【道路】日本道路桥规范

【关键字】道路
日本道路桥规范·条文说明
Ⅴ抗震设计篇
1996年12月
社团法人日本道路协会
序
道路是用来运送人、物的最基本又最普遍的交通设施。

同时它在均衡国土发展、击活地方社会、改善生活环境等方面发挥着重要的作用，而且它还具有多种功能。

日本的道路建设，从始于1954年的第一个道路建设五年规划积累到现在，取得了众所周知的稳步发展。

但是由于机动车的发展快于道路建设，即使现在道路建设在质与量上仍显得不足。

另外，面对高龄化、信息化、国际化等形势，为即将到来的高龄社会进行储备，为使人民生活更有活力更加丰富，也需要建设有效率的功能完备的道路网，以适应社会对道路建设的新要求。

因此，建设省在以1993年为初年度的第11个道路建设五年计划中，力图推进以丰富生活、创造有活力的地域、开发良好环境为目标的道路事业。

由于日本地形陡峭，河川众多，城市部分的土地被高度利用，空间制约形势严峻，而桥梁又是道路建设中不可缺少的构造物，所以必须采取切合实际的建设方法。

特别是在1995年1月17日的兵库县南部地震中，作为避难路和紧急物资运送线的道路、桥梁受到毁坏，对地域社会产生极大影响，因此，建设抗灾性强、可信度高的道路交通网从来没有象现在这么迫切。

日本道路协会在1990年发行了《道路桥规范·条文说明Ⅴ抗震设计篇》。

基于1995年兵库县南部地震的受灾教训，根据建设省向相关单位颁发的「关于兵库县南部地震受灾道路桥修复办法」- 1 -文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
以及有关桥梁抗震设计的新的调查研究成果，又适值改版，所以颁发了这次的《道路桥规范·条文说明Ⅴ抗震设计篇》的改订版。

希望正确理解本改订版的主旨，更进一步地推进高质量的桥梁建设。

1996年12月
日本道路协会会长荻原浩
前言
《道路桥规范Ⅴ抗震设计篇》作为「桥、高架道路等的技术基准」在1980年被制定出来。

它反映了1977年制定的建设省新抗震设计法（讨论案）的研究成果，是1971年的「路桥抗震设计指南」的改版。

在1990年，引入基于桥梁支持地层的振动特性及静力框架法的桥梁抗震计算法、钢筋混凝土桥墩的地震时保有水平耐力的检验法，以1980年以后的桥梁抗震设计的调查研究成果为根底，对《道路桥规范Ⅴ抗震设计篇》进行了改版。

1995年1月17日发生的兵库县南部地震是关东大地震以来各种构造物受灾最大的一次地震。

至于桥梁，以桥墩倒坏、落梁为首，多数桥梁受灾严重。

地震之后的1月20日，受建设省的委托，设置了由耐震工学·桥梁工学的专家们组成的「兵库县南部地震道路桥震灾对策委员会」，对探明受灾原因等进行了研讨。

委员会审议了地震动态特性解析、受灾构造机理的讨论结果等，最后整理成1995年3月的中期报告和同年12月的最终报告。

委员会在关于今后抗震设计应研究的事项上，提出了①设计地震力与桥的抗震性、②构造部件的地震时的变形能力以及震动耐力、③动态解析法的活用、④免震设计、⑤支座、⑥落桥防止构造、⑦地基液化以及与之相伴的地基流动、⑧桥梁作为一个整体时的抗震性合计共八个方面的课题。

1995年2月27日「兵库县南部地震受灾道路桥修复办法」经由上述委员会审议，由建设省向相关单位作了通知。

在修复办法- 2 -文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
中，以提高各构造部件强度的同时提高其变形性能、使桥梁作为一个整体进行抗震为目标，在设计时增加了基于震度法的地震时保有水平耐力验算。

在此根底之上，还规定即使遭受到兵库县南部地震所观测到的最大地震动也能抵抗的构造要用动态解析法进行验算。

另外，1995年5月25日，作为桥、高架道路等的技术标准（道路桥规范）改版之前的临时措施，建设省通知相关单位：全国范围内正在实施的新桥的设计以及既有桥梁的加固要根据道路级别、构造、功能以[加固指南] 参考。

基于这样的背景，桥梁委员会于1995年4月在总括小委员会的下面设置了震灾对策特别分科会，在采用临时措施[加固指南]的同时，推进必要的调查研究，进行[道路桥规范Ⅴ抗震设计篇]的改版工作，从而带来本次的刊发。

主要的改订点有以下几点：
①根据内陆直下型（内陆断层处发生的地震）地震对构造物有
影响的观点，以及考虑到截止目前为止所观测到的最强内陆
直下型地震动----1995年兵库县南部地震，规定在旧有设计
地震力的根底上增加新的设计地震力。

②在根据旧有的震度法进行抗震设计的同时，对受地震影响较
大的桥墩、根底、支座、落桥防止系体系等的构造部件，改
为根据地震时保有水平耐力法进行耐震设计。

③为了正确掌握考虑了构造部件非线性的桥梁地震时的运动，
有必要进行动态解析。

考虑到这点，在规定使用动态解析的
地震输入的同时，修改了解析模型及解析法、根据动态解析
进行安全性验算的相关规定。

④对于判定为液化的地层，修正了液化判定用的地震力、液化
强度、抗震设计上的处理方法，并规定此为新的液化情况下
的抗震设计法。

⑤关于流动化对桥梁的影响，在抗震设计上的处理方法有了新- 3 -文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
的相关规定。

⑥关于以前没有具体规定的免震设计，规定为以地震力的分散
和高衰减化为重点的免震设计法。

⑦关于钢筋混凝土桥墩，在引入预测了箍筋约束效果的混凝土
应力----变形关系的同时，修改了水平力----变位关系的计算
方法。

另外，考虑了尺寸效果的抗剪耐力评价法、提高韧性
的配筋细则、以及根据钢筋混凝土刚构桥墩的地震时保有水
平耐力法的设计方法有了初次规定。

⑧初次规定填充了混凝土的钢制桥墩的地震时保有水平耐力
及变形性能的算定方法，以及未填充混凝土的钢制桥墩的抗
震设计上的处理办法。

⑨对于各种形式的根底，规定了考虑了非线形效果的耐力、变
形性能的验算方法，基于地震时保有水平耐力法为根底的抗
震设计法有了初次规定。

⑩对于在以往的设计方法中没有明确规定的支座，其设计地震力和各种形式的支座的设计法、以及与支座相连的构造的设
计方法有了初次规定。

⑪为了确实防止落桥，明确既有落桥防止构造的功能，作为新的落桥防止系统，在明确其位置的同时，对其设计荷重以及
设计方法进行了规定。

在使用本规范过程中，由于对和旧规范的相异之处、规定的根据等进行了说明，希望熟读本规范和条文说明，进一步彻底掌握其要领。

另外，本规范中，关于内陆直下型地震的地震动、伴随地层液化的流动化现象等，学术上及技术上还没有十分明确的事项，在确保桥梁安全性的大前提下，条文也规定现阶段以可以活用的信息为根底，自行判断设计。

因此，关于此类事项，相信今后根据进一步的调查研究，会有切实有效又快速的解决办法。

希望本规范对道路桥的设计、施工有良好作用，进一步促进- 4 -文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
运用桥梁技术的一体化，确保道路桥的高度安全性和耐久性。

1996年12月
桥梁委员会
总括小委员会
震灾对策特别分科会
目录
Ⅴ抗震设计篇
第1章总则
1.1适用范围
1.2用语的定义
第2章抗震设计的基本方针
第3章抗震设计应该考虑的荷载及设计条件
3.1抗震设计应该考虑的荷载及荷载组合
3.2地震的影响
3.3惯性力
3.3.1一般
3.3.2固有周期的计算方法
3.3.3惯性力的计算方法
3.4桥梁重要度的划分
3.5地域修正系数
3.6抗震设计的地基类别
3.7抗震设计的地基面
第4章震度法的抗震设计
4.1震度法中使用的设计水平震度
4.2震度法中使用地震时土压力
4.3震度法中使用的地震时动水压力
第5章地震时保有水平耐力法的抗震设计
5.1一般
5.2安全性的判定
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5.3地震时保有水平耐力法中使用的水平震度
5.3.1地震时保有水平耐力法中使用的等价水平震度
5.3.2地震时保有水平耐力法中使用的设计水平震度
第6章动态解析法的抗震验算
6.1一般
6.2解析模型以及解析法
6.3动态解析中使用地震输入
6.4安全性的判定
第7章地震时不安定地层的抗震设计
7.1一般
7.2抗震设计中极软粘土层以及沙性土层、对桥梁有影响的被
判断为产生液化的地层的抗震设计
7.3被判断为可能发生对桥梁有影响的流动化地层的基础的
抗震设计
7.4抗震设计中极软粘土层以及沙性土层
7.5沙性地层液化的判断
7.5.1一般
7.5.2三轴疲劳强度比
7.6 土质常数降低的土层以及处理办法
第8章免震设计
8.1一般
8.2免震设计
8.3免震设计中使用的设计水平震度
8.4免震支座的设计
8.4.1设计的基本方针
8.4.2免震支座安全性的判断
8.4.3免震支座的设计变位
8.4.4免震支座的等价刚性以及等价衰减系数
8.4.5免震支座的动态特征
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8.5固有周期的计算方法
8.6免震桥梁衰减系数的计算方法
8.7使用免震设计时的构造细节
8.7.1一般
8.7.2梁端头部的间隔
8.7.3伸缩缝的构造细节
第9章钢筋混凝土桥墩地震时保有水平耐力和容许塑性率的计算
9.1一般
9.2地震时保有水平耐力以及容许塑性率
9.3屈服时以及极限时的水平耐力和水平变位
9.4混凝土的应力----应变曲线
9.5抗剪强度
9.6提高钢筋混凝土桥墩韧性的构造细节
9.7纵向铁筋的截断
9.8钢筋混凝土刚构桥墩地震时保有水平耐力和容许塑
性率
9.9作用有上部构造死荷载引起的偏心弯矩的钢筋混凝
土桥墩
第10章钢制桥墩地震时保有水平耐力和容许塑性率的计算10.1一般
10.2填充了混凝土的钢制桥墩
10.2.1地震时保有水平耐力和容许塑性率
10.2.2构造细节
10.3没有填充混凝土的钢制桥墩
10.4支座锚固部位的抗震设计
10.5作用有上部构造死荷载引起的偏心弯矩的填充有混
凝土的钢制桥墩
第11章地震时保有水平耐力法的基础抗震设计
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11.1一般
11.2基础所产生的截面力、地基反力以及变位的计算
11.3基础的屈服
11.4基础主要发生非线性变形时的基础时程塑性率、时
程变位的计算以及塑性率的限值
11.5基础部件的验算
第12章支座部的构造
12.1一般
12.2支座部抗震设计中使用的设计地震力
12.3支座部的安全性验算
12.4支座部的构造
12.4.1一般
12.4.2橡胶支座
12.4.3钢制支座
12.4.4支座周围的上下部构造部分
第13章落桥防止体系
13.1一般
13.2挂梁的长度
13.3落桥防止构造
13.4限制变位构造
13.5落差防止构造
13.6伸缩缝保护装置
13.7与落桥防止构造相连接的部位
13.8桥轴直角方向的落桥防止体系
第14章有可能减少地震影响的构造
Ⅴ抗震设计篇
第1章总则
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明确抗震设计篇的适用范围
关于适用以及准用桥梁的使用,按《通用篇》1.1适用范围的规定执行。

即使是跨径超过200米的桥梁，也要针对地形、地质、地基等条件，以及桥梁的构造特征、规模、桥梁及地基以往的震害经验、重要度和选址条件，进行必要、适当的修正，这些都是本篇所允许的。

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第2章抗震设计的基本方针
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(1)桥梁的抗震设计规定了作为目标的抗震性能。

桥梁作为震后的避难路、救
助、救急、医疗、消防活动以及运送紧急物资的运输路线，有着非常重要的作用。

在这里，根据道路种类和桥梁的功能、构造，把桥梁的重要度分为标准桥梁（A类桥梁）和高度重要桥梁（B类桥梁）2种，它们分别有各自确保的抗震性能目标。

表2.1说明了抗震设计考虑的地震动和桥梁的抗震性能目标，以及为实现其目标要使用的抗震设计法。

作为抗震设计考虑的地震动，主要考虑在桥梁使用期间发生概率较高的地震动和发生概率低但强度较大的地震动的2阶段地震动。

这里所说的桥梁使用期间发生概率高的地震动是指比较而言发生可能性较高中等规模的地震，沿袭了以往抗震设计的震度法中使用的以设计震度规定的地震力。

另外，在桥梁使用期间发生概率低但强度较大的地震动，在1990年的抗震设计篇中规定的象发生于1923年的关东大地震中东京周边的地震动发生概率较低的板块边界型的大规模地震的地震动之外，又考虑了象发生于1995年兵库县南部发生率极低的震级7级的内陆直下型地震的地震动。

我们把板块边界型的大规模地震的地震动和发生于兵库县南部的内陆直下型地震的地震动，分别称为Ⅰ型和Ⅱ型地震动。

Ⅰ型地震动表示大振幅、长时间反复作用，Ⅱ型地震动表示持续时间短但强度极大的地震动。

表2.1 抗震设计考虑的地震动和桥梁的抗震性能目标
另外，地震动因地而异，由于地震发生概率小的地区和地震发生概率大的地区使用同一个地震震度不合理，因此 3.5节规定了桥梁抗震设计使用的地震动强度随地域不同的变化。

关于内陆直下型地震，也有意见表示应该在设计中将每个活断层的特性反映出来．如果这样，就必须把活断层的位置和活动时期确定下来．但是由于正在全国范围内进行基于活动性和活断层的地震动预测，目前还有许多不明之处．因此，关于这一点，有必要随着今后调查研究的发展进行必要的回应．在这里，关于内陆直下型地震对构造物的影响，就以观测到的最强地震动即1995年兵库县南部地震的地震动为考虑对象。

与以上2阶段3类地震动和桥梁重要度对应，以不损伤桥梁的健全性、防止受到致命的震害、以及防止发生限定的损伤为目标进行抗震设计。

以钢筋混凝土桥墩为例，如果水平方向的地震力反复作用，屈服后的水平耐力达到最大耐力（终局水平耐力），其后的水平变位会变得更大，保护层混凝土会剥落、钢筋断裂，与此相伴的是水平耐力开始降低。

从例子中的关系可以看出，所谓不损伤健全性是指地震时用容许应力法计算的构造部件产生的应力、变位等应该在容许应力和容许变位以内，即不产生超过屈服状态的损伤。

所说的防止受到致命的震害，是指为不发生落桥现象主要构造部件的水平耐力开始降低的临界状态。

所说的防止发生限定的损伤，是指为了震后尽快恢复桥梁的功能，要使桥梁具有一定的储备。

这些限定的状态，根据震后经验及各种试验、解析式确认的构造部件及桥梁整体的终局状态，必须在考虑了一定的安全系数后确定。

这里所说的Ⅱ型地震动对构造物影响的观点，采用了迄今为止观测到- 14 -文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
的地震中从世界范围看也是最强的兵库县南部地震的地震动，不能否认比之更强的地震动将来在局部地区发生的可能性。

现阶段强震观测历史较短，在正确推断地震动特性并反应于抗震设计中还有许多不足之处。

因此，在设计上预留安全系数的同时还要考虑落桥防止体系。

但是事实上，设计出对不管怎样的未知地震动都安全的桥梁还是受到现阶段条件的制约。

对于这样的地震，重要的是提高道路网的复原功能，着手进行建设早期加固体制、技术开发等。

(1)在道路桥的抗震设计中，加强构造部件强度的同时有必要提高变形性
能使桥梁作为一个整体抵抗地震，因此，抗震设计不仅使用震度法还运用地震时保有水平耐力法。

用震度法确定的构造断面不能满足地震时保有水平耐力法的安全性判断标准时，要修改断面，使之满足地震时保有水平耐力法的要求。

关于地震时保有水平耐力法，已经在1990年的抗震设计篇中作为钢筋混凝土桥墩的地震时保有水平耐力的验算被采用，这次根据1995年兵库县南部地震的受害状况，由于认识到确保构造系韧性的重要性，决定此设计法不应该仅仅局限于钢筋混凝土桥墩，将适用范围扩大到受地震影响较大的桥墩、基础、支座部、落桥防止体系等构造部件，同时明确不是作为验算法而是作为设计法。

图2.1给出了标准抗震设计的流程图。

(2)震度法和地震时保有水平耐力法，对于地震时的反应不是太复杂的桥
梁，能够用足够的精度简单地表达地震时的反应。

因此，原则上用震度法和地震时保有水平耐力法进行抗震设计。

但是，对于特殊形状、构造的桥梁，震度法和地震时保有水平耐力法有时不能充分反映桥梁地震时的振动，因此，对于地震时反应比较复杂的桥梁，希望将震度法和地震时保有水平耐力法的计算结果用动态解析法进行验算。

另外，对于多处产生非线性的桥梁能量法则的适用性受到限制的情况、地震时震动复杂，地震时保有水平耐力法的适用性受到限制的情况等，应该基于动态解析的结果进行恰当的设计。

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震度法和地震时保有水平耐力法不能以足够的精度反映地震时其振动情况的桥梁以及地震时保有水平耐力法的适用性受到限制的桥梁，一般有以下情况：
①施加于桥梁的对桥梁的振动有重要影响的振动模型和震度法、地震
时保有水平耐力法假定的振动模型有显著的不同
②施加于桥梁的对桥梁的振动有重要影响的振动模型有2种以上
③在多处假定了塑性铰；或构造复杂，塑性铰发生在何处难以判断
④基于构造部件和桥梁整体的非线性特征，能量法则的适用性没有充
分研究
相反的是，图2.2所示构造系是典型的单自由度体系，塑性铰产生位置明确，适用能量法则，因此，可以省略动态解析。

(3)桥梁的抗震设计，重要的是在考虑了地形、地质、地基条件、选址条
件的基础上选择合适的构造形式。

抗震设计上期待的构造形式以及不希望采用的构造形式表述如下：
1)为了切实防止落桥，希望采用多跨连续构造。

但是即使是多跨连续
构造，如果采用1点固定会造成支持固定支座的下部构造负担过大，所以希望是能分散地震时水平力的构造。

2)在有可能发生如软质粘性土层的滑动、沙质地层的液化及伴随液化
产生的流滑等地层变化的填筑地层及冲积地层，要选择水平刚性高的基础、以及多点固定形式和刚构形式等上部构造和下部构造的接触点尽量多的支座的构造系的同时，也要考虑它们对挂梁长度等落桥防止体系的影响。

3)对于地质条件良好，固有周期短的多跨连续梁桥，希望采用免震设
计。

4)钢制支座，受到地震力的冲击容易受到损伤，由于大的地震力支座
已经破坏的情况下，有时表现出不可预期的振动。

更有一些旧有构造的可动支座由于允许变位而预留空间较小，一般难以满足设计假定方向的变形。

由于以上原因，希望采用橡胶支座或能吸收能量的免震支座。

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5)对于部分破坏有可能引起整体崩塌的构造体系，必须考虑限制这部
分的损伤。

6)对于独柱式桥墩，有时会在高度的中间位置产生塑性铰，而且地震
时不能稳定下来吸收能量。

因此必须使塑性铰确切地设计在能吸收能量的桥墩根部出现。

7)对于大的地震，要区别开为了防止桥梁整体的崩塌容许发生非线性
反应的构造部件和即使面对这种大地震有必要只在弹性区域内变化的部件，切合实际地组建构造体系。

另外，对于几何学上非线性影响较大的构造、常时由死荷载引起较大偏心弯矩的构造遭受地震动时，希望不要采用不稳定的构造体系。

8)在地层条件和构造条件剧烈变化的地方，必须好好研究是将上下部
构造从下部构造顶部断开的有利还是采用连续构造的有利。

1个桥墩上支持有两个上部构造的端部的桥墩，由于从构造条件上看容易受到较大的地震力，所以不是抗震设计上希望采用的构造。

如果不得已采用这种构造，要参考动态解析结果、把握构造的特征，在保证足够挂梁长度的同时，必须谨慎研究落桥防止体系。

9)对于桥墩顶部具有巨大高差的桥墩，梁会和桥墩的高差部分发生撞
击，产生非常大的地震力，容易使梁和高差部的基部发生损坏。

这种情况下，如图2.3所示，作为有效的手段，可以将梁端高度拉齐，或将梁的端部和高差部的基部进行补强设计。

在1995年的兵库县南部地震中，和下部构造不相上下的是支座及其周围上部构造的显著破损。

对于规模较大的地震，只用下部构造抵抗地震较为困难，希望采用以上下部构造为一体抵抗地震的构造。

从这点来看，不仅仅是上下部构造的设计，而是包括支座部、落桥防止在内桥梁整体具有抗震性的设计。

第3章抗震设计上应该考虑的荷载及设计条件
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（1）以上列举了抗震设计上应该考虑的荷载。

要根据架桥地点的条件及桥梁的构造形式进行适当选择，没有必要全部采用。

另外，在抗震设计中，没有必要考虑活荷载。

这是由于活荷载在时间及空间上是变化的，活荷载与地震同时发生的概率一般比较小。

但是也有人认为：对于有长时间车辆滞留的桥梁应该考虑活荷载与地震的同时作用。

这就有待于今后的调查研究来规定应该考虑的活荷载的大小及安全率，在现阶段的抗震设计中，不考虑活荷载。

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