1、Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.新公路橋梁抗震設計細則講解北京邁達斯技術有限公司Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.主要內容1 橋梁震害以及原因與啟示 89規范局限性以及新規范要點 新規范基本要求234 地震作用56 抗震分析 強度與變形驗算7 總結Copyright 2000-2003 MIDAS Information

2、 Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害落梁破壞u 廟子坪大橋采用板式橡膠支座，梁體直接擱置在支座上。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害u 百花大橋小半徑曲線橋、橋墩剛度變化大Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害Copyright 2000-2007MIDAS Info

3、rmation Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害墩柱破壞汶川地震中的百花大橋Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害基礎破壞Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害支座滑動、梁移過大汶川地震中的壽江大橋Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.1橋梁震害支座滑動、梁移過大汶川地震中的其他橋梁Copyright 2000-20

4、07MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.2橋梁震害原因與啟示支承連接部件失效Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.2橋梁震害原因與啟示橋梁墩柱破壞Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.1.2橋梁震害原因與啟示基礎破壞Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.2.1新規范發布設計規范-01實施細則Copyright 2000-2

5、007MIDAS Information Technology Co., Ltd.公路橋梁抗震設計2008-10-01實施鐵路工程抗震2006-122.2 89規范局限性Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd. 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。2.2 89規范局限性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

6、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。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.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。u 第一階段： E1地震作用下的彈性抗震設計；u 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

7、正系數；給出了時程地震波的選用原則。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.2.3新規范要點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。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.3新規范基本要求 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 響系數表3.1.1 各設防類別

8、橋梁的抗震設防目標Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.3新規范基本要求橋梁抗震設防分類Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.3新規范基本要求 橋梁抗震設防措施等級Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.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。Copyright 2000-2007

9、MIDAS Information Technology Co., Ltd.3新規范基本要求 確定地震作用基本要求 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 地震安全性評價Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.抗震設防烈度6789A0.05g0.10（0.15）g0.20（0.3）g0.40g5地震作用 5.1 一般規定u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。

10、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，uu然后組合。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.5地震作用u 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。u 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。u 進行曲線橋梁地震反應分析時

11、，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。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.5地震作用 5.2 設計加速度反應譜 水平設計加速度反應譜SSmaxSmax (5.5T + 0.45)T T(T/T )maxgg0T(s)0.1Tg10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Copyright 2000-2007MIDAS Informat

12、ion Technology Co., Ltd.5地震作用 公路工程抗震設計規范（JTJ 004-89）中給出動力放大系數譜b = maxu&gmax 建筑抗震設計規范（GB 50011-2001）中給出水平地震影響系數 譜a = kb = max maxgu&gmaxCopyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.u&g + u&u&gu&g + u&5地震作用 水平設計加速度反應譜最大值Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.5地震作用 場地特征周期T

13、g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。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.5地震作用 阻尼調整系數Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.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Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co.

14、, Ltd.5地震作用 5.3 地震動時程 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0.1Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.6抗震分析6.1 一般規定適用范

15、圍：常規橋梁單跨跨徑不超過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%。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.6抗震分析Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.6抗震分析表6.1.4 橋梁抗震分析可采用的計算方法表中：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Copyright 2000-2007MIDAS Information

16、 Technology Co., Ltd.地震作用B類C類D類規則非規則規則非規則規則非規則E1SM/MMMM/THSM/MMMM/THSM/MMMME2SM/MMTHSM/MMTH6抗震分析截面特性取值 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。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.6抗震分析6.2 梁橋延性抗震設計Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology

17、 Co., Ltd.6抗震分析Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.6抗震分析6.3 建模原則u 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；u 支座單元應反映支座的力學特性u 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u 計算模型應考慮相鄰結構和邊界條件的影響。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.6抗震分析Copyright 2000-2007MIDAS Information Techn

18、ology Co., Ltd.6抗震分析p(t) =- mu&g (t)+)彈性力阻尼力慣性力fS = kufD = cu&fI = mu&Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.cu&(t)ku(t)mu&(t6抗震分析mu& + cu& + ku=- mu&gu(t) = uC(t)+ uP (t)二階線性微分方程u(t) = Acoswnt + Bsinwnt + p0 / k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 Total ResponseCopyright 2000-200

19、7MIDAS Information Technology Co., Ltd.Response to impulse tResponse to impulse 2u 杜哈梅積分Response to impulse 1u 經典解法6抗震分析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-b 法 、Wilson- q 法不同參數對應的逐步積分法Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.u 數值方法6抗震分析6.4 反應譜法Copyright 2000-2007MIDAS Information

20、Technology Co., Ltd.6抗震分析 uSRSS方法組合 uCQC方法組合Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.6抗震分析6.5 時程分析方法地震動三要素Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.振幅頻譜持續時間6抗震分析Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd. 在E1地震作用下，線性時程法的計算結果不應小于反 應譜法計算結果的80%。 時程分析的最終結果，當采

21、用3組時程波計算時，應 取3組計算結果的最大值；當采用7組時程波計算時， 可取7組結果的平均值。6抗震分析反應譜法時程分析法Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.u 優點：適用于線性和非線性的情況；給出隨時間變化的結構反應；u 缺點：地震波有隨機性，計算結果也帶有隨機性；和其他工況組合時麻煩一些。u 優點：帶有統計特性；給出結構地震反應的最大值；u 缺點：目前只適用于線性分析；各振型都是取最大值計算的；6抗震分析6.8 能力保護構件計算Copyright 2000-2007MIDAS Information Techn

22、ology Co., Ltd.7強度與變形驗算7.1 一般規定Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.7強度與變形驗算7.3 B類、C類橋梁抗震強度驗算Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.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Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.7強度與變形驗算7.4 B類、C類橋梁墩柱的變形驗算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。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.7強度與變形驗算 E2地震作用下，橋墩潛在塑性鉸區