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文檔簡介
1、1 總 則1.0.1 為貫徹中華人民共和國防震減災法,統一鐵路工程抗震設計標準,滿足鐵路工程抗震的性能要求,特制定本規范。1.0.2 本規范適用于設防烈度為6度、7度、8度、9度地區的新建、改建標準軌距客貨共線鐵路工程的線路、路基、擋土墻、橋梁、隧道等工程的抗震設計。客運專線鐵路的抗震設計可參照本規范執行。設防烈度大于9度的地區或有特殊抗震要求的工程及新型結構,其抗震設計應作專門研究。1.0.3 抗震設防烈度應采用中國地震動參數區劃圖(GB 18306-2001)附錄D規定的地震基本烈度值。1.0.4 一般情況下,抗震設計可按中國地震動參數區劃圖(GB 18306-2001)規定的地震動參數執
2、行。對做過專門地震研究的地區,可按批準的設計地震動參數或抗震設防烈度進行抗震設計。對特別重要的鐵路工程,其場地所在位置應進行地震安全性評價。1.0.5 鐵路工程應按多遇地震、設計地震、罕遇地震三個水準進行抗震設計。1.0.6 鐵路工程抗震設計除應符合本規范外,尚應符合國家現行有關標準、規范的要求。2 術語和符號2.1 術 語 抗震設計 seismic design抗御地震災害的工程設計,包括抗震驗算及抗震措施。 抗震設防烈度 seismic fortification intensity按國家規定的權限批準作為一個地區抗震設防依據的地震烈度。2.1.3 地震動峰值加速度 seismic pea
3、k ground acceleration 與地震動加速度反應譜最大值相應的水平加速度。2.1.4 多遇地震 low-level earthquake地震重現期為50年的地震動。2.1.5 設計地震 design earthquake地震重現期為475年的地震動。2.1.6 罕遇地震 high-level earthquake地震重現期為2450年的地震動。2.1.7 地震動反應譜特征周期 characteristic period of the seismic response spectrum 地震動加速度反應譜曲線開始下降點的周期。2.1.8 隔震技術 isolation technol
4、ogy在結構某些部位采用特殊元件改變結構的振動特性及耗能機制,減小地震時結構產生的地震力。2.1.9 延性設計 ductility design 利用結構本身的非線性變形能力,消耗地震能量,進行結構抗震設計2.1.10 抗震措施 seismic fortification measures 地震作用計算和抗力計算以外的抗震設計內容,包括抗震構造措施。2.1.11 場地 site 工程所在地,具有相似的反應譜特征。2.2 符 號 地震動參數Tg場地的特征周期Ag設計地震動峰值加速度水平地震基本加速度2.2.2 作用和作用效應M0橋墩基頂截面彎矩Mmax橋墩在罕遇地震下線性響應的最大彎矩FiwE作
5、用于水中橋墩i點處單位墩高的水平地震動水壓力V0橋墩基頂截面剪力Ra橋梁支座的反力2.2.3 計算系數水平地震作用修正系數水平地震作用沿高度的增大系數Kc抗滑動穩定系數K0抗傾覆穩定系數動力系數(加速度反應譜放大系數)f 滑動摩擦系數地基土容許承載力的修正系數l液化土的力學指標的折減系數2.2.4 幾何參數dw地下水的埋深ds標準貫入或靜力觸探試驗點的深度du液化土層上覆蓋非液化土層的厚度h基礎置于地面或一般沖刷線以下的深度hw橋墩處常水位至基礎頂面的高度基礎底面計算方向的核心半徑I0換算截面的慣性矩2.2.5 材料指標C0相應于基底處地基土的豎向地基系數E材料的彈性模量m土的地基系數的比例系
6、數Ip黏性土的塑性指數材料的重力密度Vsm土層等效剪切波速土的內摩擦角土的綜合內摩擦角擋土墻墻背或橋臺臺背與填土之間的摩擦角2.2.6 其 它N實測標準貫入錘擊數Ncr液化臨界標準貫入錘擊數N0當ds3m,dw和du2m,41時土層的液化臨界標準貫入錘擊數 Fi液化土的抗液化指數T結構的自振周期mb橋墩墩頂處的計算質量md橋墩墩頂梁體計算質量g重力加速度3 抗震設計的基本要求 按本規范進行抗震設計的鐵路工程,應達到以下抗震性能標準:標準:地震后不損壞或輕微損壞,能夠保持其正常使用功能;標準:地震后可能損壞,經修補,短期內能恢復其正常使用功能; 標準:地震后可能產生較大破壞,但不出現整體倒塌,經
7、搶修后可限速通車。3.0.2 鐵路工程所在地區可能遭受的地震影響程度,用設計地震動峰值加速度和地震動反應譜特征周期(或抗震設防烈度)表述。抗震設防烈度和設計地震動峰值加速度值(Ag)的對應關系見表3.0.2。表3.0.2 抗震設防烈度和設計地震動峰值加速度值(Ag)對應表抗震設防烈度6789設計地震動峰值加速度值0.05g0.10(0.15)g0.20(0.30)g0.40g注:表中g為重力加速度 鐵路工程構筑物的設防目標及分析方法應符合表的規定。表 鐵路工程構筑物設防目標及分析方法地震動水準多遇地震設計地震罕遇地震設計方法1、橋梁進行強度、變形和穩定性驗算。2、分析方法:一般橋梁:反應譜法;
8、重點橋梁、技術復雜及新結構橋梁:反應譜法、時程反應分析法。1、路基、擋土墻、隧道、橋臺:按靜力法進行強度、變形和穩定性驗算。2、按靜力法驗算橋梁上、下部結構連接構造的安全。3、路基、擋土墻、隧道加強抗震措施。4、加強橋墩基頂處箍筋布置及設置防止落梁措施。1、橋梁進行最大位移分析,并對橋墩進行延性驗算。2、分析方法:一般橋梁:鋼筋混凝土橋墩按簡化方法進行延性驗算。 重點橋梁、技術復雜及新結構橋梁:作非線性時程反應分析。結構反應及工程設防目標結構處于彈性工作階段,抗震性能應達到標準。結構整體進入非彈性工作階段,抗震性能應達到標準。結構進入彈塑性工作階段,抗震性能應達到標準。設防烈度為7、8、9度地
9、區的鐵路構筑物,除按表進行抗震驗算外,尚應按工程所在地區評定的抗震設防烈度采取抗震措施。位于設防烈度6度地區、場地類別為、類的重要橋梁,應按7度區采取防止落梁措施。其它橋梁、路基及隧道工程可不進行抗震設防。3.0.4 驗算鐵路工程的抗震強度、變形、穩定性時,一般只計水平向地震的作用。3.0.5 鐵路工程的抗震設計方案,應符合下列原則:1 線路應選擇在設防烈度較低和對抗震有利的地段通過;2 構筑物體形簡單、受力明確、自重輕、剛度和質量勻稱、重心低;3 采用有利于提高結構整體性的連接方式。4 條件允許時,可采用隔震、耗能裝置,減小構筑物的地震反應。5 采用技術先進、經濟合理、便于修復加固的抗震措施
10、。6 采用對抗震有利的延性結構或材料。7 對非巖石地基,尤其是砂土液化地區,應特別注意基礎的加深與加強。3.0.6 跨越鐵路的跨線橋、天橋、立交明洞、渡槽等構筑物,應按不低于該處鐵路工程的抗震設防標準進行抗震設計。4 場地和地基4.0.1 評定場地土和場地分類應符合下列規定:1 場地土類型劃分如表-1。表-1 場地土類型劃分場地土類型巖土名稱和性狀剪切波速范圍(m/s)I巖石或堅硬土巖石、密實的碎石類土Vsm500II中硬土中密、稍密碎石土,密實、中密礫、粗、中砂,基本承載力0250kPa的黏性土、粉土和老黃土(Q1、Q2)250Vsm500III中軟土稍密礫、粗、中砂,基本承載力0250kP
11、a的黏性土、粉土和新黃土(Q3、Q4),0140kPa的填土。150Vsm250IV軟弱土淤泥和淤泥質土,松散的砂,新近沉積的黏性土,粉土和新黃土,基本承載力0140kPa的填土。Vsm1502 場地類別劃分1)場地計算深度內為單一土層時,場地類別與場地土類型一致。2)場地計算深度內存在多層的場地土時,場地類別應取平均剪切波速Vsm值,并符合表-2規定。平均剪切波速Vsm值應按下式計算: ()式中計算深度內的土層平均剪切波速(m/s);H計算深度(m),應取地面或一般沖刷線以下25m,并不得小于基礎底面以下10m;計算深度內第i土層的厚度(m);第i土層的剪切波速(m/s);計算深度內土層數。
12、表-2 場地類別IIIIIIIVVsm500250Vsm500150Vsm250Vsm1503)跨度32m及以下的簡支梁橋,當無土層剪切波速實測資料時,可根據巖土名稱和性狀,按本規范附錄A選用。4.0.2 飽和砂土和飽和粉土屬可液化土層。當地基中存在可液化土層時應按本規范附錄B進行液化判定。4.0.3 可液化土層符合下列條件之一時,可不考慮液化的影響,并不再進行液化判定。1 地質年代屬于上更新統及其以前年代的飽和砂土、粉土。2 土中采用六偏磷酸鈉作分散劑的測定方法測得的黏粒含量百分比Pc,當設防烈度為7度時應大于10;為8度時應大于13;為9度時應大于16。3 基礎埋置深度不超過2m的天然地基
13、,應符合圖4.0.3的要求。(a)砂 土 (b)粉 土圖4.0.3 利用du和dw的液化初判圖圖中:du為第一層液化土頂面至地面或一般沖刷線之間所有上覆非液化土層厚度,不包括軟土、砂土與碎石土的厚度;dw為常地下水位埋深。4.0.4 驗算基礎的地基抗震強度時,地基土的容許承載力可按下式計算: ()式中E地基土抗震容許承載力;地基土容許承載力;地基土容許承載力修正系數,按表4.0.4采用。柱樁的地基容許承載力的修正系數可取1.5;摩擦樁的地基容許承載力的修正系數根據土的性質可取1.21.4。表 地基土容許承載力的修正系數值地 基 土修正系數值未風化至強風化的硬質巖石1.5未風化至微風化的軟質巖1
14、.5基本承載力0500kPa的巖石和土1.4150kPa0500kPa的巖石和土1.3100kPa0150kPa的土1.2注:1.軟質巖是指飽和單軸極限抗壓強度為1530MPa的巖石;2.100kPa0150kPa的土,不包括液化土、軟土、人工棄填土等。4.0.5 地基內有液化土層時,液化土層的力學指標,可按本規范附錄C進行折減。液化土層以下的土層容許承載力修正系數,應符合本規范第4.0.4條的規定。液化土層以上的土層容許承載力不應修正。5 線 路5.0.1 線路應選擇在工程地質條件良好、地形開闊平坦或緩坡地段,并宜繞避近期活動的斷層破碎帶,易液化砂土、粉土及軟土等地基,較厚的松散坡積層,嚴重
15、的泥石流發育地區,不穩定的懸崖深谷,嚴重的山坡變形和易塌陷的地下空洞等對抗震不利的地段。5.0.2 線路應避開抗震設防烈度為9度地震區的主要活動斷裂帶,難以避開時,應選擇在其較窄處通過。5.0.3 線路通過可液化土與軟土等松軟地區時,宜選擇在地表有較厚非液化土層或硬殼層處,并宜設置低路堤。5.0.4 土質松軟或巖層破碎、地質構造不利地段的線路不應做深長路塹。5.0.5 線路應避開不穩定的懸崖陡壁地段,難以避開時,應采用隧道通過。5.0.6 隧道設在傍山地段時,隧道應內移;隧道洞口不應設在地震時易產生崩塌、滑坡、錯落等不良地質地區。5.0.7 橋梁位置應選擇在良好的地基和穩定的河岸地段。當難以避
16、開可液化土層和軟土地基時,橋梁中線宜與河流正交。6 路基和擋土墻6.1 抗震強度和穩定性驗算 路基抗震穩定性的驗算范圍,應符合表的規定。表-1 路基抗震穩定性的驗算范圍 鐵路等級 Ag路基項目、級鐵路、級鐵路0.1、0.15g0.2g0.3g0.4g0.4g巖石及非液化土、非軟土地基上的路堤非浸水用塊石土及細粒土(黏土、有機土除外)填筑不驗算H15驗算H12驗算H10驗算H15驗算用巨粒土(塊石土除外)、粗粒土(粉砂、細砂除外)填筑不驗算H12驗算H9驗算H6驗算H12驗算浸水用滲水土(粉砂、細砂、中砂除外)填筑不驗算Hw3驗算Hw2.5驗算Hw2驗算水庫地區Hw3驗算地面橫坡大于13的路堤不
17、驗算驗算驗算驗算驗算路 塹黏性土、黃土、碎石類土 一般不驗算H20驗算H17驗算H15驗算H20驗算注: 表中H為路基邊坡高度(m);Hw為路堤浸水常水位的深度(m)。擋土墻抗震強度和穩定性的驗算范圍,應符合表-2的規定。表-2 擋土墻抗震強度和穩定性的驗算范圍 鐵路等級 Ag路基土、級鐵路、級鐵路0.1、0.15g0.2g0.3g0.4g0.4g巖石及非液化土、非軟土地基非浸水不驗算H4驗算H2驗算驗算驗算浸 水不驗算驗算驗算驗算驗算液化土及軟土地基驗算驗算驗算驗算驗算注:表中H為擋土墻趾至墻頂面的高度(m)。 驗算路基的抗震穩定性和擋土墻的抗震強度及穩定性時,按設計地震進行計算。、級鐵路的
18、荷載應包括恒載、列車活荷載和水平地震作用。、級鐵路的荷載應只包括恒載和水平地震作用。水平地震作用應采用靜力法計算。浸水擋土墻和水庫地區浸水路堤,以及濱河地區、級鐵路浸水路堤,尚應計常水位的靜水壓力和浮力。 路基與地基抗震穩定性驗算時,應采用圓弧條分法,水平地震力和穩定系數的計算,應符合以下規定(圖):1 作用于各條土塊質心處的水平地震力應按下式計算: (-1)式中 第i條土塊質心處的水平地震力(kN); 水平地震作用修正系數,取值0.25; 設計地震動峰值加速度(m/s2); 第i條土塊的質量(t)。2 穩定系數應按下式計算: (-2)圖 驗算路基穩定性圖式式中 穩定系數; 第i土條滑裂面處土
19、的固結快剪黏聚力(kPa); 第i土條滑裂面處土的固結快剪摩擦角(度); 第i土條自重在滑弧法向的作用力(kN),; 第i土條滑裂面對水平面的夾角(度);第i土條滑面以上土的自重(kN); 第i土條滑裂面的長度(m); 第i土條在滑弧切線方向產生的下滑力(kN),; 第i土條在滑弧切線方向產生的水平地震力(kN),; 滑弧半徑(m); 土條質心至滑弧圓心垂直距離(m)。3 液化土的力學指標應按附表予以折減。4 路基穩定系數K的取值,應符合下列規定:、級鐵路、路基邊坡高度小于或等于15m時,路基穩定系數K不應小于1.10,邊坡高度大于15m時,不應小于1.15;、級鐵路不應小于1.05。 當路基
20、抗震驗算穩定系數小于條規定時,應采用加固地基土、加筋或設置反壓護道等措施。 作用于擋土墻上的地震主動土壓力,應按庫倫理論公式計算。但土的內摩擦角或土的綜合內摩擦角、墻背摩擦角、土的重度,受地震作用的影響,應根據地震角分別按下列公式進行修正。 (-1) (-2) (-3) (-4)式中 修正后的土的內摩擦角(度);修正后的土的綜合內摩擦角(度);修正后的墻背摩擦角(度);修正后的土的重度(kN/m3);地震角(度),應按表采用。表 地震角 Ag地震角0.10.15g0.2g0.3g0.4g水上1°303°4°306°水下2°305°7&
21、#176;3010° 擋土墻第i截面以上墻身質心處的水平地震力,應按下式計算: ()式中 第i截面以上墻身質心處的水平地震力(kN);水平地震作用修正系數,巖石地基取值0.20,非巖石地基取值0.25;第i截面以上墻身的質量(t);水平地震作用沿墻高增大系數,其數值應按表采用(圖);設計地震動峰值加速度(m/s2)。表 水平地震作用沿墻高增大系數 鐵路等級墻高(m)、級鐵路、級鐵路H1211H121+hi/H1(a)擋土墻驗算第i截面以上墻體 (b)水平地震作用增大系數圖 水平地震作用增大系數圖式hi第i截面以上墻身質心至墻底的高度(m)。 擋土墻的抗震強度和穩定性驗算,應符合下列規
22、定:1 基礎底面合力偏心距應符合表-1的規定。表-1 基礎底面合力偏心距地 基 土偏 心 距未風化至弱風化的硬質巖石b/3上項以外的其它巖石b/4基本承載力0200kPa的土層b/5基本承載力0200kPa的土層b/6注:表中b為擋土墻底面的寬度(m)。2 混凝土和石砌體墻身截面偏心距,不應大于驗算截面處的寬度的0.4倍。3 建筑材料的容許應力的修正系數,應按表-2的規定采用。表-2 建筑材料容許應力修正系數材 料 名 稱應 力 類 別修 正 系 數混凝土和石砌體剪應力、彎曲拉應力1.0壓 應 力1.5鋼 材剪應力、拉、壓應力1.54 抗滑動穩定系數Kc取值不應小于1.1,抗傾覆穩定系數K0取
23、值不應小于1.3。5 擋土墻的穩定系數,應按下列公式計算(圖)。1)沿基底的抗滑動穩定系數 (-1)式中 N作用于基底上的總垂直力(kN);Ex地震主動土壓力的總水平分力(kN);Ey地震主動土壓力的總垂直分力(kN);基底傾斜角(度);FihE擋土墻墻身的總水平地震力(kN);f基底與地層間摩擦系數。圖 驗算擋土墻穩定性圖式2)抗傾覆穩定系數 (-2)式中 My穩定力系對墻趾的總力矩(kN·m);M0傾覆力系對墻趾的總力矩(kN·m)。6.2 抗震措施 路堤填料的選擇,應符合下列規定:1 路堤填料應符合鐵路路基設計規范的有關規定,并應選用黏性土、碎石類土等抗震穩定性較好的
24、土。、級鐵路受條件限制采用粉砂、細砂、中砂作填料時,應改良土質或采取加固措施。2 路堤浸水部分的填料,應選用抗震穩定性較好的滲水性土。當采用粉砂、細砂、中砂作填料時,應采取防液化措施。 在巖石和非液化土、非軟土地基上的路堤,邊坡高度大于表規定時,應采用土工合成材料等加筋措施加固邊坡;當填料及用地不受限制時,其邊坡坡度應按現行鐵路路基設計規范規定放緩一級。表 路堤邊坡高度限值 Ag 鐵路等級填 料、級鐵路、級鐵路0.2g0.3g0.4g0.4g巨粒土及細粒土(黏土、有機土除外)15121015粗粒土(細砂、粉砂除外)107510 路基為半填半挖和路堤修筑在地面橫坡大于1:5的穩定斜坡上時,原地面
25、應挖臺階,臺階寬度不應小于2.5m,并應做好排水工程。必要時,尚應采取設置支擋構筑物等防滑措施。 路堤地基中存在液化土層時,應進行抗震穩定性驗算。若穩定系數小于允許值,應采取加固地基土、或設置反壓護道等措施。但滿足下列條件之一者,可不采取抗震措施。1 、級鐵路路堤高度小于3m;、級鐵路路堤高度小于4m。2 、級鐵路路堤高度小于5m;、級鐵路路堤高度小于6m,且設防烈度為7度、8度、9度時,地面以下分別為5、6、7m深度內,液化土層累計厚度小于2m。 3 上覆非液化土層厚度du或地下水位深度dw大于表的規定。 表 du或dw的限值 設防烈度 du或dw值(m)鐵路等級7度8度9度、級鐵路567、
26、級鐵路345 在可液化地區取土時,、級鐵路取土坑至路堤坡腳的距離不應小于5m。 軟土地基上小于臨界高度的路堤,當地面硬殼的厚度大于表規定時,可不采取抗震措施。當硬殼厚度小于表規定時,設防烈度為8度和9度,路堤邊坡坡度應按現行鐵路路基設計規范規定放緩一級或加設寬為12m的護道,護道的高度不宜小于路堤高度的1/2。表 硬殼厚度限值 設防烈度 硬殼厚度(m)鐵路等級8度9度、級鐵路23、級鐵路2 軟土地基上大于臨界高度的路堤,應符合下列規定:1 當地基已采取碎石樁、砂井、旋噴樁、粉噴樁、石灰樁等加固時,可不再考慮地震影響。2 當采用反壓護道加固且設防烈度為8度和9度時,、級鐵路應將護道和堤身的邊坡坡
27、度均按現行鐵路路基設計規范規定的坡值放緩一級。 軟土地基上的路堤基底采用砂石墊層時,墊層材料應采用碎石或粗砂夾碎石(卵石),不得采用細砂;9度及以上地震區不宜采用中、粗砂。 黏性土路塹邊坡高度大于表規定時,應按現行鐵路路基設計規范規定邊坡放緩一級或采取加固措施。表 黏性土路塹邊坡高度限值 Ag 邊坡高度(m)鐵路等級0.2g0.3g0.4g、級鐵路151210、級鐵路201715 當設防烈度為8度和9度時,、級鐵路的碎石類土路塹邊坡坡形和坡率,應根據土的密度、含水量和土層的成因,并結合邊坡高度確定。當受地形、地質限制不宜放緩邊坡時,應采取加固措施。 巖石路塹,當石質破碎或有軟弱夾層、山坡有危石
28、或上部覆蓋層受震易坍塌時,應采用支擋加固措施,、級鐵路宜設置輕型柔性防護、隧道或明洞。 設防烈度為8度和9度時,、級鐵路的巖石路塹,宜采用光面、預裂、控制爆破,不應采用大爆破施工。 、級鐵路擋土墻應采用片石混凝土或混凝土整體灌筑,其強度等級不宜低于C20。 設防烈度為8度和9度時,、級鐵路擋土墻的高度應符合以下規定:1 路肩、路堤和土質路塹擋土墻高度不宜大于8m;2 石質路塹擋土墻高度不宜大于10m。 混凝土擋土墻的施工縫或衡重式擋土墻的變截面處,必須設置榫頭或采用短鋼筋加固,榫頭的面積不應小于截面面積的20%。 當設防烈度為8度和9度時,、級鐵路總高度大于10m的護墻,應采用片石混凝土或混凝
29、土整體澆筑,強度等級不低于C20。 擋土墻應分段修筑,每段長度不宜大于15m;在分段處、地基土層及墻高變化較大處,應設置沉降縫。 位于可液化土層及軟土地基上的擋土墻,宜采取砂樁、碎石樁等加固地基措施。當采用樁基時,樁尖應伸入穩定土層。 對擋土墻、高路堤、深路塹等工程,如果可液化土層不能滿足路基工程穩定要求時:若液化等級為嚴重,地基應采用樁基、深基礎、復合地基全部消除液化沉陷;對其它工程或液化等級為中等的結構,應采用改善受力條件、加強結構剛度、減輕荷載、合理設置沉降縫等措施部分消除液化沉陷。 受滑坡影響的工程應按條計算滑體上的水平地震力,將其作為臨時荷載進行穩定分析,安全系數取值應根據滑坡的發展
30、階段、滑面巖土力學指標、地震影響程度、鐵路等級、工程的重要性綜合確定,一般可采用1.01.2。7 橋 梁7.1 一般規定 本章適用于跨度小于150m的鋼梁及跨度小于120m的鐵路鋼筋混凝土和預應力混凝土等梁式橋的抗震設計。7.1.2 橋梁應按下列要求進行抗震設計驗算:按多遇地震進行橋墩、基礎的強度、偏心及穩定性驗算;按設計地震驗算上、下部結構連接構造的強度;按罕遇地震進行延性設計,對橋墩進行延性驗算。不同結構橋梁的抗震設計驗算內容應符合表規定。表 橋梁抗震設計驗算內容結構形式多遇地震設計地震罕遇地震混凝土橋墩強度、偏心及穩定性驗算驗算連接構造一般不驗算;但應增設護面鋼筋鋼筋混凝土橋墩強度及穩定
31、性驗算驗算連接構造按簡化法進行延性驗算特別重要橋梁強度及穩定性驗算驗算連接構造按非線性時程反應分析法進行延性驗算注:對于簡支或連續梁橋的上部結構可不進行抗震強度和穩定性驗算,但應采取抗震措施。 橋梁抗震設計應結合地形、地質條件、構造特點、工程規模及震害經驗等,選擇適當的橋型及墩臺、基礎型式。當橋梁必須穿越地震斷層時,宜采用跨度較小、墩高較低的簡支梁橋通過。7.1.4 計算橋梁的地震作用時,應計入地基變形的影響。7.1.5 橋梁抗震驗算時,應分別計算順橋向和橫橋向的水平地震作用。對于抗震設防烈度為9度的懸臂結構和預應力混凝土剛構橋等,還應考慮豎向地震作用與水平地震作用的不利組合。豎向地震作用可按
32、結構恒載和活荷載總和的7計入,或按水平地震基本加速度值的65進行動力分析。7.1.6 橋梁抗震驗算荷載,應為地震作用與表7.1.6所列的荷載進行最不利的組合。表 橋梁荷載荷 載 分 類荷 載 名 稱恒 載結構自重土壓力靜水壓力及浮力活荷載活載重力離心力列車活載產生的土壓力注: 1.雙線橋只考慮單線活荷載;2.驗算橋墩橋臺時,一律采用常水位設計。常水位包括地表水或地下水。7.1.7 橋梁抗震驗算對于、級鐵路,應分別按有車、無車進行計算,當橋上有車時,順橋向不計活荷載引起的地震力,橫橋向只計50活荷載引起的地震力,作用點在軌頂以上2m處,活荷載垂直力均計100。、級鐵路均按無車進行計算。7.1.8
33、 橋梁抗震驗算應符合下列規定:1 基礎底面的合力偏心距e,應符合表7.1.8-1的規定。表-1 基礎底面合力偏心距e地 基 土e未風化至弱風化的硬質巖石2.0上項以外的其它巖石1.5基本承載力0200kPa的土層1.2基本承載力0200kPa的土層1.0注:表中為基礎底面計算方向的核心半徑。2 砌體及混凝土截面合力偏心距e,應符合表7.1.8-2的規定。表-2 砌石及混凝土截面合力偏心距e截 面 形 狀e矩形及其它形狀0.8S圓 形0.7S注:表中S為截面形心至最大壓應力邊緣的距離。3 配有少量鋼筋的混凝土重力式橋墩、橋臺截面的偏心距可大于表7.1.8-2的規定值。配筋量應按強度計算確定,配筋
34、率和裂縫寬度可不受限制。4 建筑材料容許應力的修正系數,按本規范表6.1.72的規定采用。5 滑動穩定系數不應小于1.1。6 傾覆穩定系數不應小于1.3。7.2 橋墩抗震分析方法 簡支梁橋墩抗震分析一般采用單墩力學模型計算,梁部只計質量影響;也可采用圖的全橋力學模型進行計算,并計入梁部及橋面系剛度影響。圖7.2.1 全橋力學模型平動柔度系數;轉動柔度系數;7.2.2 多遇地震作用下,橋墩抗震計算,一般采用反應譜法。對特別重要或采用減震、耗能裝置的橋梁,除按反應譜法計算外,還應選用符合抗震設計要求的地震波,采用時程反應分析法進行分析。在罕遇地震作用下,應采用非線性時程反應分析法,或按簡化方法進行
35、延性驗算。7.2.3 當結構自振周期小于2秒,且阻尼比=0.05時,動力放大系數可按圖7.2.3取值,不符合上述條件時,應另行研究。結構自振周期T的簡化計算可按本規范附錄D進行。圖7.2.3 動力放大系數曲線根據場地類別和地震動參數區劃確定的地震動反應譜特征周期Tg如表7.2.3。表 地震動反應譜特征周期Tg(s)反應譜特征周期分區場 地 類 別一 區0.250.350.450.65二 區0.300.400.550.75三 區0.350.450.650.90 不同水準地震作用下,水平地震基本加速度取值按表采用,對特別重要的橋梁,在多遇地震作用下,表中值應乘重要性系數1.4。表 水平地震基本加速
36、度值設防烈度6度7度8度9度設計地震(Ag)0.05g0.1g0.15g0.2g0.3g0.4g多遇地震0.02g0.04g0.05g0.07g0.1g0.14g罕遇地震0.11g0.21g0.32g0.38g0.57g0.64g 簡支梁橋墩的水平地震作用,應符合下列規定:1 橋墩各段的地震作用,應位于其質心。梁體的地震作用順橋向位于支座中心,橫橋向位于梁高的1/2處。2 橋墩的地震作用應計入地基變形的影響。3 水平地震作用應按下列公式計算(圖)(a)橫橋向 (b)順橋向 圖 橋墩水平地震作用計算圖式平動柔度系數,當基底或承臺底作用單位水平力時,基礎底面產生的水平位移(m/kN);巖石地基=0
37、;轉動柔度系數,當基底或承臺底作用單位彎矩時,基礎底面產生的轉角(rad/kN·m);巖石地基=0;mb橋墩頂處換算質點的質量(t)。順橋向:mb =md ;橫橋向:mb =m1+ md ;md橋墩頂梁體質量,等跨橋墩順橋向、橫橋向和不等跨橋墩橫橋向均為相鄰兩孔梁及橋面質量之和的一半,不等跨橋墩順橋向為較大一跨梁及橋面質量之和;m1橋墩頂活荷載反力換算的質量(t),按本規范第7.1.7條規定計算;lbmb質心距橋墩頂的高度(m);mi橋墩第i 段的質量(t)。 (-1) (-2)式中 j振型i點的水平地震力(kN);水平地震基本加速度,按表7.2.4采用。j振型動力系數。按自振周期T
38、j ,并按本規范第7.2.3條采用;j振型參與系數。并按下式計算: (-3)j振型基礎質心處的振型坐標;基礎的質量(t);j振型在第i段橋墩質心處的振型坐標;非巖石地基的基礎或承臺質心處j振型地震力矩(kN·m);j振型基礎質心角變位的振型函數(/m);基礎對其質心軸的轉動慣量(t·m2)。4 地震作用效應彎矩、剪力、位移,一般可取前三階振型耦合,并應按下式計算: (-4)式中 地震作用下,i點的作用效應彎矩、剪力或位移; 在j振型地震作用下,i點的作用效應彎矩、剪力或位移。5 橋墩地震作用的簡化計算方法可采用本規范附錄E。 計算非巖石地基基礎的柔度系數、時,可計入土的彈性
39、抗力,并按下列公式計算。1 明挖、沉井基礎底面的地基柔度系數1)置于非巖石地基上的深基礎(包括基礎置于巖石風化層內和置于風化層面上)。 (-1) (-2) (-3)2)置于非巖石地基上的淺基礎或嵌入巖層內較淺的基礎 (-4) (-5)式中 b0基礎側面土抗力的計算寬度(m),應按現行鐵路橋涵地基和基礎設計規范(TB10002.5-99)的規定計算。明挖基礎側面土抗力的計算寬度應由基礎的平均尺寸確定;m非巖石地基系數的比例系數(kN/m4),可按表采用。表 非巖石地基系數的比例系數m值序 號土 的 名 稱m(kN/m4)1流塑黏性土IL1 300050002軟塑黏性土1IL0.5,粉砂50001
40、00003硬塑黏性土0.5IL0,細砂、中砂10000200004堅硬黏性土、粗砂20000300005礫砂、角礫土、圓礫土、碎石土、卵石土30000800006塊石土、漂石土80000120000注:IL為液性指數。h基礎底面位于地面以下或一般沖刷線以下的深度(m);C0基礎底面豎向地基系數(kN/m3),按現行鐵路橋涵地基和基礎設計規范的規定計算;a基礎底面順外力作用方向的基礎長度(m);W計算方向基礎底截面抵抗矩(m3);當基礎底或承臺底作用單位彎矩時,基礎底面產生的水平位移(m/kN·m)。2 樁基礎承臺底面的地基柔度系數,應按現行鐵路橋涵地基和基礎設計規范(TB10002.
41、5-99)的方法計算。7.2.7 梁式橋跨結構的實體橋墩,在常年水位以下部分,當水深超過5m時,應計入地震動水壓力對橋墩的作用。采用圓形或圓端形橋墩時,其動水壓力應按下列公式計算(圖7.2.7)。圖7.2.7 圓形、圓端形橋墩地震動水壓力計算圖式hw常水位至基礎頂面的高度(m)。1 水中墩高度hi處單位墩高的動水壓力,應按下式計算: (7.2.7-1)式中 FiwE水中墩高度hi處單位墩高的動水壓力(kN);水平地震基本加速度,按表7.2.4采用。mw橋墩單位高度水的附加質量(t/m),并按下列公式計算。當0hi0.8hw時, (7.2.7-2)當0.8hwhihw時, (7.2.7-3)水的
42、重力密度(kN/m3);,橋墩hw/2處垂直于計算方向的截面寬度(m);橋墩計算方向的振型參與系數,并按下式計算: (7.2.7-4) 墩身的重力密度(kN/m3); A1橋墩高度H的1/2處的截面面積(m2);橋墩計算方向的動力放大系數,應按本規范第7.2.3條確定。其基本周期應按下式計算: (7.2.7-5) E墩身的彈性模量(kPa);橋墩高度H的1/2處截面計算方向的慣性矩(m4)。2 橋墩動水壓力基礎頂面的剪力、彎矩應按下列公式計算: (7.2.7-6) (7.2.7-7)式中 V0基礎頂面的剪力(kN);基礎頂面的彎矩(kN·m)。水平地震基本加速度,按表7.2.4采用。
43、7.3 鋼筋混凝土橋墩延性設計7.3.1 罕遇地震下橋墩的地震作用,可不計活荷載影響。 橋墩在罕遇地震作用下的彈塑性變形分析,宜采用非線性時程反應分析法,延性驗算應滿足公式7.3.2的要求:u=u (7.3.2)式中 u非線性位移延性比; u允許位移延性比,u4.8;max橋墩的非線性響應最大位移;y橋墩的屈服位移。對于簡支梁橋墩的延性設計,可按本規范附錄F的簡化方法進行計算。 當非線性位移延性比u大于1時,鋼筋混凝土橋墩應進行延性設計,并按下列要求采取構造措施:1 墩身剛度變化均勻,避免出現突變;2 墩身主筋全截面配筋率不應小于0.5%,并不大于4;3 橋墩塑性鉸區域應加強箍筋配置,加強區高
44、度不應小于彎曲方向截面高度的2倍,當塑性鉸區域位于橋墩底部時,加強區高度為截面高度;墩高與驗算方向截面高度的比值小于2.5時,應對所有截面進行加強,并按最不利變形階段進行抗剪強度驗算,必要時設置抗剪鋼筋; 4 箍筋直徑不應小于10mm,配箍率不應低于主筋配筋率的1/4;且不應低于0.3;5 加強區箍筋間距不應大于10cm,其他部位不應大于15cm;設防烈度大于8度的地區,加強區箍筋間距不應大于5cm,其他部位不應大于10cm;6 圓形截面,箍筋可沿截面周邊布置;矩形截面,除在周邊布置箍筋外,在加強區混凝土核心范圍應按表要求布置箍筋或橫向鋼筋(拉筋);表 矩形截面箍筋或橫向鋼筋布置設防烈度箍筋或
45、橫向鋼筋(拉筋)間的主筋根數箍筋肢距或橫向鋼筋(拉筋)間距74不大于40cm83不大于25cm92每根縱向鋼筋均應提供縱、橫向水平約束注:圓端形截面中間矩形部分按表中要求布置,其它截面形狀可參照矩形截面布置。7 圓形箍筋的接頭必須采用焊接,焊接長度不小于10倍箍筋直徑;矩形箍筋端部應有135°彎鉤,彎鉤的直段長度不小于20cm;7.4 支座及橋臺7.4.1 驗算支座部件、梁與支座間連接、墩臺錨固螺栓、橡膠支座支擋設施時,水平地震力應按下列公式計算: 1 順橋向固定端的水平地震力 (7.4.1-1) 式中 活動支座摩阻力之和(kN),并應符合下列規定:;FhE固定端的水平地震力(kN)
46、;Ag設計地震動峰值加速度值(ms2);md簡支梁為一孔梁和橋面的質量(t);活動支座的摩擦系數;鋼輥軸、搖軸支座及盆式橡膠支座=0.05;板式弧形支座及板式橡膠支座=0.10.2;Ra活動支座反力(kN)。 2 橫橋向由活動支座與固定支座共同承受。一個橋墩墩頂處的水平地震力 (7.4.1-2)式中FhE一個橋墩墩頂處的水平地震力(kN);mb見本規范7.2.5條。7.4.2 橋臺的地震作用,一般橋梁不計橋臺及填土的剛度、質量影響;特別重要及技術復雜的橋梁,可計入橋臺及填土的剛度、質量影響。抗震計算按設計地震采用靜力法進行驗算,并應符合下列規定:1 不計基礎襟邊上土柱及錐體填土的水平地震力。
47、2 作用于橋臺的地震主動土壓力應按本規范第6.1.5條計算。作用點位置在計算截面以上計算高度的13處。計算橋臺前地震土壓力時,應根據地震角按下式進行修正。 (7.4.2-1)式中 修正后的土的內摩擦角(度);土的內摩擦角(度);地震角,應按表采用。3 計算破壞棱體上列車活荷載產生的土壓力時,不計入地震角。4 橋臺身的水平地震力,應按本規范第6.1.6條規定計算,其中H為橋臺頂面至基礎頂面間的高度,水平地震作用沿橋臺高度的增大系數應取1。計算橫向活荷載引起的地震力時,增大系數值與橋臺頂面相同。5 梁體質量作用于橋臺的水平地震力按下式計算: (7.4.2-2) 式中 梁部作用于橋臺的水平地震力(k
48、N);水平地震作用修正系數,巖石地基取值0.20,非巖石地基取值0.25;當梁在橋臺端為固定支座時,md以一孔梁計;當梁的兩端為相同支座時,md以半孔梁計。橫橋向md以半孔梁計。梁體質量的水平地震力,順橋向作用點在支座中心處,橫橋向作用點在梁高的12處。6 計算橋臺穿過液化土層的地震土壓力時,內摩擦角折減系數應符合本規范附錄C的規定。凡力學指標不同的土層,應分層計算。7.5 抗震措施7.5.1 橋孔宜按等跨布置,橋墩應避免承受斜向土壓力,橋臺宜用T形或U形橋臺。7.5.2 位于可液化土層或軟土地基上的特大橋、大中橋應適當增加橋長,并應將橋臺放在穩定的河岸上。在主河槽與河灘分界的地形突變處不宜設置橋墩,當難以
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