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1、大跨桥梁抗震设计大跨桥梁抗震设计减震隔震桥研讨减震隔震桥研讨硕0606班肖赟061215571.1.大跨桥梁抗震设计现状大跨桥梁抗震设计现状目前，国内外现有的绝大多数桥梁工程抗震目前，国内外现有的绝大多数桥梁工程抗震设计规范只适用于中等跨径的普通桥梁，超设计规范只适用于中等跨径的普通桥梁，超越适用范围的大跨度桥梁的抗震设计，那么越适用范围的大跨度桥梁的抗震设计，那么无规范可循。许多设计规范只适用于跨径无规范可循。许多设计规范只适用于跨径150m150m以下的梁桥。以下的梁桥。对于大跨桥梁的抗震设计国内外曾经进展了对于大跨桥梁的抗震设计国内外曾经进展了许多的研讨，获得了许多科研成果，不过大许多的
2、研讨，获得了许多科研成果，不过大跨桥梁抗震设计目前还是没有一个一致的规跨桥梁抗震设计目前还是没有一个一致的规范。范。2.2.大跨桥梁抗震设计特点，难点大跨桥梁抗震设计特点，难点与中等跨径普通桥梁相比，大跨度桥梁的地震反响与中等跨径普通桥梁相比，大跨度桥梁的地震反响与中等跨径普通桥梁相比，大跨度桥梁的地震反响与中等跨径普通桥梁相比，大跨度桥梁的地震反响比较复杂，相应地，抗震设计也比较复杂。如高阶比较复杂，相应地，抗震设计也比较复杂。如高阶比较复杂，相应地，抗震设计也比较复杂。如高阶比较复杂，相应地，抗震设计也比较复杂。如高阶振型的影响比较明显，以及需求思索多点激振和行振型的影响比较明显，以及需求
3、思索多点激振和行振型的影响比较明显，以及需求思索多点激振和行振型的影响比较明显，以及需求思索多点激振和行波效应、各种复杂的非线性要素、桩土构造相波效应、各种复杂的非线性要素、桩土构造相波效应、各种复杂的非线性要素、桩土构造相波效应、各种复杂的非线性要素、桩土构造相互作用等。互作用等。互作用等。互作用等。另一方面，又没有可遵照的抗震设计规范。因此，另一方面，又没有可遵照的抗震设计规范。因此，另一方面，又没有可遵照的抗震设计规范。因此，另一方面，又没有可遵照的抗震设计规范。因此，大跨度桥梁的抗震设计目前还比较困难。大跨度桥梁的抗震设计目前还比较困难。大跨度桥梁的抗震设计目前还比较困难。大跨度桥梁的
4、抗震设计目前还比较困难。由于工程工程建立期短，而专业科研人员又不能参由于工程工程建立期短，而专业科研人员又不能参由于工程工程建立期短，而专业科研人员又不能参由于工程工程建立期短，而专业科研人员又不能参与设计，只能被动地进展桥梁构造在地震作用下的与设计，只能被动地进展桥梁构造在地震作用下的与设计，只能被动地进展桥梁构造在地震作用下的与设计，只能被动地进展桥梁构造在地震作用下的强度变形验算，因此不能将先进的抗震设计思想充强度变形验算，因此不能将先进的抗震设计思想充强度变形验算，因此不能将先进的抗震设计思想充强度变形验算，因此不能将先进的抗震设计思想充分运用于抗震设计，影响抗震设计的效果。分运用于抗
5、震设计，影响抗震设计的效果。分运用于抗震设计，影响抗震设计的效果。分运用于抗震设计，影响抗震设计的效果。3.3.根本的桥梁震害上部构造根本的桥梁震害上部构造落梁破坏，这是最为常见的桥梁震害之一。落梁破坏，这是最为常见的桥梁震害之一。桥墩部位两跨梁相互撞击的破坏桥墩部位两跨梁相互撞击的破坏 。由于地基失效引起的上部构造的震害。由于地基失效引起的上部构造的震害。 墩柱失效引起的落梁破坏。墩柱失效引起的落梁破坏。 根本的桥梁震害下部构造根本的桥梁震害下部构造桥梁墩台和根底的震害是由于遭到较大的程桥梁墩台和根底的震害是由于遭到较大的程度地震力的作用所致。高柔性的桥墩多为弯度地震力的作用所致。高柔性的桥
6、墩多为弯曲破坏，粗矮的桥墩多为剪切型破坏，长细曲破坏，粗矮的桥墩多为剪切型破坏，长细比介于两者之间的那么呈现弯剪型破坏。此比介于两者之间的那么呈现弯剪型破坏。此外，配筋设计不当还会引起盖梁和桥墩的节外，配筋设计不当还会引起盖梁和桥墩的节点部位破坏。点部位破坏。4.4.梁式桥梁震害梁式桥梁震害 梁式桥梁钢板梁及钢筋混凝土梁等蒙受梁式桥梁钢板梁及钢筋混凝土梁等蒙受地震时，最常见的严重破坏情况是墩台毁损，地震时，最常见的严重破坏情况是墩台毁损，主梁坠落。这种严重破坏，大都发生在地震主梁坠落。这种严重破坏，大都发生在地震的高烈度地域，而且普通是地质体条件较差的高烈度地域，而且普通是地质体条件较差的桥梁
7、。的桥梁。 桥梁震害图片桥梁震害图片 梁式桥梁震害要素梁式桥梁震害要素地震烈度高，设计上又没有思索抗震设防。这些桥普通位地震烈度高，设计上又没有思索抗震设防。这些桥普通位地震烈度高，设计上又没有思索抗震设防。这些桥普通位地震烈度高，设计上又没有思索抗震设防。这些桥普通位于地震烈度于地震烈度于地震烈度于地震烈度9-119-119-119-11度区域，大部分都是解放后新建的，但是度区域，大部分都是解放后新建的，但是度区域，大部分都是解放后新建的，但是度区域，大部分都是解放后新建的，但是过去的规范中没有关于抗震方面的要求。过去的规范中没有关于抗震方面的要求。过去的规范中没有关于抗震方面的要求。过去的
8、规范中没有关于抗震方面的要求。地质条件差，砂土液化景象严重，是这些桥梁破坏的重要地质条件差，砂土液化景象严重，是这些桥梁破坏的重要地质条件差，砂土液化景象严重，是这些桥梁破坏的重要地质条件差，砂土液化景象严重，是这些桥梁破坏的重要要素。要素。要素。要素。桥端路堤下沉，岸坡向河心滑移，台间间隔缩短。桥端路堤下沉，岸坡向河心滑移，台间间隔缩短。桥端路堤下沉，岸坡向河心滑移，台间间隔缩短。桥端路堤下沉，岸坡向河心滑移，台间间隔缩短。支座不顺应抗震要求。支座不顺应抗震要求。支座不顺应抗震要求。支座不顺应抗震要求。墩、台等下部构造断裂或者倒塌。这个能够分为两种情况：墩、台等下部构造断裂或者倒塌。这个能够
9、分为两种情况：墩、台等下部构造断裂或者倒塌。这个能够分为两种情况：墩、台等下部构造断裂或者倒塌。这个能够分为两种情况：一是墩、台的强度不够；另一种情况是地震引起桥梁的上一是墩、台的强度不够；另一种情况是地震引起桥梁的上一是墩、台的强度不够；另一种情况是地震引起桥梁的上一是墩、台的强度不够；另一种情况是地震引起桥梁的上部构造坠落，从而将墩台构造砸坏。部构造坠落，从而将墩台构造砸坏。部构造坠落，从而将墩台构造砸坏。部构造坠落，从而将墩台构造砸坏。5.5.大跨桥梁抗震设计大跨桥梁抗震设计大跨度桥梁的抗震设计是一项综合性的任务。大跨度桥梁的抗震设计是一项综合性的任务。目前国内采用得是三水准设防目的，两
10、阶段目前国内采用得是三水准设防目的，两阶段抗震设计方法。抗震设计方法。此外还提出了基于性能得设计方法。这是今此外还提出了基于性能得设计方法。这是今后抗震研讨方向。后抗震研讨方向。 大跨桥梁抗震设计大跨桥梁抗震设计两程度的抗震设计方法两程度的抗震设计方法twotwolevel design level design approachapproach要求构造在两个概率程度的地震要求构造在两个概率程度的地震作用下分别到达两个不同的性能规范。作用下分别到达两个不同的性能规范。才干设计思想要求在一座桥梁内部建立合理才干设计思想要求在一座桥梁内部建立合理的强度级配，以保证地震破坏只发生在预定的强度级配，以
11、保证地震破坏只发生在预定的部位，而且是可控制的。的部位，而且是可控制的。 大跨桥梁抗震设计大跨桥梁抗震设计 大跨度桥梁抗震设计适用方法以为，大跨度大跨度桥梁抗震设计适用方法以为，大跨度桥梁的抗震设计应分两个阶段进展：桥梁的抗震设计应分两个阶段进展：1 1在方案设计阶段进展抗震概念设计，选择在方案设计阶段进展抗震概念设计，选择较理想的抗震构造体系；较理想的抗震构造体系；2 2在初步或技术设计阶段进展延性抗震设计，在初步或技术设计阶段进展延性抗震设计，并根据才干设计思想进展抗才干分析、验算，并根据才干设计思想进展抗才干分析、验算，必要时要进展减、隔震设计以提高构造的抗必要时要进展减、隔震设计以提高
12、构造的抗震才干。震才干。6.6.大跨桥梁抗震概念设计大跨桥梁抗震概念设计70707070年代以来，人年代以来，人年代以来，人年代以来，人们们在在在在总结总结大地震灾大地震灾大地震灾大地震灾祸阅历祸阅历中中中中发现发现：对对构构构构造抗震造抗震造抗震造抗震设计设计来来来来说说，“概念概念概念概念设计设计，Conceptual DesignConceptual DesignConceptual DesignConceptual Design比比比比“计计算算算算设计设计Numerical DesignNumerical DesignNumerical DesignNumerical Design更
13、更更更为为重要。重要。重要。重要。 由于地震由于地震由于地震由于地震动动的不确定性和复的不确定性和复的不确定性和复的不确定性和复杂杂性，再加上构造性，再加上构造性，再加上构造性，再加上构造计计算模型算模型算模型算模型的假定与的假定与的假定与的假定与实实践情况的差践情况的差践情况的差践情况的差别别，使，使，使，使“计计算算算算设计设计很很很很难难有效地有效地有效地有效地控制构造的抗震性能。因此，不能完全依控制构造的抗震性能。因此，不能完全依控制构造的抗震性能。因此，不能完全依控制构造的抗震性能。因此，不能完全依赖赖“计计算。算。算。算。构造抗震性能的决构造抗震性能的决构造抗震性能的决构造抗震性能
14、的决议议要素是良好的要素是良好的要素是良好的要素是良好的“概念概念概念概念设计设计。在。在。在。在桥桥梁的方案梁的方案梁的方案梁的方案设计阶设计阶段，不能段，不能段，不能段，不能仅仅仅仅根据功能要求和静力分析根据功能要求和静力分析根据功能要求和静力分析根据功能要求和静力分析就决就决就决就决议议方案的取舍，而要方案的取舍，而要方案的取舍，而要方案的取舍，而要综综合思索合思索合思索合思索桥桥梁的抗震性能，尽梁的抗震性能，尽梁的抗震性能，尽梁的抗震性能，尽能能能能够选择够选择良好的抗震构造体系。良好的抗震构造体系。良好的抗震构造体系。良好的抗震构造体系。 大跨桥梁抗震概念设计大跨桥梁抗震概念设计诚然
15、，桥梁的长度、跨径、桥宽以及平面布置要遭诚然，桥梁的长度、跨径、桥宽以及平面布置要遭诚然，桥梁的长度、跨径、桥宽以及平面布置要遭诚然，桥梁的长度、跨径、桥宽以及平面布置要遭到地形条件及交通流量的制约，但从抗震设计的观到地形条件及交通流量的制约，但从抗震设计的观到地形条件及交通流量的制约，但从抗震设计的观到地形条件及交通流量的制约，但从抗震设计的观念来看，还有很大的余地。例如上部构造和桥墩的念来看，还有很大的余地。例如上部构造和桥墩的念来看，还有很大的余地。例如上部构造和桥墩的念来看，还有很大的余地。例如上部构造和桥墩的衔接方式，桥墩方式，桥墩截面方式等等。衔接方式，桥墩方式，桥墩截面方式等等。
16、衔接方式，桥墩方式，桥墩截面方式等等。衔接方式，桥墩方式，桥墩截面方式等等。总之，要从内力和变形两个方面综合思索，选择整总之，要从内力和变形两个方面综合思索，选择整总之，要从内力和变形两个方面综合思索，选择整总之，要从内力和变形两个方面综合思索，选择整体抗震性能好的方案。体抗震性能好的方案。体抗震性能好的方案。体抗震性能好的方案。尤其值得留意的是，大跨度桥梁的过渡孔在地震中尤其值得留意的是，大跨度桥梁的过渡孔在地震中尤其值得留意的是，大跨度桥梁的过渡孔在地震中尤其值得留意的是，大跨度桥梁的过渡孔在地震中较易蒙受破坏，在方案设计时要特别更视过渡孔处较易蒙受破坏，在方案设计时要特别更视过渡孔处较易
17、蒙受破坏，在方案设计时要特别更视过渡孔处较易蒙受破坏，在方案设计时要特别更视过渡孔处衔接构造的设计。衔接构造的设计。衔接构造的设计。衔接构造的设计。 大跨桥梁抗震概念设计大跨桥梁抗震概念设计为了同时保证桥梁构造的经济性和抗震平安为了同时保证桥梁构造的经济性和抗震平安性，通常允许桥梁构造在强震下进入塑性任性，通常允许桥梁构造在强震下进入塑性任务形状，在预期的部位构成塑性铰以耗散能务形状，在预期的部位构成塑性铰以耗散能量，但不允许出现脆性破坏。量，但不允许出现脆性破坏。对于桥梁构造，通常希望塑性铰出如今便于对于桥梁构造，通常希望塑性铰出如今便于检查和易于修复的，并且经过特殊配筋的墩检查和易于修复的
18、，并且经过特殊配筋的墩柱处，而普通不希望上部构造和根底等处出柱处，而普通不希望上部构造和根底等处出现塑性铰。现塑性铰。 大跨桥梁抗震概念设计大跨桥梁抗震概念设计 为了保证所选定的构造体系在桥址的场地条件下确为了保证所选定的构造体系在桥址的场地条件下确为了保证所选定的构造体系在桥址的场地条件下确为了保证所选定的构造体系在桥址的场地条件下确实是良好的抗震体系，须进展分析：实是良好的抗震体系，须进展分析：实是良好的抗震体系，须进展分析：实是良好的抗震体系，须进展分析：首先，应建立桥梁构造的计算图式，分析构造的动力首先，应建立桥梁构造的计算图式，分析构造的动力首先，应建立桥梁构造的计算图式，分析构造的
19、动力首先，应建立桥梁构造的计算图式，分析构造的动力特性，从而对构造的动力性能有一个初略的了解。特性，从而对构造的动力性能有一个初略的了解。特性，从而对构造的动力性能有一个初略的了解。特性，从而对构造的动力性能有一个初略的了解。然后，用反响谱方法估算构造的地震反响，画出反响然后，用反响谱方法估算构造的地震反响，画出反响然后，用反响谱方法估算构造的地震反响，画出反响然后，用反响谱方法估算构造的地震反响，画出反响包络图。结合构造设计分析构造的抗震薄弱部位，包络图。结合构造设计分析构造的抗震薄弱部位，包络图。结合构造设计分析构造的抗震薄弱部位，包络图。结合构造设计分析构造的抗震薄弱部位，并进一步分析能
20、否能经过配筋或构造设计保证这些并进一步分析能否能经过配筋或构造设计保证这些并进一步分析能否能经过配筋或构造设计保证这些并进一步分析能否能经过配筋或构造设计保证这些部位的抗震平安性。部位的抗震平安性。部位的抗震平安性。部位的抗震平安性。最后，根据以上分析结果，综合评判抗震构造体系的最后，根据以上分析结果，综合评判抗震构造体系的最后，根据以上分析结果，综合评判抗震构造体系的最后，根据以上分析结果，综合评判抗震构造体系的优劣，决议能否要修正设计方案。优劣，决议能否要修正设计方案。优劣，决议能否要修正设计方案。优劣，决议能否要修正设计方案。 7.7.大跨桥梁延性抗震设计大跨桥梁延性抗震设计桥梁的延性抗
21、震设计应分两个阶段进展桥梁的延性抗震设计应分两个阶段进展 1 1对于预期会出现塑性铰的部位进展仔对于预期会出现塑性铰的部位进展仔细的配筋设计；细的配筋设计； 2 2对整个桥梁构造进展抗震才干分析验对整个桥梁构造进展抗震才干分析验算，确保其抗震平安性。这两个阶段可以有算，确保其抗震平安性。这两个阶段可以有反复，直到经过抗震才干验算，或者进展减、反复，直到经过抗震才干验算，或者进展减、隔震设计以提高抗震才干。隔震设计以提高抗震才干。大跨桥梁延性抗震设计大跨桥梁延性抗震设计 塑性铰区横向钢筋设计塑性铰区横向钢筋设计 横向钢筋不仅约束混凝土，保证截面的延性，横向钢筋不仅约束混凝土，保证截面的延性，而且
22、要保证纵向钢筋不压溃屈曲。因此，塑而且要保证纵向钢筋不压溃屈曲。因此，塑性铰区的横向钢筋的配置要同时满足这两个性铰区的横向钢筋的配置要同时满足这两个要求。要求。 大跨桥梁延性抗震设计大跨桥梁延性抗震设计 塑性铰区横向钢筋设计塑性铰区横向钢筋设计我国公路我国公路我国公路我国公路桥桥梁抗震梁抗震梁抗震梁抗震设计规设计规范范范范规规定定定定8 8 8 8、9 9 9 9度区度区度区度区桥桥梁墩柱加密区梁墩柱加密区梁墩柱加密区梁墩柱加密区段箍筋的配置要段箍筋的配置要段箍筋的配置要段箍筋的配置要满满足：足：足：足：圆圆形截面形截面形截面形截面应应采用螺旋式箍筋，采用螺旋式箍筋，采用螺旋式箍筋，采用螺旋式
23、箍筋，间间距距距距不大于不大于不大于不大于10cm10cm10cm10cm，箍筋直径不小于，箍筋直径不小于，箍筋直径不小于，箍筋直径不小于8mm8mm8mm8mm；矩形截面的最小体；矩形截面的最小体；矩形截面的最小体；矩形截面的最小体积积含箍率。含箍率。含箍率。含箍率。纵桥纵桥向和横向和横向和横向和横桥桥向均向均向均向均为为0.3%0.3%0.3%0.3%。与国外。与国外。与国外。与国外规规范相比，含范相比，含范相比，含范相比，含箍率很小，而且没有思索箍率很小，而且没有思索箍率很小，而且没有思索箍率很小，而且没有思索纵纵向向向向钢钢筋筋筋筋压溃压溃屈曲破坏，因此是屈曲破坏，因此是屈曲破坏，因此
24、是屈曲破坏，因此是很不很不很不很不够够的。的。的。的。美国的美国的美国的美国的AASHTOAASHTOAASHTOAASHTO规规范和欧洲范和欧洲范和欧洲范和欧洲规规范范范范对对体体体体积积含箍率的含箍率的含箍率的含箍率的规规定比定比定比定比较较一一一一致，特致，特致，特致，特别别是欧洲是欧洲是欧洲是欧洲规规范范范范对对横向横向横向横向约约束束束束钢钢筋的配置有非常筋的配置有非常筋的配置有非常筋的配置有非常详细详细的的的的规规定。定。定。定。但是，三国但是，三国但是，三国但是，三国规规范都有一条一范都有一条一范都有一条一范都有一条一样样的的的的规规定，要求螺旋式箍筋的定，要求螺旋式箍筋的定，要
25、求螺旋式箍筋的定，要求螺旋式箍筋的接接接接头头必需必需必需必需焊焊接；矩形箍筋接；矩形箍筋接；矩形箍筋接；矩形箍筋应应有有有有145145145145的弯的弯的弯的弯钩钩，并伸入混凝，并伸入混凝，并伸入混凝，并伸入混凝土核芯之内。土核芯之内。土核芯之内。土核芯之内。 大跨桥梁延性抗震设计大跨桥梁延性抗震设计 桥梁构造抗震才干分析、验算桥梁构造抗震才干分析、验算 桥梁构造抗震才干验算的义务是采用非线性桥梁构造抗震才干验算的义务是采用非线性时程分析方法，并经过恰当的抗震分析验算，时程分析方法，并经过恰当的抗震分析验算，确保整体构造与薄弱部位的抗震平安性。因确保整体构造与薄弱部位的抗震平安性。因此，
26、首先要确定抗震设防的两个水准及对应此，首先要确定抗震设防的两个水准及对应的地震输入，再分别计算出构造的地震反响，的地震输入，再分别计算出构造的地震反响，并根据两个水准地震作用下构造的性能要求并根据两个水准地震作用下构造的性能要求验算构造的抗弯强度及弯曲延性，特别要验验算构造的抗弯强度及弯曲延性，特别要验算构造的剪切强度，确保不出现剪切脆性破算构造的剪切强度，确保不出现剪切脆性破坏。坏。大跨桥梁延性抗震设计大跨桥梁延性抗震设计 桥梁构造抗震才干分析、验算桥梁构造抗震才干分析、验算地震地震地震地震动输动输入确入确入确入确实实定定定定 抗震抗震抗震抗震设设防防防防规规范确定范确定范确定范确定 国内外
27、各国内外各国内外各国内外各规规范中的根本烈度相当于范中的根本烈度相当于范中的根本烈度相当于范中的根本烈度相当于50505050年基准期年基准期年基准期年基准期10%10%10%10%超越概率的地震烈度，其重超越概率的地震烈度，其重超越概率的地震烈度，其重超越概率的地震烈度，其重现现期期期期为为475475475475年。根据我国年。根据我国年。根据我国年。根据我国建筑工程抗震建筑工程抗震建筑工程抗震建筑工程抗震设计规设计规范范范范,90,90,90,90年代出提出的大跨年代出提出的大跨年代出提出的大跨年代出提出的大跨桥桥梁抗震梁抗震梁抗震梁抗震设设防防防防规规范取范取范取范取为为： 遭遇概率程
28、度遭遇概率程度遭遇概率程度遭遇概率程度为为P1(50P1(50P1(50P1(50年基准期年基准期年基准期年基准期10%10%10%10%超越概率，超越概率，超越概率，超越概率，重重重重现现期期期期为为475475475475年年年年) ) ) )的地震的地震的地震的地震时时，要求，要求，要求，要求桥桥梁震后只需梁震后只需梁震后只需梁震后只需简简易整修，易整修，易整修，易整修，几小几小几小几小时时后即可正常运用，后即可正常运用，后即可正常运用，后即可正常运用，进进展正常运用极限形状的抗震展正常运用极限形状的抗震展正常运用极限形状的抗震展正常运用极限形状的抗震验验算；算；算；算； 遭遇概率程度遭
29、遇概率程度遭遇概率程度遭遇概率程度为为P2(P2(P2(P2(中等地震区中等地震区中等地震区中等地震区100100100100年基准期年基准期年基准期年基准期10%10%10%10%超越概率、或超越概率、或超越概率、或超越概率、或强强地震区地震区地震区地震区50505050年基准期年基准期年基准期年基准期3%3%3%3%超越概率，超越概率，超越概率，超越概率，重重重重现现期分期分期分期分别为别为950950950950年或年或年或年或1642164216421642年年年年) ) ) )的地震的地震的地震的地震时时，要求，要求，要求，要求桥桥梁只能梁只能梁只能梁只能发发生可修复的破坏，生可修复
30、的破坏，生可修复的破坏，生可修复的破坏，进进展可修复破坏极限形状的抗震展可修复破坏极限形状的抗震展可修复破坏极限形状的抗震展可修复破坏极限形状的抗震验验算。算。算。算。 大跨桥梁延性抗震设计大跨桥梁延性抗震设计 桥梁构造抗震才干分析、验算桥梁构造抗震才干分析、验算2.2.2.2.地震动输入确实定地震动输入确实定3.3.3.3. 地震动输入有两种，即反响谱和地震地震动输入有两种，即反响谱和地震动加速度时程。反响谱普通根据场地条件和动加速度时程。反响谱普通根据场地条件和设防规范选取，相对较简单设防规范选取，相对较简单; ;而地震加速度而地震加速度时程的选取那么比较复杂，可以直接利用强时程的选取那么
31、比较复杂，可以直接利用强震记录，或采用人工地震加速度时程。震记录，或采用人工地震加速度时程。大跨桥梁延性抗震设计大跨桥梁延性抗震设计 桥梁构造抗震才干分析、验算桥梁构造抗震才干分析、验算正常运用极限形状抗震验算正常运用极限形状抗震验算正常运用极限形状抗震验算正常运用极限形状抗震验算 正常运用极限形状是桥梁在震后只需简易整修，正常运用极限形状是桥梁在震后只需简易整修，正常运用极限形状是桥梁在震后只需简易整修，正常运用极限形状是桥梁在震后只需简易整修，几小时后即可正常运用的临界形状。在中震作用下，几小时后即可正常运用的临界形状。在中震作用下，几小时后即可正常运用的临界形状。在中震作用下，几小时后即
32、可正常运用的临界形状。在中震作用下，在预期会出现塑性铰的部位，构造可以屈服，产生在预期会出现塑性铰的部位，构造可以屈服，产生在预期会出现塑性铰的部位，构造可以屈服，产生在预期会出现塑性铰的部位，构造可以屈服，产生小量的塑性变形，但要满足两个条件：小量的塑性变形，但要满足两个条件：小量的塑性变形，但要满足两个条件：小量的塑性变形，但要满足两个条件： a. a. a. a.维护层混凝土不发生剥落；维护层混凝土不发生剥落；维护层混凝土不发生剥落；维护层混凝土不发生剥落； b. b. b. b.裂痕宽度较小，经简易修复就可正常运用，裂痕宽度较小，经简易修复就可正常运用，裂痕宽度较小，经简易修复就可正常
33、运用，裂痕宽度较小，经简易修复就可正常运用，通常以为不超越通常以为不超越通常以为不超越通常以为不超越2mm2mm2mm2mm。 大跨桥梁延性抗震设计大跨桥梁延性抗震设计 桥梁构造抗震才干分析、验算桥梁构造抗震才干分析、验算 为了确保桥梁构造能满足正常运用极限形状的要求，为了确保桥梁构造能满足正常运用极限形状的要求，为了确保桥梁构造能满足正常运用极限形状的要求，为了确保桥梁构造能满足正常运用极限形状的要求，在进展抗震验算时，可以取截面受压边缘混凝土的在进展抗震验算时，可以取截面受压边缘混凝土的在进展抗震验算时，可以取截面受压边缘混凝土的在进展抗震验算时，可以取截面受压边缘混凝土的最大压应变为最大
34、压应变为最大压应变为最大压应变为0.0040.0040.0040.004，而受拉钢筋的最大拉应变为，而受拉钢筋的最大拉应变为，而受拉钢筋的最大拉应变为，而受拉钢筋的最大拉应变为0.0150.0150.0150.015。实验阐明，通常当受压边缘混凝土的压应变。实验阐明，通常当受压边缘混凝土的压应变。实验阐明，通常当受压边缘混凝土的压应变。实验阐明，通常当受压边缘混凝土的压应变为为为为0.0060.0060.0060.0060.100.100.100.10时，混凝土才开场剥落。因此，应变时，混凝土才开场剥落。因此，应变时，混凝土才开场剥落。因此，应变时，混凝土才开场剥落。因此，应变为为为为0.00
35、40.0040.0040.004是混凝土开场破坏的保守估计。而取是混凝土开场破坏的保守估计。而取是混凝土开场破坏的保守估计。而取是混凝土开场破坏的保守估计。而取0.0150.0150.0150.015是为了保证裂痕宽度不超越是为了保证裂痕宽度不超越是为了保证裂痕宽度不超越是为了保证裂痕宽度不超越1mm1mm1mm1mm保守取值保守取值保守取值保守取值) ) ) )。根据这。根据这。根据这。根据这一极限条件，对塑性铰处截面进展弯矩一极限条件，对塑性铰处截面进展弯矩一极限条件，对塑性铰处截面进展弯矩一极限条件，对塑性铰处截面进展弯矩- - - -曲率关系分曲率关系分曲率关系分曲率关系分析，进一步可
36、以得到允许的塑性转角作为正常运用析，进一步可以得到允许的塑性转角作为正常运用析，进一步可以得到允许的塑性转角作为正常运用析，进一步可以得到允许的塑性转角作为正常运用极限形状的验算规范。极限形状的验算规范。极限形状的验算规范。极限形状的验算规范。大跨桥梁延性抗震设计大跨桥梁延性抗震设计 桥梁构造抗震才干分析、验算桥梁构造抗震才干分析、验算可修复破坏极限形状抗弯验算可修复破坏极限形状抗弯验算 可修复破坏极限形状是桥梁在震后经过外可修复破坏极限形状是桥梁在震后经过外表修复，依然可以正常运用的临界形状。在大震表修复，依然可以正常运用的临界形状。在大震作用下，允许桥梁构造发生显著破坏，如产生较作用下，允
37、许桥梁构造发生显著破坏，如产生较宽的弯曲裂痕，需求进展环氧注射修复，以防止宽的弯曲裂痕，需求进展环氧注射修复，以防止日后钢筋的腐蚀；发生维护层混凝土的严重剥落，日后钢筋的腐蚀；发生维护层混凝土的严重剥落，需求进展置换。但是，不允许发生横向约束钢筋需求进展置换。但是，不允许发生横向约束钢筋的断裂和纵向钢筋的压溃屈曲，中心混凝土要坚的断裂和纵向钢筋的压溃屈曲，中心混凝土要坚持完好，不需置换。持完好，不需置换。大跨桥梁延性抗震设计大跨桥梁延性抗震设计 桥梁构造抗震才干分析、验算桥梁构造抗震才干分析、验算 可以说，横向钢筋开场发生断裂是桥梁墩柱可修复与否可以说，横向钢筋开场发生断裂是桥梁墩柱可修复与否
38、可以说，横向钢筋开场发生断裂是桥梁墩柱可修复与否可以说，横向钢筋开场发生断裂是桥梁墩柱可修复与否的临界条件。因此，确定与这一临界条件相对应的受压边的临界条件。因此，确定与这一临界条件相对应的受压边的临界条件。因此，确定与这一临界条件相对应的受压边的临界条件。因此，确定与这一临界条件相对应的受压边缘混凝土极限压应变是进展可修复破坏极限形状抗震验算缘混凝土极限压应变是进展可修复破坏极限形状抗震验算缘混凝土极限压应变是进展可修复破坏极限形状抗震验算缘混凝土极限压应变是进展可修复破坏极限形状抗震验算的根底。的根底。的根底。的根底。 由横向约束钢筋到达最大应力时所释放的总应变能，与由横向约束钢筋到达最大
39、应力时所释放的总应变能，与由横向约束钢筋到达最大应力时所释放的总应变能，与由横向约束钢筋到达最大应力时所释放的总应变能，与混凝土由于横向钢筋的约束作用而吸收的能量相等的条件，混凝土由于横向钢筋的约束作用而吸收的能量相等的条件，混凝土由于横向钢筋的约束作用而吸收的能量相等的条件，混凝土由于横向钢筋的约束作用而吸收的能量相等的条件，可以得出受压边缘混凝土极限压应变的保守估计：可以得出受压边缘混凝土极限压应变的保守估计：可以得出受压边缘混凝土极限压应变的保守估计：可以得出受压边缘混凝土极限压应变的保守估计：大跨桥梁延性抗震设计大跨桥梁延性抗震设计 桥梁构造抗震才干分析、验算桥梁构造抗震才干分析、验算
40、 采用这一极限压应变值，对塑性铰处截面采用这一极限压应变值，对塑性铰处截面进展弯矩曲率关系分析，进一步可以得到进展弯矩曲率关系分析，进一步可以得到该截面的极限塑性转角，作为可修复破坏极该截面的极限塑性转角，作为可修复破坏极限形状的验算规范。限形状的验算规范。大跨桥梁延性抗震设计大跨桥梁延性抗震设计 桥梁构造抗震才干分析、验算桥梁构造抗震才干分析、验算抗剪强度验算抗剪强度验算抗剪强度验算抗剪强度验算 在强震作用下，为了依托墩柱塑性铰的塑性变在强震作用下，为了依托墩柱塑性铰的塑性变在强震作用下，为了依托墩柱塑性铰的塑性变在强震作用下，为了依托墩柱塑性铰的塑性变形才干耗散能量，以降低对构造强度的要求
41、，必需形才干耗散能量，以降低对构造强度的要求，必需形才干耗散能量，以降低对构造强度的要求，必需形才干耗散能量，以降低对构造强度的要求，必需保证在塑性铰区或构造的其它部位绝不出现剪切破保证在塑性铰区或构造的其它部位绝不出现剪切破保证在塑性铰区或构造的其它部位绝不出现剪切破保证在塑性铰区或构造的其它部位绝不出现剪切破坏。由于钢筋混凝土墩柱中的剪力传送在很大程度坏。由于钢筋混凝土墩柱中的剪力传送在很大程度坏。由于钢筋混凝土墩柱中的剪力传送在很大程度坏。由于钢筋混凝土墩柱中的剪力传送在很大程度上依赖于混凝土的抗拉和抗压强度，因此剪切破坏上依赖于混凝土的抗拉和抗压强度，因此剪切破坏上依赖于混凝土的抗拉和
42、抗压强度，因此剪切破坏上依赖于混凝土的抗拉和抗压强度，因此剪切破坏是脆性的，伴随着强度、刚度的快速降低。在历次是脆性的，伴随着强度、刚度的快速降低。在历次是脆性的，伴随着强度、刚度的快速降低。在历次是脆性的，伴随着强度、刚度的快速降低。在历次大地震中，很多桥梁构造的破坏就是由墩柱的剪切大地震中，很多桥梁构造的破坏就是由墩柱的剪切大地震中，很多桥梁构造的破坏就是由墩柱的剪切大地震中，很多桥梁构造的破坏就是由墩柱的剪切破坏引起的。因此，必需特别进展抗剪强度验算。破坏引起的。因此，必需特别进展抗剪强度验算。破坏引起的。因此，必需特别进展抗剪强度验算。破坏引起的。因此，必需特别进展抗剪强度验算。大跨桥
43、梁延性抗震设计大跨桥梁延性抗震设计 桥梁构造抗震才干分析、验算桥梁构造抗震才干分析、验算 为了确保钢筋混凝土墩柱不发生剪切破坏，必需为了确保钢筋混凝土墩柱不发生剪切破坏，必需为了确保钢筋混凝土墩柱不发生剪切破坏，必需为了确保钢筋混凝土墩柱不发生剪切破坏，必需采用才干设计思想进展抗震验算。才干设计思想已采用才干设计思想进展抗震验算。才干设计思想已采用才干设计思想进展抗震验算。才干设计思想已采用才干设计思想进展抗震验算。才干设计思想已被美国被美国被美国被美国AASHTOAASHTOAASHTOAASHTO规范和欧洲规范规范和欧洲规范规范和欧洲规范规范和欧洲规范EURDCODE8EURDCODE8E
44、URDCODE8EURDCODE8采用。采用。采用。采用。根据才干设计思想，墩柱的剪切强度要大于墩柱能根据才干设计思想，墩柱的剪切强度要大于墩柱能根据才干设计思想，墩柱的剪切强度要大于墩柱能根据才干设计思想，墩柱的剪切强度要大于墩柱能够接受的最大剪力对应子塑性铰处截面能够到达够接受的最大剪力对应子塑性铰处截面能够到达够接受的最大剪力对应子塑性铰处截面能够到达够接受的最大剪力对应子塑性铰处截面能够到达的最大弯曲强度。因此，抗剪强度验算要处理两的最大弯曲强度。因此，抗剪强度验算要处理两的最大弯曲强度。因此，抗剪强度验算要处理两的最大弯曲强度。因此，抗剪强度验算要处理两个问题：个问题：个问题：个问题
45、： a a a a求出墩柱能够到达的最大弯曲强度及其对应求出墩柱能够到达的最大弯曲强度及其对应求出墩柱能够到达的最大弯曲强度及其对应求出墩柱能够到达的最大弯曲强度及其对应剪力；剪力；剪力；剪力； b b b b求出墩柱的抗剪强度。求出墩柱的抗剪强度。求出墩柱的抗剪强度。求出墩柱的抗剪强度。 大跨桥梁延性抗震设计大跨桥梁延性抗震设计 桥梁构造抗震才干分析、验算桥梁构造抗震才干分析、验算 要求出桥梁钢筋混凝土墩柱能够到达的最要求出桥梁钢筋混凝土墩柱能够到达的最大弯曲强度及其对应剪力，在输人概率程度大弯曲强度及其对应剪力，在输人概率程度为为P2P2的地震加速度时程进展非线性地震反响的地震加速度时程进
46、展非线性地震反响分析时，钢筋和混凝土的强度要采用极限强分析时，钢筋和混凝土的强度要采用极限强度，而不是名义强度。因此，程序中实践上度，而不是名义强度。因此，程序中实践上生成极限破坏面，并根据该破坏面判别构造生成极限破坏面，并根据该破坏面判别构造能否进入塑性任务形状，从而进展弹塑性地能否进入塑性任务形状，从而进展弹塑性地震反响分析，求出墩柱能够会接受的最大剪震反响分析，求出墩柱能够会接受的最大剪力力Q Q。大跨桥梁延性抗震设计大跨桥梁延性抗震设计 桥梁构造抗震才干分析、验算桥梁构造抗震才干分析、验算 当墩柱中构成塑性铰之后，构件的剪切强当墩柱中构成塑性铰之后，构件的剪切强度就是弯曲延性的函数了。
47、由于塑性铰的转度就是弯曲延性的函数了。由于塑性铰的转动会增大斜裂痕的宽度，从而降低骨料咬协动会增大斜裂痕的宽度，从而降低骨料咬协作用所传送的剪力，因此降低了剪切强度。作用所传送的剪力，因此降低了剪切强度。 比较钢筋混凝土墩柱能够接受的最大剪力比较钢筋混凝土墩柱能够接受的最大剪力Q Q及墩柱的抗剪强度及墩柱的抗剪强度R R，如，如QRQR，那么墩柱的抗，那么墩柱的抗剪强度满足要求，不会发生剪切破坏，否那剪强度满足要求，不会发生剪切破坏，否那么，要修正设计或进展减、隔震设计，重新么，要修正设计或进展减、隔震设计，重新进展抗震才干分析验算。进展抗震才干分析验算。8.8.大跨桥梁减震、隔震设计大跨桥梁
48、减震、隔震设计减震、隔震技术是简便、经济、先进的工程抗震手减震、隔震技术是简便、经济、先进的工程抗震手减震、隔震技术是简便、经济、先进的工程抗震手减震、隔震技术是简便、经济、先进的工程抗震手段。减震是利用特制减震构件或安装，使之在强震段。减震是利用特制减震构件或安装，使之在强震段。减震是利用特制减震构件或安装，使之在强震段。减震是利用特制减震构件或安装，使之在强震时率先进入塑性区，产生大阻尼，大量耗费进人构时率先进入塑性区，产生大阻尼，大量耗费进人构时率先进入塑性区，产生大阻尼，大量耗费进人构时率先进入塑性区，产生大阻尼，大量耗费进人构造体系的能量；而隔震那么是利用隔震体系，设法造体系的能量；
49、而隔震那么是利用隔震体系，设法造体系的能量；而隔震那么是利用隔震体系，设法造体系的能量；而隔震那么是利用隔震体系，设法阻止地震能量进入主体构造。在实际中，有时把这阻止地震能量进入主体构造。在实际中，有时把这阻止地震能量进入主体构造。在实际中，有时把这阻止地震能量进入主体构造。在实际中，有时把这两种体系合二为一。两种体系合二为一。两种体系合二为一。两种体系合二为一。 减、隔震安装是经过增大构造主要振型的周期使其减、隔震安装是经过增大构造主要振型的周期使其减、隔震安装是经过增大构造主要振型的周期使其减、隔震安装是经过增大构造主要振型的周期使其落在地震能量较少的范围内或增大构造的能量耗散落在地震能量
50、较少的范围内或增大构造的能量耗散落在地震能量较少的范围内或增大构造的能量耗散落在地震能量较少的范围内或增大构造的能量耗散才干来到达减小构造地震反响的目的的。才干来到达减小构造地震反响的目的的。才干来到达减小构造地震反响的目的的。才干来到达减小构造地震反响的目的的。构造控制实际的引入，实践上是构造减震、隔震技构造控制实际的引入，实践上是构造减震、隔震技构造控制实际的引入，实践上是构造减震、隔震技构造控制实际的引入，实践上是构造减震、隔震技术的延伸与扩展。术的延伸与扩展。术的延伸与扩展。术的延伸与扩展。 大跨桥梁减震、隔震设计大跨桥梁减震、隔震设计大量研讨阐明，最适宜进展减、隔震设计的情况主大量研
51、讨阐明，最适宜进展减、隔震设计的情况主大量研讨阐明，最适宜进展减、隔震设计的情况主大量研讨阐明，最适宜进展减、隔震设计的情况主要有要有要有要有3 3 3 3种：种：种：种：桥梁墩柱较刚性，即自振周期较小；桥梁墩柱较刚性，即自振周期较小；桥梁墩柱较刚性，即自振周期较小；桥梁墩柱较刚性，即自振周期较小；桥梁很不规那么，如墩柱的高度变化较大，有能够桥梁很不规那么，如墩柱的高度变化较大，有能够桥梁很不规那么，如墩柱的高度变化较大，有能够桥梁很不规那么，如墩柱的高度变化较大，有能够导致受力不均匀；导致受力不均匀；导致受力不均匀；导致受力不均匀；预测的场地地震运动的能量主要集中在高频分量，预测的场地地震运
52、动的能量主要集中在高频分量，预测的场地地震运动的能量主要集中在高频分量，预测的场地地震运动的能量主要集中在高频分量，而低频分量的能量较少而低频分量的能量较少而低频分量的能量较少而低频分量的能量较少( ( ( (浅震、近震、岩石地基浅震、近震、岩石地基浅震、近震、岩石地基浅震、近震、岩石地基) ) ) )。 因此，要根据构造特点和场地地震动特点决议因此，要根据构造特点和场地地震动特点决议因此，要根据构造特点和场地地震动特点决议因此，要根据构造特点和场地地震动特点决议能否要进展减、隔震设计，以及采取什么减、隔震能否要进展减、隔震设计，以及采取什么减、隔震能否要进展减、隔震设计，以及采取什么减、隔震
53、能否要进展减、隔震设计，以及采取什么减、隔震安装。安装。安装。安装。 大跨桥梁减震、隔震设计大跨桥梁减震、隔震设计 进展减、隔震设计时，应将重点放在提高吸收能量才干进展减、隔震设计时，应将重点放在提高吸收能量才干进展减、隔震设计时，应将重点放在提高吸收能量才干进展减、隔震设计时，应将重点放在提高吸收能量才干从而增大阻尼和分散地震力上，不可过分追求加长周期。从而增大阻尼和分散地震力上，不可过分追求加长周期。从而增大阻尼和分散地震力上，不可过分追求加长周期。从而增大阻尼和分散地震力上，不可过分追求加长周期。另一方面，应选用作用机构简单的减、隔震安装，并在其另一方面，应选用作用机构简单的减、隔震安装
54、，并在其另一方面，应选用作用机构简单的减、隔震安装，并在其另一方面，应选用作用机构简单的减、隔震安装，并在其力学性能明确的范围内运用。力学性能明确的范围内运用。力学性能明确的范围内运用。力学性能明确的范围内运用。普通板式橡胶支座构造简单、性能稳定，已在桥梁中广泛普通板式橡胶支座构造简单、性能稳定，已在桥梁中广泛普通板式橡胶支座构造简单、性能稳定，已在桥梁中广泛普通板式橡胶支座构造简单、性能稳定，已在桥梁中广泛运用。但它只能提供一定的柔性，井无显著的阻尼性能，运用。但它只能提供一定的柔性，井无显著的阻尼性能，运用。但它只能提供一定的柔性，井无显著的阻尼性能，运用。但它只能提供一定的柔性，井无显著
55、的阻尼性能，因此减、隔震效果有限。因此减、隔震效果有限。因此减、隔震效果有限。因此减、隔震效果有限。而聚四氟乙烯滑板支座能有效地经过摩擦耗能，对减小内而聚四氟乙烯滑板支座能有效地经过摩擦耗能，对减小内而聚四氟乙烯滑板支座能有效地经过摩擦耗能，对减小内而聚四氟乙烯滑板支座能有效地经过摩擦耗能，对减小内力反响有显著的效果，而且其效果对输人地震波的频谱特力反响有显著的效果，而且其效果对输人地震波的频谱特力反响有显著的效果，而且其效果对输人地震波的频谱特力反响有显著的效果，而且其效果对输人地震波的频谱特性不敏感，但由于它不能提供恢复力，经常会使梁体与墩、性不敏感，但由于它不能提供恢复力，经常会使梁体与
56、墩、性不敏感，但由于它不能提供恢复力，经常会使梁体与墩、性不敏感，但由于它不能提供恢复力，经常会使梁体与墩、台之间的相对位移过大。因此，聚四氟乙烯滑板支座最好台之间的相对位移过大。因此，聚四氟乙烯滑板支座最好台之间的相对位移过大。因此，聚四氟乙烯滑板支座最好台之间的相对位移过大。因此，聚四氟乙烯滑板支座最好能与阻尼器或防止落梁的安装配套运用，能与阻尼器或防止落梁的安装配套运用，能与阻尼器或防止落梁的安装配套运用，能与阻尼器或防止落梁的安装配套运用， 大跨桥梁减震、隔震设计大跨桥梁减震、隔震设计在进展抗震设计时，要根据构造特点和场地地震动在进展抗震设计时，要根据构造特点和场地地震动在进展抗震设计
57、时，要根据构造特点和场地地震动在进展抗震设计时，要根据构造特点和场地地震动的频率特性，经过选用适宜的减、隔震安装、相应的频率特性，经过选用适宜的减、隔震安装、相应的频率特性，经过选用适宜的减、隔震安装、相应的频率特性，经过选用适宜的减、隔震安装、相应参数以及设置方案，合理分配构造的受力和变形，参数以及设置方案，合理分配构造的受力和变形，参数以及设置方案，合理分配构造的受力和变形，参数以及设置方案，合理分配构造的受力和变形，从而到达提高构造抗震才干的目的。从而到达提高构造抗震才干的目的。从而到达提高构造抗震才干的目的。从而到达提高构造抗震才干的目的。减、隔震设计的效果，同样需求进展非线性地震反减
58、、隔震设计的效果，同样需求进展非线性地震反减、隔震设计的效果，同样需求进展非线性地震反减、隔震设计的效果，同样需求进展非线性地震反响分析来验证。因此，对经过减、隔震设计的桥梁响分析来验证。因此，对经过减、隔震设计的桥梁响分析来验证。因此，对经过减、隔震设计的桥梁响分析来验证。因此，对经过减、隔震设计的桥梁构造，依然要进展抗震才干分析验算。假设验算不构造，依然要进展抗震才干分析验算。假设验算不构造，依然要进展抗震才干分析验算。假设验算不构造，依然要进展抗震才干分析验算。假设验算不经过，那么应修正减、隔震设计，重新进展抗震才经过，那么应修正减、隔震设计，重新进展抗震才经过，那么应修正减、隔震设计，
59、重新进展抗震才经过，那么应修正减、隔震设计，重新进展抗震才干分析验算，直到满足要求为止。干分析验算，直到满足要求为止。干分析验算，直到满足要求为止。干分析验算，直到满足要求为止。 大跨度桥梁抗震设计抗震概念设计延性抗震设计减、隔震设计初步概念设计建立简单的计算方式动力特性分析地震反响估算进展延性抗震设计较理想的抗震体系薄弱位置分析确定修正设计方案否塑性铰区横向钢筋设计抗震才干分析地震输入确定正常运用极限形状抗弯验算抗剪强度验算可修复极限形状抗弯验算设防规范确定地震危险性分析场地地震反响分析P1、P2概率地震波时程分析确定运用地震波P1地震波输入采用名义强度非线性时程反响分析屈服转角是满足是否不满足P2地震波输入采用名义强度非线性时程反响分析屈服转角是满足否不满足P2地震波输入采用极限强度非线性时程反响分析剪力不满足满足那么终了谢谢！谢谢！总之要进展正确有效的扰震设计，必需从分总之要进展正确有效的扰震设计，必需从分析桥梁的震害人手，提出一个大跨度桥梁抗析桥梁的震害人手，提出一个大跨度桥梁抗震设计的适用方法，并逐一处理地震输人，震设计的适用方法，并逐一处理地震输人，地震反响分析，延性设计及验算，以及减、地震反响分析，延性设计及验算，以及减、隔震设计等问题。隔震设计等问题。
