城市高架桥梁抗震设计.pdf

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1、第2期(总第165期)2013年4月中圄彳放z有No．2(SeriaINo．165)CHINAMUNICIPALENGINEERINGApr．2013DOI：10．3969／j．issn．1004—4655．2013．02．009城市高架桥梁抗震设计陶亚芬(上海浦东工程建设管理有限公司，上海201203)摘要：从基于性能的桥梁抗震理念出发，选取典型的城市高架桥，通过研究其合理的抗震设防标准和性能指标，分别采用延性抗震设计和减隔震抗震设计进行分析。对比这2种方法在结构抗震性能及结构经济上的差异，表明减隔震抗震设计不仅可获得更优的抗震性能，还可有效地减低工程造价。关键词：城市高架桥；延性

2、抗震设计；减隔震抗震设计中图分类号：U448．282．55文献标志码：A文章编号：1004—4655(2013)02—0025—031城市高架桥的抗震设计方法1．1基于性能的抗震设计方法传统的抗震设计只以结构不倒塌作为目标，地震后结构损伤破坏严重，不能保证应急交通，桥梁破坏所造成的直接和间接经济损失巨大。基于性能的抗震设计方法一般认为是，在给定的地震水平作用下，结构能够达到期望的性能极限状态，同时不仅局限于这种性能状态的设计方法。这种方法本质上只是针对单一水平的抗震结构，也就是说想要的性能只是针对与之相对的地震水平。这样基于性能的抗震设计方法就把结构的性能水平分成不同的等级。要真正实

3、现基于性能的桥梁结构抗震设计，对桥梁结构在地震下的损伤控制是关键。1．2城市高架桥的抗震设计目前主要有2种有效途径来提高桥梁的抗震安全性能：提高桥梁结构本身的抗震能力，诸如提高桥墩的延性、桩基础的强度等；采用减隔震方法，利用减隔震装置耗散地震能量、延长结构周期，减小结构地震反应，从而提高结构的抗震安全性。延性抗震设计是通过提高桥梁的弹塑性变形能力，保证结构在地震中在设计的位置上形成塑性铰或者一些构件的破坏，使结构整体具有免于发生倒塌的滞回延性能力，结构在地震中通过反复的变形耗散能量，并且适应地震中的变形以达到抗震的目的。收稿日期：2013一01一07作者简介：陶亚芬(1976一)，女

4、，工程师，本科，主要从事市政工程管理工作。减隔震抗震设计的本质和目的就是将结构与可能引起破坏的地面运动尽可能分离开来。要达到这个目的，可通过延长结构的基本周期，避免地震能量比较集中的区域，从而减低结构的地震力，但通过延长结构周期达到折减地震力会伴随着结构位移的增大。为了控制结构的大变形可通过在结构中引入阻尼装置，以限制结构的位移。为了达到以上的功能，就需要结构具有一定的柔度延长周期，一定的耗能能力降低变形以及一定的刚度和屈服力满足正常使用。本文围绕桥梁结构安全、地震损伤有效控制、降低震灾损失的目标，开展基于性能的抗震设计方法在城市高架桥梁工程的应用与推广，为今后桥梁抗震设计和安全运行

5、提供技术保障和措施。2基于性能的城市高架桥抗震设计实例2．1研究思路上海内环线浦东段快速化改建工程结构体系为预应力混凝土连续高架梁桥，其跨径组合为5×30m和4x35m，梁宽24．5～31．5m，桥墩为双柱墩，墩高平均在7～8m之间。因此，结构特点可概括为梁体自重大、结构刚度大。建模时，主梁、墩均采用空间的梁单元；承台模拟为单个质点，并赋予相应质量；对桩基的模拟采用等效土弹簧的办法，即把每根单桩模拟为6x6等效土弹簧。根据有无加隔震支座的不同分别建立4种典型状况下的桥梁模型(见图lo本文的基本思路是从基于性能的抗震设计理念出发，研究城市快速路高架桥的合理抗震设防水准与性能目标。选取典

6、型城市快速路高架桥，建立典25串圄寺菹工朽陶咂芬：城ifJ高架桥梁抗震设计2013年第2期。，一≈≈∥矗◆{．～。)8车道主线桥梁．、I，-▲‘‘．I_叠每‘1一◆，)6车道主线桥梁，，，‘‘／-r·)也逦侨梁t1)1i线接地向段价浆图14段典型桥梁有限元模型型桥梁空间有限元动力分析模型，分析其地震响应的一般规律与易损特性。对比各典型桥式中采用延性抗震体系与采用减隔震体系在结构抗震性能上的差异，以及在结构经济性上的差异，综合比较2种体系的优缺点以及对城市快速路高架桥的适用性。2．2性能目标本项目研究中将参照JTG／TB02—01—2008《公路桥梁抗震设计细则》的设防标准。表1为基于

7、性能目标制定的罗山路高架桥桥梁结构在两级设防地震作用下的结构体系以及主要构件的性能指标。表1罗山路高架桥结构抗震性能目标构件分析工况结构体系桥墩桩基支座E1地震保持正常作用体系完好满足强度检算保持弹性工作状态允许在易于检允许出现塑性基本保容许剪E2地震查和修复的位置出铰，但应具有足持弹性，坏，但应现塑性机制，传力够的延性以满足不作为延有明确的作用方式可以改变但路变形要求，保证性耗能构替代传力径明确，体系完整体系完整性件路径2．3延性方案研究延性抗震的主要特