新公路橋梁抗震設計細則講解 Copyright 2000 2003MIDASInformationTechnologyCo Ltd 北京邁達斯技術有限公司 Copyright 2000 2003MIDASInformationTechnologyCo Ltd 主要內容 1 1橋梁震害 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橋梁震害原因與啟示 支承連接部件失效 橋梁墩柱破壞 1 2橋梁震害原因與啟示 基礎破壞 1 2橋梁震害原因與啟示 鐵路工程抗震設計規范2006 12 01實施 公路橋梁抗震設計細則2008 10 01實施 2 1新規范發布 2 289規范局限性 采用的設防水準均為50年基準期10 超越概率 重要結構物的設防等級用重要性系數來體現 單一水準設防 采用基于強度一階段設計 彈性地震力采用綜合影響系數折減考慮結構進入塑性的性能 采用綜合影響系數考慮結構進入塑性 延性 但塑性鉸保證延性的細節構造不明確 綜合影響系數取值模糊并且明顯不合理 對于墩柱抗剪 基礎抗震設計和驗算沒有規定 實際應用時存在錯誤 沒有引入能力保護設計的思想 2 289規范局限性 2 3新規范要點 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計的原則和要點 取消了綜合影響系數 采用兩水平設防 兩階段設計 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計 第二階段 E2地震作用下的彈塑性抗震設計 采用延性抗震設計方法 并引入能力保護設計原則 地震作用部分的修訂 反應譜周期到10秒 并給出了場地修正系數 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 增加橋梁減隔震設計 增加了局部細節設計和抗震構造措施內容 盡可能吸收了美國 日本現行抗震設計規范的理念和方法 吸取了近十年橋梁震害的教訓 彌補了89規范的不足 2 3新規范要點 抗震設防標準設防目標 采用兩水平設防 兩階段設計的思想 取消綜合影響系數 3新規范基本要求 表3 1 1各設防類別橋梁的抗震設防目標 3新規范基本要求 橋梁抗震設防分類 橋梁抗震設防措施等級 3新規范基本要求 表3 1 4 2各類橋梁的重要性系數Ci 注 高速公路和一級公路上的大橋 特大橋 其抗震重要性系數取B類括號內的值 3新規范基本要求 表3 2 2抗震設防烈度和水平向設計基本地震動加速度值A 按照規范取值 按E1和E2地震重要性系數乘設計基本地震動加速度峰值A 地震安全性評價 3新規范基本要求 確定地震作用基本要求 5地震作用 橋梁結構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 設防烈度為8度和9度時的拱式結構 長懸臂橋梁結構和大跨度結構 以及豎向作用引起的地震效應很重要時 應同時考慮順橋向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生的最大效應 然后組合 5 1一般規定 5地震作用 當采用時程分析法時 應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 進行直線橋梁地震反應分析時 可分別考慮沿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 地震作用可以用設計加速度反應譜 設計地震動時程和設計地震動功譜表達 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 水平設計加速度反應譜 5 2設計加速度反應譜 5地震作用 公路工程抗震設計規范 JTJ004 89 中給出動力放大系數 譜建筑抗震設計規范 GB50011 2001 中給出水平地震影響系數 譜 5地震作用 水平設計加速度反應譜最大值 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 中國地震動反應譜特征周期區劃圖 上讀取后 根據場地類別 按下表取值 5地震作用 阻尼調整系數 5地震作用 豎向設計加速度反應譜 豎向設計加速度反應譜由水平設計加速度反應譜乘以下式給出的豎向 水平譜比函數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 設計地震動時程要根據專門的工程場地地震安全性評價的結果確定 未作地震安全性評價的橋址 可根據本細則設計加速度反應譜 合成與其兼容的設計加速度時程 也可選用與設計地震震級 距離大體相近的實際地震動加速度記錄 通過時域方法調整 使其反應譜與本細則設計加速度反應譜兼容 為考慮地震動的隨機性 設計加速度時程不得少于三組 條 且應保證任意二時程間由下式定義的相關系數 的值小于0 1 5 3地震動時程 6抗震分析 適用范圍 常規橋梁 6 1一般規定 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橋梁的抗震分析 墩高不超過40m 墩身第一階振型有效質量大于60 6抗震分析 表中 TH 代表線性和非線性時程計算方法SM 單模態反應譜和功率譜方法MM 多模態反應譜和功率譜方法 表6 1 4橋梁抗震分析可采用的計算方法 6抗震分析 截面特性取值 6抗震分析 E1地震作用下 常規橋梁的所有構件抗彎剛度均按毛截面計算 E2地震作用下 延性構件的有效截面抗彎剛度應按下式計算 但其他構件抗彎剛度仍按毛截面計算 6抗震分析 6 2梁橋延性抗震設計 6抗震分析 單元質量可采用集中質量代表 墩柱和梁體的單元劃分應反映結構的實際動力特性 支座單元應反映支座的力學特性混凝土結構的阻尼比可取為0 05 進行時程分析時 可采用瑞利阻尼計算模型應考慮相鄰結構和邊界條件的影響 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 結構反應為對各沖擊荷載反應之和 Responsetoimpulse1 Responsetoimpulse2 Responsetoimpulse TotalResponse 6抗震分析 數值方法 可適用于線性和非線性領域中心差分法 常加速度法 線性加速度法Newmark 法 Wilson 法 不同參數對應的逐步積分法 6抗震分析 6抗震分析 6 4反應譜法 SRSS方法組合 CQC方法組合 6抗震分析 振幅頻譜持續時間 6抗震分析 6 5時程分析方法 地震動三要素 6抗震分析 6抗震分析 反應譜法 時程分析法 6抗震分析 7強度與變形驗算 7強度與變形驗算 7強度與變形驗算 墩柱塑性鉸區域沿順橋向和橫橋向的斜截面抗剪強度驗算 7強度與變形驗算 E2地震作用下 一般情況應驗算潛在塑性鉸區域沿順橋向和橫橋向的塑性轉動能力 但對于規則橋梁 驗算橋墩墩頂的位移 對于高寬比小于2 5的矮墩 驗算強度 7強度與變形驗算 E2地震作用下 橋墩潛在塑性鉸區域沿順橋向和橫橋向的塑性轉動應滿足 7強度與變形驗算 等效屈服曲率 極限破壞狀態的曲率 7強