基础发生损伤,难以发现并且维 修困难,因此要求采用能力保护设计方法进行基础计算和设计, 以保证基础在达到它预期的强度之前,墩柱已超过其弹性反应范 围。梁桥基础沿横桥向、顺桥向的弯矩、剪力和轴力设计值应根 据墩柱底部可能出现塑性铰处的弯矩承载能力(考虑超强系数 )、剪力设计值和相应的墩柱轴力来计算,在计算这些设计值 时应和自重产生的内力组合。

    6.7.1一般情况下,桥台为重力式桥台,其质量和刚度都非常 大,为了和公路工程抗震设计规范衔接,可采用静力法计算。 101

    7.3E2地震作用下抗震验算

    等效塑性铰长度L,同塑性变形的发展和极限压应变有很大 的关系,由于实验结果离散性很大,目前主要用经验公式来确 定,本规范引用美国《AASHTOGuideSpecificationsforLRFD Seismic BridgeDesign》的相关公式

    8.1.1横向钢筋在桥墩柱中的功能主要有以下三个方面:(1) 用于约束塑性铰区域内混凝土,提高混凝土的抗压强度和延性 (2)提供抗剪能力;(3)防止纵向钢筋压屈。在处理横向钢筋的 细部构造时需特别注意。 由于表层混凝土保护层不受横向钢筋约束,在地震作用下会 剥落,这层混凝土不能为横向钢筋提供锚固。因此,所有箍筋都 应采用等强度焊接来闭合,或者在端部弯过纵向钢筋到混凝土核 心内,角度至少为135°。 为了防止纵向受压钢筋屈曲,矩形箍筋和螺旋箍筋的间距不 应过大,Priestley通过分析提出,建议箍筋之间的间距应满足 下式:

    术的桥梁大,为了确保减隔震桥梁在地震作用下的预期性能,在 相邻上部结构之间应设置足够的间隙,因此必须对伸缩缝装置、 相邻梁间限位装置、防落梁装置等进行合理的设计,并对施工质 量给予明确规定。

    9.2.1从桥梁减隔震设计的原理可知,减隔震桥梁耗能的主要 构件是减隔震装置,而且,在地震中允许这些构件发生损伤。这 就要求减隔震装置性能可靠bs标准,且震后可对这些构件进行维护。此 外,为了确保减隔震装置在地震中能够发挥应有的作用,也必须 对其进行定期的检查和维护。 9.2.2、9.2.3由于减隔震装置是减隔震桥梁中的重要组成部 分,它们必须具有预期的性能要求。因此,本规范要求在实际采 用减隔震装置前,必须对预期减隔震装置的性能和特性进行严格 的检测实验。原则上须由原型测试结果来确认隔震系统在地震时 的性能与设计相符。检测实验包括减隔震装置在动力荷载和静力 荷载下的两部分试验,并依据相关的试验检测条文、检测规程等 进行。特科包 9.2.4地震作用下,为控制减隔震装置发生过大的位移,除要 求提供减隔震装置阻尼外,同时要求减隔震装置具有一定的屈后 刚度、提供自恢复力。本条规定直接采用美国AASHTO 《GuideSpecificationsforSeismicIsolationDesign》的相关规定。 9.3减隔震桥梁地震反应分析 9.3.1由于弹性反应谱分析方法比较简洁,并已为大多数设计 人员所熟悉,且在一定条件下,使用该分析方法进行减隔震桥梁 的分析仍可得到较理想的计算结果,尤其在初步设计阶段,可帮 助设计人员迅速把握结构的动力特性和响应值,因此,它仍是减 隔震桥梁分析中一种十分重要的分析方法。但由于目前大多数减 确震装置的力学特性是非线性的,必须借助于等效线性化模型才

    10斜拉桥、悬索桥和大跨度拱桥

    10.1.1一个良好的抗震结构体系应能使各部分结构合理地分担 地震力,这样,各部分结构都能充分发挥自身的抗震能力,对保 证桥梁结构的整体抗震性能比较有利。采用对称的结构形式是有 利于各部分结构合理分担地震力的一个措施。两 10.1.2斜拉桥的抗震性能主要取决于结构体系。在地震作用 下,塔、梁固结体系斜拉桥的塔柱内力与所有其他体系相比是最 大的,在烈度较高的地区要避免采用。飘浮体系的塔柱内力反应 较小,因此在烈度较高的地区应优先考虑,但飘浮体系可能导致 过大的位移反应。这时,可在塔与梁之间增设弹性约束装置或阻 尼约束装置,形成塔、梁弹性约束体系或阻尼约束体系,以有效 降低地震位移反应。 10.1.3拱桥的主拱圈在强烈地震作用下,不仅在拱平面内受 弯,而且还在拱平面外受扭,当地基由于强烈地震产生不均匀沉 陷时,主拱圈还会发生斜向扭转和斜向剪切。因此,大跨径拱桥 的主拱圈宜采用抗扭刚度较大、整体性较好的断面形式。一般以 采用箱形拱、板拱等闭合式断面为宜,不宜采用开口断面。当采 用肋拱时,不宜采用石肋或混凝土肋,宜采用钢筋混凝土肋,并 加强拱肋之间的横向联系,以提高主拱圈的横向刚度和整体性。 在拱平面内,从拱桥的振动特性看,拱圈与拱上建筑之间振 动变形的不协调性将更加突出。为了消除或减少这种振动变形的 不协调,宜在拱上立柱或立墙端设铰,允许这些部位有一些转动 或变形。 10.1.4在强烈地震作用下,为了保证大跨度拱桥不发生侧向失 稳破坏,应采取提高拱桥整体性和稳定性的措施。如下承式和中 115

    承式拱桥设置风撑,并加强端横梁刚度;上承式拱桥加强拱脚部

    10.2建模与分析原则

    连,因此主桥与引桥是互相影响的,另外,由于大跨度桥案结构 主桥与中小跨度引桥的动力特性差异,会使主、引桥在连接处产 生较大的相对位移或支座损坏,从而导致落染震害。因而,在结 构计算分析时,必须建立主桥与相邻引桥孔(联)耦联的计算模 型。大跨桥梁的空间性决定了其动力特性和地震反应的空间性, 因而应建立三维空间计算模型。 2大跨桥梁的几何非线性主要来自三个方面:①(斜拉桥、 悬索桥的)缆索垂度效应,一般用等效弹性模量模拟;②染柱效 应,即染柱单元轴回变形和弯曲变形的耦合作用,一般引人儿回 刚度矩阵来模拟,只考愿轴力对弯曲刚度的影响;③大位移引起 的儿何形状变化。但研究表明:大位移引起的几何形状变化对结 构地震后影响较小,一般可忽略。 3边界连接条件应根据具体情况进行模拟。反应谱方法只 能用于线性分析,因此边界条件只能采用主从关系粗略模拟;而 时程分析法可以精细地考虑各种非线性因素,因此建立计算模型 时可真实地模拟结构的边界条件和墩柱的弹塑性性质。 10.2.5当考虑地震动空间变化的影响采用反应谱分析时,欧洲 规范对两个水平方向和竖向分量采用与场地相关的加权平均反应 谱。考虑到加权平均反应谱计算相当复杂,因此,本规范建议偏 安全地采用包络反应谱计算。 在大跨度桥染的地震反应中,高阶振型的影响比较显著。因 此,采用反应谱法进行地震反应分析时,应充分考虑高阶振型的 影响,即所计算的振型阶数要包括所有贡献较大的振型。 由于反应谱法仅能给出结构各振型反应的最大值,而丢失了 与最大值有关且对振型组合又非常重要的信息,如最大值发生的 时间及其正负号,使得各振型最大值的组合陷人困境,对此,国 内外许多专家学者进行了研究,并提出了种种振型组合方法。其 中最简单而又最普遍采用的是SRSS(SquareRootofSumof Squares)法,该法对于频率分离较好的平面结构具有很好的精度, 但是对频率密集的空间结构,由于忽略了各振型间的耦合项,故 117

    11.4.2使用横向和纵向限位装置可以实现桥染结构的内力反应 和位移反应之间的协调天然气标准规范范本,一般来讲,限位装置的间隙小,内力反 应增大,而位移反应减小;相反,若限位装置的间隙大,则内力 反应减小,但位移反应增大。横向和纵向限位装置的使用应使内 力反应和位移反应二者之间达到某种平衡,另外桥轴方向的限位 装置移动能力应与支承部分的相适应;限位装置的设置不得有碍 于防落染构造功能的发挥。 限位装置可使用与条文中图11.4.2类似的结构。 11.4.311.4.8引用原《公路工程抗震设计规范》JTJ004 89的规定。

    11.5.2、11.5.3 1004 89的规定。

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