桥梁结构的抗震设计

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1、第三章桥梁结构的抗震设计李顺龙博士哈尔滨工业大学交通科学与工程学院桥梁与隧道工程系桥梁结构抗震与抗风本章目录3.1桥梁结构抗震设防原则3.2地基的抗震设计3.3梁桥的抗震设计3.4大跨度桥梁抗震设计实例3.1桥梁结构抗震设防原则总目标桥梁抗震的目标是减轻桥梁工程的地震破坏，保障人民生命财产的安全，减少经济损失。因此，既要使震前用于抗震设防的经济投入不超过我国当前的经济能力，又要使地震中桥梁的破坏程度限制在人们可以承受的范围内。换言之，需要在经济与安全之间进行合理的平衡，这是桥梁抗震设防的合理安全度原则。抗震设防的目标地震是一种随机性极强的自然灾害，不可能保证结构在地震作用下的绝对安全，也不可

2、能不抗震设防，如何办？使用寿命期内对不同频度和强度的地震，要求结构具有不同的抵抗能力，使设计的结构在未来地震作用下发生破坏的概率为社会所接受，同时为当前的经济条件所允许。合理的抗震设计应满足经济和安全之间的合理平衡，三水准（中国）3.1桥梁结构抗震设防原则抗震设防的目标具体通过“三水准”的抗震设防要求和“两阶段”的抗震设计方法实现。三水准：“小震”“中震”“大震”;地震影响50年超越概率地震重现期众值烈度(Im)小震63.2%50年基本烈度(I0)中震10%475年罕遇烈度(Is)大震2-3%1642-2475年一般关系烈度：Im=I0-1.55,Is<=I0+1加速度：PGAo=PGAm*

3、3；PGAs=PGAm*(4-6)3.1桥梁结构抗震设防原则抗震设防的目标水准涵义要求第一水准小震不坏当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理仍可继续使用第二水准中震可修当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用第三水准大震不倒当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏3.1桥梁结构抗震设防原则E1地震作用：工程场地重现期较短的地震作用，对应于第一级设防水准。E2地震作用：工程场地重现期较长的地震作用，对应于第二级设防水准。各类桥梁的抗震设防目标☆☆☆但对抗震救灾以及在经济、国防上具

4、有重要意义的桥梁或破坏后修复（抢修）困难的桥梁，可按国家批准权限，报请批准后，提高设防类别。3.1桥梁结构抗震设防原则各类桥梁的抗震设防类别的适用范围“两阶段”抗震设计方法第一阶段设计(E1地震作用)：以小震作用效应和其它荷载效应的基本组合验算结构构件的承载能力，以及在小震作用下验算结构的弹性变形：满足第一水准抗震设防目标的要求：第二阶段设计(E2地震作用)：在大震作用下验算结构的弹塑性变形，以满足第三水准抗震设防的要求。说明：第二水准的设防要求，是通过概念设计和构造措施来满足的，对大多数结构．可只进行第一阶段设计；只有对《公路桥梁抗震设计细则》所规定的部分结构，如有特殊要求的桥梁和地震时易

5、倒塌的结构以及有明显薄弱层的不规则桥梁结构，才进行第二阶段的抗震验算3.1桥梁结构抗震设防原则3.1桥梁结构抗震设防原则抗震设防烈度桥梁等级各类公路桥梁抗震设防烈度3.1桥梁结构抗震设防原则b.对于基本烈度为7、8、9度地区的公路工程按《抗震设计细则》进行抗震设计，9度以上地区的桥梁和有特殊要求的大跨径或特殊桥梁，其抗震设计应作专门研究。c.对于跨径不超过150米的钢筋砼和预应力砼梁桥、圬工或钢筋砼拱桥的抗震设计按规范进行抗震设计，斜拉桥、悬索桥、单跨跨径超过150m的特大跨径梁桥和拱桥必须进行专门抗震设计计算；a.抗震设防烈度为6度及6度以上地区的公路桥梁，必须进行抗震设计；各类公路桥梁抗

6、震设防措施等级3.2地基的抗震设计——场地什么是场地？场地指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征，其范围相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1.0平方公里的平面面积。为什么需要考虑场地的影响历史震害调查发现，在具有不同工程地质条件的建筑场地上，建筑物在地震中的破坏程度明显不同。从破坏性质和工程对策角度，地震对结构的破坏作用可分为两种类型：地基失效和场地的震动作用。地基失效：指造成建筑破坏的直接原因是由于场地和地基稳定性引起的。场地和地基的破坏作用大致有地面破裂、滑坡、坍塌等;一般通过场地选择和地基处理来减轻地震灾害的。3.2.1场地为什么需要考虑场地的影响场地的地震动作用：指由于强烈地面运动

7、引起地面设施振动而产生的破坏作用。主要途径是合理的进行抗震和减震设计和采取减震措施，为此要确定工程场地的设计地震动参数。地段划分地段类别地质、地形、地貌有利地段稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等不利地段软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（如古河道、疏松的断破裂带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等危险地段地震