第9章 混凝土结构梁式桥抗震设计

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1、第9章混凝土结构梁式桥抗震设计第9章混凝土结构梁式桥抗震设计本章教学目标与要求1、了解公路钢筋混凝土梁式桥的震害特征及主要原因2、掌握桥梁抗震设计计算原理3、熟悉桥梁延性抗震设计要求4、了解桥梁减隔震设计原理5、熟悉桥梁抗震构造措施导入案例1976年唐山市发生7.8级大地震，解放军战士星夜驰奔，赶赴灾区抢救，但蓟运河、滦河上的两座大型公路桥梁因地震而塌落，切断了唐山与天津和关外的公路交通，严重影响救援工作的迅速开展。可见地震不仅会造成房屋建筑的破坏，而且也会给桥梁结构造成损坏。因此，桥梁结构仍然需要抗震设计，如何进行抗震设计？与房屋抗震设计又有何异同

2、？我们可以通过本章学习得到了解。9.1震害特征及其原因1.桥墩弯曲破坏对于钢筋混凝土桥墩，高柔的桥墩多为弯曲型破坏，粗矮的桥墩多为剪切型破坏，长细比介于两者之间的则呈现弯剪型破坏。常出现桥墩轻微开裂、保护层混凝土剥落，严重的则受压区混凝土崩溃、钢筋裸露屈曲，从而导致变形过大而破坏。（a）出现水平弯曲裂缝；（b）纵筋达到屈服；（c）塑性铰形成；（d）钢筋压屈(或拉断)桥墩弯曲破坏桥墩弯曲破坏2.桥墩剪切破坏(a)出现斜向裂缝；(b)出现交叉斜裂缝；(c)交叉裂缝发展；(d)脆性的剪切破坏剪切破坏3.落梁破坏破坏机理阪神地震时日本西宫大桥破坏4.支座破坏

3、5.桥台破坏6.基础破坏9.2桥梁抗震设计原理《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02-01-2008)（以下简称《细则》），根据公路桥梁的重要性和修复(抢修)的难易程度，将桥梁抗震设防分为A类、B类、C类和D类四个抗震设防类别，分别对应不同的抗震设防标准和设防目标。A类桥梁的抗震设防目标是E1地震作用(重现期约为475年)下不应发生损伤，E2地震作用(重现期约为2000年)下可产生有限损伤，但地震后应能立即维持正常交通通行；B,C类桥梁的抗震设防目标是E1地震作用(重现期约为50-100年)下不应发生损伤，E2地震作用(重现期约为475-2000

4、年)下不致倒塌或产生严重结构损伤，经临时加固后可供维持应急交通使用；D类桥梁的抗震设防目标是E1地震作用(重现期约为25年)下不应发生损伤。因此，《细则》实质上是采用“两水平设防、两阶段设计”；D类桥梁采用“一水平设防、一阶段设计”。桥梁抗震设防类别适用范围A类单跨跨径超过150m的特大桥B类单跨跨径不超过150m的高速公路、一级公路上的桥梁，单跨跨径不超过150m的二级公路上的特大桥、大桥C类二级公路上的中桥、小桥，单跨跨径不超过150m的三、四级公路上的特大桥、大桥D类三、四级公路上的中桥、小桥各桥梁抗震设防类别适用范围桥梁抗震设防类别设防目标E

5、1地震作用E2地震作用A类一般不受损坏或不需修复可继续使用可发生局部轻微损伤，不需修复或经简单修复可继续使用B类一般不受损坏或不需修复可继续使用应保证不致倒塌或产生严重结构损伤，经临时加固后可供维持应急交通使用C类一般不受损坏或不需修复可继续使用应保证不致倒塌或产生严重结构损伤，经临时加固后可供维持应急交通使用D类一般不受损坏或不需修复可继续使用各设防类别桥梁的抗震设防目标抗震设防烈度桥梁分类67890.05g0.1g0.15g0.2g0.3g0.4gA类7899更高，专门研究B类78899≥9C类677889D类677889各类公路桥梁抗震设防措施

6、等级9.2.2地震作用分量选取与组合《细则》规定各类桥梁结构的地震作用，应按下列原则考虑：（1）一般情况下，公路桥梁可只考虑水平向地震作用，直线桥可分别考虑顺桥向X和横桥向Y的地震作用；抗震设防烈度为8度和9度的拱式结构、长悬臂桥梁结构和大跨度结构，以及竖向作用引起的地震效应很重要时，应同时考虑顺桥向X、横桥向Y和竖向Z的地震作用。（2）采用反应谱法或功率谱法同时考虑三个正交方向(水平向X、Y和竖向Z)的地震作用时，可分别单独计算X向地震作用产生的最大效应EX，Y向地震作用产生的最大效应EY，与Z向地震作用产生的最大效应EZ。总的设计最大地震作用效应

7、E按下式计算。SRSS法（3）当采用时程分析法时，应同时输人三个方向分量的一组地震动时程计算地震作用效应。9.2.3桥梁地震作用的计算1.水平设计加速度反应谱抗震重要性系数场地系数阻尼调整系数抗震设防烈度和水平向设计基本地震动加速度峰值A抗震设防烈度6度7度8度9度A0.05g0.10(0.15)g0.20(0.30)g0.40g9.2.4抗震计算方法（1）单一方向的地震作用效应(内力、位移)，一般可采用SRSS方法，按式(9-7)确定：（2）当结构相邻两阶振型的自振周期和()接近时，即和之比满足（9-8），应采用CQC方法按式(9-9)计算地震作用

8、效应。周期比相关系数9.2.6规则桥梁地震作用的计算根据地震震害调查，桥梁上部结构直接受震破坏的情况很少，主