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1、第 十 三 講 橋 梁 結(jié) 構(gòu) 抗 震 設(shè) 計(jì) (一 ) 13.1設(shè) 計(jì) 流 程 13.1 設(shè) 計(jì) 性 能 與 破 壞 調(diào) 查是 社 會(huì) 基 礎(chǔ) 設(shè) 施 ， 建 設(shè) 費(fèi) 用 高 、 公 共 性 強(qiáng) 。 區(qū) 域 抗 震 防 災(zāi) 、 危 機(jī) 管 理 的 一 個(gè) 組 成 部 分 ， 地 震 破 壞 將 帶來 重 大 的 次 生 災(zāi) 害 （ 道 路 是 城 市 的 生 命 線 ） 。 自 唐 山 地 震 以 來 ， 我 國(guó) 開 始 考 慮 橋 梁 的 抗 震 設(shè) 計(jì) 。 1）橫向移動(dòng) 分隔帶撞擊破壞2）縱向移動(dòng) 3）承載能力不足 百花大橋橋墩破壞情況 小漁洞大橋完全垮塌 日 本 阪 神 地 震 橋 梁

2、 震 害 -剪 切 破 壞 日 本 阪 神 地 震 橋 梁 震 害 -彎 曲 破 壞 （ 1） 上 部 結(jié) 構(gòu) 強(qiáng) 度 破 壞 比 較 少（ 2） 地 基 基 礎(chǔ) 除 液 化 外 因 承 載 力 問 題 引 起 的 破 壞 實(shí) 例 比 較 少（ 3） 主 要 的 破 壞 形 式 ： ） 。 4個(gè) 階 段 ： 截 面 彎 矩 達(dá) 到 開 裂 強(qiáng) 度 時(shí) 截 面 出 現(xiàn) 水 平 彎 曲 裂 縫 ； 隨 著 裂 縫 的 發(fā) 展 和 荷 載 強(qiáng) 度 的 提 高 ， 柱 內(nèi) 出 現(xiàn) 斜 方 向 的 剪切 裂 縫 ； 局 部 剪 切 裂 縫 增 大 ， 箍 筋 屈 服 導(dǎo) 致 剪 切 裂 縫 進(jìn) 一 步

3、增 長(zhǎng) ； 發(fā) 生 脆 性 的 剪 切 破 壞 。 4個(gè) 階 段 ： 當(dāng) 彎 矩 達(dá) 到 開 裂 強(qiáng) 度 時(shí) 截 面 出 現(xiàn) 水 平 彎 曲 裂 縫 ； 隨 著 裂 縫 的 發(fā) 展 和 荷 載 強(qiáng) 度 的 提 高 ， 受 拉 側(cè) 的 縱 筋達(dá) 到 屈 服 強(qiáng) 度 ； 隨 著 變 形 量 的 增 大 ， 保 護(hù) 層 混 凝 土 脫 落 、 塑 性 鉸 范圍 擴(kuò) 大 ； 鋼 筋 壓 屈 （ 或 拉 斷 ） 和 內(nèi) 部 混 凝 土 壓 碎 、 崩 裂 。 第 十 四 講 橋 梁 結(jié) 構(gòu) 抗 震 設(shè) 計(jì) （ 二 ） 13.2 公 路 橋 梁 抗 震 設(shè) 計(jì) 細(xì) 則 兩 階 段 設(shè) 計(jì) ： E1地 震

4、重 現(xiàn) 期 為 467年 ， E2地 震 重 現(xiàn) 期 大 約 2700年 。 重 要 性 分 類 ： 分 A-D類 ， A類 相 當(dāng) 于 建 筑 物 的 甲 類 。 設(shè) 防 目 標(biāo) ： E1地 震 作 用 時(shí) 不 損 壞 或 不 需 修 復(fù) 可 繼 續(xù) 使 用 ； E2地 震 作用 時(shí) ， A 類 橋 梁 震 后 可 繼 續(xù) 使 用 ， B、 C類 橋 梁 震 后 可 修 。 適 用 范 圍 ： 跨 徑 小 于 150m的 混 凝 土 梁 橋 、 圬 工 或 混 凝 土 拱 橋 。 斜 拉橋 和 懸 索 橋 、 跨 徑 超 過 150m 的 特 大 跨 徑 梁 橋 和 拱 橋 只 給 出 抗

5、震 設(shè)計(jì) 原 則 。 大 于 9度 地 區(qū) 的 橋 梁 和 有 特 殊 要 求 的 大 跨 度 或 特 殊 橋 梁 ， 其抗 震 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 作 專 門 研 究 。 抗 震 設(shè) 計(jì) 范 圍 ： A、 B 和 C 類 橋 梁 進(jìn) 行 E1和 E2作 用 下 的 抗 震 設(shè) 計(jì) 。 D 類 橋 梁 只 進(jìn) 行 E1作 用 下 的 抗 震 設(shè) 計(jì) 。 A類 橋 梁 ： 主 跨 超 過 150m 的 特 大 橋 ， B類 橋 梁 是 指 除 A 類 以 外 的 高 速 公路 和 一 級(jí) 公 路 上 的 橋 梁 及 二 級(jí) 公 路 上 的 大 橋 、 特 大 橋 等 ， C類 橋 梁 是 指 屬 A、B

6、、 D類 以 外 的 公 路 橋 梁 ， D類 橋 梁 是 指 位 于 三 、 四 級(jí) 公 路 上 的 中 橋 、 小 橋 。各 類 橋 梁 的 設(shè) 防 標(biāo) 準(zhǔn) 各 類 橋 梁 的 重 要 性 系 數(shù) 場(chǎng) 地 分 類 同 建 筑 物 抗 震 設(shè) 計(jì) 液 化 判 斷 以 及 處 理 基 本 同 建 筑 物 抗 震 設(shè) 計(jì) 地 基 承 載 能 力 驗(yàn) 算 以 及 樁 基 驗(yàn) 算 基 本 同 建 筑 物 抗 震 設(shè) 計(jì) （ 1） 一 般 情 況 下 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 。 （ 2） 豎 向 地 震

7、作 用 ： 設(shè) 防 烈 度 為 8度 和 9度 時(shí) 的 拱 式 結(jié) 構(gòu) 、 長(zhǎng) 懸 臂 橋 梁 結(jié)構(gòu) 和 大 跨 度 結(jié) 構(gòu) ， 應(yīng) 同 時(shí) 考 慮 豎 向 地 震 作 用 。 （ 3） 地 震 作 用 分 量 組 合當(dāng) 同 時(shí) 考 慮 三 個(gè) 方 向 的 地 震 作 用 時(shí) ， 總 的 地 震 作 用 效 應(yīng) 為 ： 其 中 ， E X、 EY和 EZ分 別 為 X、 Y 和 Z 方 向 上 的 地 震 作 用 最 大 效 應(yīng) 。（ 4） 計(jì) 算 方 法 ： 可 以 用 設(shè) 計(jì) 加 速 度 反 應(yīng) 譜 、 設(shè) 計(jì) 地 震 動(dòng) 時(shí) 程 和 設(shè) 計(jì) 地 震動(dòng) 功 率 譜 表 達(dá) 。 2 2 2x

8、 y zE E E E （ 5） 加 速 度 反 應(yīng) 譜 ： 阻 尼 比 為 5 的 水 平 設(shè) 計(jì) 加 速 度 反 應(yīng) 譜Smax=2 .2 5 CiCsCdA 式 中 ， Ci為 重 要 性 系 數(shù) 、 Cs為 場(chǎng) 地 系 數(shù) 、 Cd為 阻 尼 調(diào) 整 系 數(shù) 、 A 為 設(shè) 計(jì) 基 本 地 震 加 速 度 峰值 豎 向 設(shè) 計(jì) 加 速 度 反 應(yīng) 譜 由 水 平 向 設(shè) 計(jì) 加 速 度 反 應(yīng) 譜 乘 以 下式 給 出 的 豎 向 /水 平 向 譜 比 函 數(shù) R。 基 巖 場(chǎng) 地 ： R=0.65 （ 偏 于 安 全 考 慮 ） 土 層 場(chǎng) 地 ： 抗 震 分 析 時(shí) 可 將 橋 梁

9、 劃 分 為 規(guī) 則 橋 梁 和 非 規(guī) 則 橋 梁 兩 類 ，分 別 采 用 對(duì) 應(yīng) 的 方 法 。 時(shí) 程 計(jì) 算 方 法 、 反 應(yīng) 譜 法 在 第 5 章 已 經(jīng) 作 了 詳 細(xì) 的 闡 述 ，與 建 筑 結(jié) 構(gòu) 之 間 沒 有 本 質(zhì) 的 區(qū) 別 ?？拐鹪O(shè)計(jì)方法類別：A類抗震設(shè)計(jì)方法類別：B類規(guī)則非規(guī)則規(guī)則非規(guī)則E1地震作用SM/MM MM/TH SM/MM SM/MME2地震作用SM/MM MM/TH 注：TH為線性或非線性時(shí)程計(jì)算方法；SM為單振型反應(yīng)譜；MM為多振型反應(yīng)譜法。 規(guī) 則 橋 梁 的 定 義參 數(shù)參數(shù)值單跨最大跨徑 90m墩高30m單墩長(zhǎng)細(xì)比大于2.5且小于10跨數(shù)

10、2 3 4 5 6及半徑R 90，同時(shí)曲梁半徑 R20b（b為橋?qū)挘┛缗c跨間最大跨長(zhǎng)比3 2 2 1.5 1.5軸壓比 0.3跨與跨間橋墩最大剛度比 4 4 3 2 下部結(jié)構(gòu)類型橋墩為單柱墩、雙柱框架墩、多柱排架墩地基條件不易液化、側(cè)向滑移或易沖刷的場(chǎng)地，遠(yuǎn)離斷層 容 許 地 震 損 傷 位 置 基 礎(chǔ) 、 蓋 梁 、 梁 體 、 節(jié) 點(diǎn) 、 剪 切 強(qiáng) 度 按 能 力 保 護(hù) 構(gòu) 件 設(shè) 計(jì) （ 即 地 震時(shí) 不 容 許 發(fā) 生 這 些 破 壞 ） ， 損 傷 發(fā) 生 在 橋 墩 。 這 是 根 據(jù) 地 震 以 后 修復(fù) 難 易 程 度 、 是 否 發(fā) 生 致 命 性 倒 塌 破 壞 來 考

11、 慮 的 。 即 使 對(duì) 橋 墩 ， 損 傷 截 面 為 之 也 使 限 定 的 ， 發(fā) 生 在 墩 底 、 墩 頂 和 墩 底 。這 是 根 據(jù) 地 震 損 傷 對(duì) 結(jié) 構(gòu) 延 性 性 能 的 影 響 程 度 決 定 的 。 在 墩 底 截 面進(jìn) 入 塑 性 的 結(jié) 構(gòu) ， 延 性 優(yōu) 于 中 間 截 面 進(jìn) 入 塑 性 的 結(jié) 構(gòu) 。 塑 性 截 面 位 置 的 影 響 反 映 結(jié) 構(gòu) 的 空 間 動(dòng) 力 特 性 ： 一 般 采 用 桿 系 結(jié) 構(gòu) 計(jì) 算 ， 質(zhì) 量為 集 中 質(zhì) 量 （ 因 為 低 階 振 型 對(duì) 結(jié) 構(gòu) 地 震 響 應(yīng) 的 影 響 非 常 大 ） 不 考 慮 塑 性

12、（ 不 容 許 發(fā) 生 損 傷 或 者 不 會(huì) 發(fā) 生 損 傷 ） 的 構(gòu) 件 ，用 彈 性 梁 單 元 ； 相 反 考 慮 塑 性 影 響 的 單 元 采 用 彈 塑 性 梁 單元 。 細(xì) 長(zhǎng) 的 單 元 （ 長(zhǎng) 細(xì) 比 大 于 8） ， 宜 考 慮 P-效 應(yīng) 。 一 般 用 地 基 彈 簧 來 考 慮 土 與結(jié) 構(gòu) 之 間 的 相 互 作 用 ， 在 計(jì)算 模 型 中 直 接 考 慮 。 考 試 范 圍1）震級(jí)和烈度的概念；2）工程抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)和多階段設(shè)計(jì)方法的基本理念；3）概念設(shè)計(jì)的基本概念；4）場(chǎng)地分類與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)主要事項(xiàng)5）地震反應(yīng)譜的概念；6）振型分解反應(yīng)譜法和時(shí)程分析法；7）豎向地震作用和扭轉(zhuǎn)地震作用的基本概念；8）底部剪力法（含計(jì)算題）;9）建筑結(jié)構(gòu)的抗震安全驗(yàn)算基本內(nèi)容；1 0）框架結(jié)構(gòu)水平地震響應(yīng)計(jì)算（含計(jì)算題）基本方法和設(shè)計(jì)基本原則；1 1）砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)基本概念（書上思考題）1 2）構(gòu)筑物的抗震設(shè)計(jì)基本概念（書上思考題） 1 3）橋梁抗震設(shè)計(jì)的基本原則、地震作用以及結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算（含計(jì)算題）的基本內(nèi)容；1 4）地下空間結(jié)構(gòu)的基本原則、地震作用、結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算的基本內(nèi)容；1 5）減隔震設(shè)計(jì)的基本原理以及基本方法。