规范桥梁抗震设计详解ppt课件
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桥梁工程抗震设计课件
5.5 桥梁抗震加固
• 桥梁加固技术主要可分为两大类，一种是传统的 针对缺陷构件通过加固提高其强度、变形能力的 加固技术；
• 另一种是减隔震技术，是通过整体降低地震对结 构构件的抗震需求使当前构件能够承担给定的地 震需求。
• 对于具体的桥梁加固，宜经过详细分析比较来决 定选取这两种方法的一种或二者结合的加固方法。
桥梁工程抗震设计
桥梁抗震加固参考以下规范 • 《公路桥梁加固设计规范》 • 《公路桥梁加固施工技术规范》
桥梁工程抗震设计
5.5.1 桥梁场地加固
• 危险的场地条件在地震作用下对任何桥梁结构都 会产生很大的力或相对位移。这样的场地条件包 括临近活动断层、不稳定的陡坡和可能液化的砂 土或淤泥砂土。
• 对于这些条件的加固技术措施是很少的，且很少 能够得到现场证实。
9 承台倾覆抗力的提高可通过扩大承台的平面尺寸、增加 抗拉桩（桩数）、直接锚固到地基或基岩等措施实现。
桥梁工程抗震设计
5.5.3 桥台加固
1 当桥台的破坏影响重要桥梁的使用功能时，宜考 虑对桥台进行加固。
• 桥台破坏很少导致桥梁结构倒塌的，除非是发生 液化破坏。桥台挡土的侧向移动可能影响桥梁的 使用功能，这对于特别重要的桥梁可能是不允许 的。
桥梁工程抗震设计
桥梁工程抗震设计
5.5.4 墩柱的加固
既有桥梁的钢筋混凝土桥墩、柱弯曲强度、延性变形能力 和剪切强度的抗震能力的加固可采用钢管外包加固方法、 复合材料加固方法、加大截面方法等一些加固技术进行。 • 钢管外包技术：最初是针对圆柱桥墩提出。采用两块半
圆形的钢管现场沿竖向接缝焊接，钢管内径比桥墩直径 略大，空隙中灌注添加微膨胀剂的水泥沙浆，钢管的下 端与承台顶面有3-5cm 的间隙，防止桥墩在地震作用下 弯曲时因钢管的受压而增加截面的弯曲强度。 • 钢管提供有效的被动约束应力，这种力来自于混凝土受 压而引起的膨胀受到钢管环向强度和刚度的限制。
• 桥梁加固技术主要可分为两大类，一种是传统的 针对缺陷构件通过加固提高其强度、变形能力的 加固技术；
• 另一种是减隔震技术，是通过整体降低地震对结 构构件的抗震需求使当前构件能够承担给定的地 震需求。
• 对于具体的桥梁加固，宜经过详细分析比较来决 定选取这两种方法的一种或二者结合的加固方法。
桥梁工程抗震设计
桥梁抗震加固参考以下规范 • 《公路桥梁加固设计规范》 • 《公路桥梁加固施工技术规范》
桥梁工程抗震设计
5.5.1 桥梁场地加固
• 危险的场地条件在地震作用下对任何桥梁结构都 会产生很大的力或相对位移。这样的场地条件包 括临近活动断层、不稳定的陡坡和可能液化的砂 土或淤泥砂土。
• 对于这些条件的加固技术措施是很少的，且很少 能够得到现场证实。
9 承台倾覆抗力的提高可通过扩大承台的平面尺寸、增加 抗拉桩（桩数）、直接锚固到地基或基岩等措施实现。
桥梁工程抗震设计
5.5.3 桥台加固
1 当桥台的破坏影响重要桥梁的使用功能时，宜考 虑对桥台进行加固。
• 桥台破坏很少导致桥梁结构倒塌的，除非是发生 液化破坏。桥台挡土的侧向移动可能影响桥梁的 使用功能，这对于特别重要的桥梁可能是不允许 的。
桥梁工程抗震设计
桥梁工程抗震设计
5.5.4 墩柱的加固
既有桥梁的钢筋混凝土桥墩、柱弯曲强度、延性变形能力 和剪切强度的抗震能力的加固可采用钢管外包加固方法、 复合材料加固方法、加大截面方法等一些加固技术进行。 • 钢管外包技术：最初是针对圆柱桥墩提出。采用两块半
圆形的钢管现场沿竖向接缝焊接，钢管内径比桥墩直径 略大，空隙中灌注添加微膨胀剂的水泥沙浆，钢管的下 端与承台顶面有3-5cm 的间隙，防止桥墩在地震作用下 弯曲时因钢管的受压而增加截面的弯曲强度。 • 钢管提供有效的被动约束应力，这种力来自于混凝土受 压而引起的膨胀受到钢管环向强度和刚度的限制。
桥梁抗震课件
地震灾害对人类社会和经济造成巨大的损失。除了人员伤亡 外，地震还会破坏基础设施、造成交通中断、通讯不畅等， 影响人们的生产和生活。
地震对桥梁的影响
桥梁在地震中的反应
桥梁在地震中会受到不同程度的震动和位移，如果桥梁设计不合理或抗震能力不足，就可能发生损坏或倒塌。
桥梁抗震设计
为了减轻地震对桥梁的影响，需要进行抗震设计。抗震设计需要考虑桥梁的结构形式、材料、基础等因素，采取 有效的抗震措施，如加强桥梁的支撑结构、设置减震装置等。同时，还需要进行抗震性能评估和抗震加固等工作 。
以提高桥梁的整体抗震性能。
新型抗震材料的应用
高性能混凝土
采用高强度、高韧性、高耐久性的混凝土材料， 提高桥梁的承载能力和延性。
复合材料
利用纤维增强复合材料（FRP）的轻质、高强和抗 疲劳性能，对桥梁进行加固和修复。
阻尼器
利用阻尼器的能量吸收和耗散能力，降低地震对 桥梁的冲击。
新型抗震结构的优势与挑战
பைடு நூலகம்地震的分类
根据不同的分类标准，地震可以分为不同的类型。如根据震源深度，地震可分 为浅源地震、中源地震和深源地震；根据成因，地震可分为构造地震、火山地 震、塌陷地震和人工地震等。
地震波的传播
地震波的传播方式
地震波主要通过三种方式传播： 横波、纵波和面波。横波和纵波 是地球内部传播的体波，面波则 是在地表传播的波。
抗震设计的优化策略
加强关键部位
对桥梁的关键部位如桥墩 、支座等采取加强措施， 提高其抗震能力。
设置减震装置
在桥梁结构中设置减震支 座、阻尼器等减震装置， 减小地震对桥梁的冲击。
优化施工方法
采用合理的施工方法和技 术，确保桥梁结构的整体 性和稳定性，提高其抗震 性能。
地震对桥梁的影响
桥梁在地震中的反应
桥梁在地震中会受到不同程度的震动和位移，如果桥梁设计不合理或抗震能力不足，就可能发生损坏或倒塌。
桥梁抗震设计
为了减轻地震对桥梁的影响，需要进行抗震设计。抗震设计需要考虑桥梁的结构形式、材料、基础等因素，采取 有效的抗震措施，如加强桥梁的支撑结构、设置减震装置等。同时，还需要进行抗震性能评估和抗震加固等工作 。
以提高桥梁的整体抗震性能。
新型抗震材料的应用
高性能混凝土
采用高强度、高韧性、高耐久性的混凝土材料， 提高桥梁的承载能力和延性。
复合材料
利用纤维增强复合材料（FRP）的轻质、高强和抗 疲劳性能，对桥梁进行加固和修复。
阻尼器
利用阻尼器的能量吸收和耗散能力，降低地震对 桥梁的冲击。
新型抗震结构的优势与挑战
பைடு நூலகம்地震的分类
根据不同的分类标准，地震可以分为不同的类型。如根据震源深度，地震可分 为浅源地震、中源地震和深源地震；根据成因，地震可分为构造地震、火山地 震、塌陷地震和人工地震等。
地震波的传播
地震波的传播方式
地震波主要通过三种方式传播： 横波、纵波和面波。横波和纵波 是地球内部传播的体波，面波则 是在地表传播的波。
抗震设计的优化策略
加强关键部位
对桥梁的关键部位如桥墩 、支座等采取加强措施， 提高其抗震能力。
设置减震装置
在桥梁结构中设置减震支 座、阻尼器等减震装置， 减小地震对桥梁的冲击。
优化施工方法
采用合理的施工方法和技 术，确保桥梁结构的整体 性和稳定性，提高其抗震 性能。
桥梁抗震ppt课件
3. 计算等效单自由度{系Fe统rr}的等c c效orr 刚度和等效粘滞阻尼比；
4. 利用反应谱方法计算结构特征力效应和特征位移效应－需求分析；
5. 进行需求/能力比计算，评估结构的抗震性能。
精品课件
32
单振型反应谱法
反应谱的概念
根据D’Alembert原理，单自由度振子的振动方程可以表示为：
上述振动方程的m 解(可g 以y 用) 杜cy 哈美k（ y0 Duhay m e2 l）积y 分公2y式 来g 表示：
抗震设防标准制定原则
桥梁工程的抗震设防标准，即为如何确定“地震荷载”的 标准。荷载定得越大，即抗震设防标准要求越高，桥梁在 使用寿命期间为抗震设防需要投入的费用也越大。然而， 桥梁在使用寿命期间遭遇抗震设防标准所期望的地震总是 少数。这就是决策的矛盾点：一方面要求保证桥梁抗震安 全，另一方面又要适度投入抗震设防的费用，使投入费用 取得最好的效益 。
精品课件
33
单振型反应谱法
反应谱的概念
由于地震加速度是不规则的函数，上述积分公式难以直接求积， 一般要通过数值积分的办法来求得反应的时程曲线。对不同周期和阻 尼比的单自由度体系，在选定的地震加速度输入下，可以获得一系列
的相对位移y、相对速度 y 和绝对加速度 y 的反应时程曲线，并可从
中找到它们的最大值。以不同单自由度体系的周期Ti为横坐标，以不 同阻尼比C为参数．就能绘出最大相对位移、最大相对速度和最大绝对 加速度的谱曲线，分别称为相对位移反应谱、拟相对速度反应谱和拟 加速度反应谱(分别可简称为位移反应谱、速度反应谐和加速度反应谱)， 并用符号记为SD、PSV和PSA，这三条反应谱曲线合起来简称为反应谱。
称为动力放大系数，其值可以直接由标准化反应谱曲线确定。上
4. 利用反应谱方法计算结构特征力效应和特征位移效应－需求分析；
5. 进行需求/能力比计算，评估结构的抗震性能。
精品课件
32
单振型反应谱法
反应谱的概念
根据D’Alembert原理，单自由度振子的振动方程可以表示为：
上述振动方程的m 解(可g 以y 用) 杜cy 哈美k（ y0 Duhay m e2 l）积y 分公2y式 来g 表示：
抗震设防标准制定原则
桥梁工程的抗震设防标准，即为如何确定“地震荷载”的 标准。荷载定得越大，即抗震设防标准要求越高，桥梁在 使用寿命期间为抗震设防需要投入的费用也越大。然而， 桥梁在使用寿命期间遭遇抗震设防标准所期望的地震总是 少数。这就是决策的矛盾点：一方面要求保证桥梁抗震安 全，另一方面又要适度投入抗震设防的费用，使投入费用 取得最好的效益 。
精品课件
33
单振型反应谱法
反应谱的概念
由于地震加速度是不规则的函数，上述积分公式难以直接求积， 一般要通过数值积分的办法来求得反应的时程曲线。对不同周期和阻 尼比的单自由度体系，在选定的地震加速度输入下，可以获得一系列
的相对位移y、相对速度 y 和绝对加速度 y 的反应时程曲线，并可从
中找到它们的最大值。以不同单自由度体系的周期Ti为横坐标，以不 同阻尼比C为参数．就能绘出最大相对位移、最大相对速度和最大绝对 加速度的谱曲线，分别称为相对位移反应谱、拟相对速度反应谱和拟 加速度反应谱(分别可简称为位移反应谱、速度反应谐和加速度反应谱)， 并用符号记为SD、PSV和PSA，这三条反应谱曲线合起来简称为反应谱。
称为动力放大系数，其值可以直接由标准化反应谱曲线确定。上
桥梁结构抗震设计PPT120页
图中的横坐标为结构自振周期T（以秒为单位）
根据设计反应谱计算的单质点地震作用为：
FE CiCzkhG CiCz1G(5 3)
kh | xg |max / g
G mg
| xg x* |max / | xg |max (5 4)
1 kh
式中，水平地震系数Kh和动力放大系数β的乘积即为 水平地震作用影响系数α1 （无量纲）；
i 1
i 1
第i个质点的地震作用Fi为
Fi CiCzkH 11Gi Hi / H (5 10)
5.2
桥桥梁梁按按反反应应谱谱理理论论的的计计算算方方法法
四. 桥梁构件截面抗震验算--按反应谱方法
1、抗震荷载效应组合下截面验算设计表示式：
Sd b Rd
Sd Sd g Gk ; q Qdk ;
H≤12米时 整个结构采用 1 H＞12米时 随结构高度而变，底面
1，墩台顶面及顶面以上 2 ;中间任一点处的 I 1 Hi / H0
式中H对于桥墩为墩顶面至基底（即基础底面）的高 度（以米计），对于桥台则自桥台道碴槽顶面至基底 的高度。
Hi为验算截面以上任一质量的重心至墩台底（即基础 底面）的高度（以米计）。
桥梁按反应谱理论的计算方法
表5—2 综合影响系数Cz
桥梁和墩、台类型
桥墩计算高度H (米)
H 10≤H< 20≤H<
<10 20
30
柔性 柱式桥墩、排架桩墩、薄 墩 壁桥墩
梁
实体 墩
天然基础和沉井基础上实 体桥墩
桥
多排桩基础上的桥墩
0．3 0
0．2 0
0．2 5
0．33 0．25 0．30
0．35 0．30 0．35
桥梁抗震-全书回顾课件
(a) 喇叭型墩
(b) 柱式墩
图2.29 1994年美国北岭地震Mission-Gothic桥的墩柱剪切破坏
图2.30 1999年台湾集集地震中实体矮墩的剪切破坏
（3) 墩柱的基脚破坏
非常少见，一旦出现后果严重
图2.31 1971年美国的圣费南多地 震中墩柱基脚破坏：22根螺纹钢 筋从桩基础中拔出，导致桥墩倒 塌。由于墩底主钢筋的构造处理 不当，造成主钢筋的锚固失败。
3.2 框架墩的震害
框架墩的震害比较常见。 框架墩的震害主要表现为： 盖梁破坏：剪切破坏，弯曲破坏，钢筋锚固长度不够引起破坏 墩柱破坏 节点破坏：剪切破坏
图2.32 1989年美国洛马·普里埃塔地震中Cypress高架桥 800m上层框架塌落：梁柱结点配筋不足，竖直柱体配 筋连续性和横向箍筋不足。盖梁钢筋的锚固长度不够。
1.3 《中国地震动参数区划图》
• 中国地震动峰值加速度区划图（设防水准：50年超越概率10% ） • 中国地震动反应谱特征周期区划图
1.4 重大建设工程的设防要求
《防震减灾法》规定：“重大建设工程和可能发生严重次生灾害 的建设工程，必须进行地震安全性评价，并根据地震安全性评价 的结果，确定抗震设防要求，进行抗震设防”
一、地震的基本知识
1. 工程抗震设防的对象
浅源（深度 <60km ） 构造地震
与地质构造密切相关， 往往发生在地应力比较 集中、构造比较脆弱的 地段，即原有断层的端 点或转折处、不同断层 的交汇处。
《规范》规定：
选择桥位时，应尽量避开抗震危险地段，充分利用抗震有利地段 （发震断层及其邻近地段，地震时可能发生大规模滑坡、崩塌等的不良地质地段）
• 基础破坏：桩基自身设计强度的不足或构造处理不当
第五讲桥梁抗震设计
落梁破坏
地震时桥墩受 到地震力的作 用，梁墩之间 产生相对错位， 导致桥面梁体 从墩顶下落
5.1 震害及其分析
1、上部结构震害
百花大桥 小半径曲线桥、桥墩刚度变化大
5.1 震害及其分析
1、上部结构震害
落梁破坏
美国1971年圣 费尔南多地震 中，依据1957 年的抗震规范 设计和建造的 桥梁桥面板严 重脱落，促使 美国抗震规范 全面修改。
从20 世纪70 年代后期起，延性概念在结构抗震设计中不断得到重 视。为了最大限度地避免地震动的不确定性，保证结构在大震下 能以延性的形式反应，新西兰学者提出了结构延性抗震设计中的 一个重要原理—能力设计原理。
基于能力设计原理的设计方法（能力设计法），在新西兰最先得 到了应用；其他国家也先后在各自的结构抗震设计规范中，采纳 应用了能力设计原理的一些基本概念。
各类公路桥梁抗震措施等级
地震基本烈度
6
7
8
9
桥梁分类 A
0.05g 0.1g 0.15g 0.2g
7
8
9
9
0.3g
0.4g
更高，专门研究
B
7
8
8
9
9
≥9
C
6
7
7
8
8
9
D
6
7
7
8
8
9
5.2 公路桥梁抗震设防要求
5.2.1 公路桥梁抗震设防措施等级
根据工程的重要性和修复(抢修)难易程度，将公路桥梁抗震设防划分为四个类别，对于A类、 B类、C类桥梁采用两水平设防、两阶段设计；D类桥梁采用一水平设防、一阶段设计。 第一阶段的抗震设计，采用弹性抗震设计； 第二阶段的抗震设计，采用延性抗震设计方法，并引入能力保护设计原则。 通过第一阶段的抗震设计，即对应E1地震作用的抗震设计，可达到和原规范基本相当的抗 震设防水平。 通过第二阶段的抗震设计，即对应E2地震作用的抗震设计，来保证结构具有足够的延性能 力，通过验算，确保结构的延性能力大于延性需求。通过引入能力保护设计原则．确保塑 性铰只在选定的位置出现，并且不出现剪切破坏等破坏模式。通过抗震构造措施设计，确 保结构具有足够的位移能力。
桥梁抗震课件-PPT精品文档
日本帝国饭店
1968年帝国饭店被推到了，原因是 地基太浅而且设立在松散潮湿的土 壤里。莱特先生的设计本意是让建 筑物在泥土里滑行就像船只在海水 里漂浮一样，从而达到抗震的目的 。他的原理科学无误而开始被人采 用。1981年日本使用新的建筑细则 ，在建筑物的地基加上一个抗冲击 垫，当地基随地面移动时，建筑物 本身还可以保持平衡。看图:
赖特的构思
• 基地上表土24m厚度以下是18～21m的软土，这层土壤 似乎是上天的恩赐--它是减弱冲击波的最佳减震器。 • 那么为什么不将房屋浮在它上面呢?为什么不采取象军舰 浮在海面上那样，以软而薄的非常轻的结构来取代以尽可 能增加重量的办法所取得的刚度呢?而且为什么不把房屋 造成象双手相合手心向内手指交叉那样来顺应运动呢，以 便当变形消失后，就可恢复到其原先的位置呢?这是一种 在任何方向都可自由屈伸和反屈伸的弹性体结构。为付么 要与地震去硬拼?为什么不顺着它而以智取胜呢? • 这就是我如何抱着这些想法开始设计这座大厦的。
结构动力方程
• 结构动力方程可以写成：
• 式中，M、K、于地震作 用，，是地面运动加速度时 程；、，分别是结构的位移、 速度和加速度列阵。当结构处 于弹性振动状态，恢复力项Ku 为弹性；而当结构振动进入弹 塑性阶段，则恢复力项Ku也呈 非线性。为设置阻尼器附加阻 尼装置带来的阻尼力列阵；只 要处理正确，它总是会使运动 减小
• 此在地震荷载下，通过变形吸收一定的地 震能量，地震荷载消失后能恢复原状，因 此有极强的抗震性能。现存的比应县木塔 还早的唐代建筑五台山佛光寺大殿历经多 次大地震依然完好无损，傲然屹立至今
• 应县木塔的许多抗震构造其原理与现代建筑抗震理念相通或相同： • 抗震研究证明建筑物的平面形状越规整简单越抗震，应县木塔平面 呈八角形，达到了这个要求。 • 应县木塔底层有一圈外柱廊，每层柱子逐层内移，体形下大上小， 利于稳定，利于抗震。 • 应县木塔每层屋檐和平座下有密集的木作斗拱，皆是榫卯连接，能 起到柔性“减震器”的作用。 • 在木塔的每一暗层中，梁、柱、枋、斗拱、斜撑被牢固的连接成一 个网架圈，起到现代建筑中圈梁的作用。（抗震能力不强的砖石结构 建筑进行抗震加固时，在外墙部位加钢筋混凝土柱和圈梁，是抗震加 固通行作法，能大大提高抗震能力。） • 木塔底层有一周很厚的墙，把柱子包裹住,起到现代建筑中剪力墙的 作用,提高抗震能力。
第八章桥梁抗震(新教材课件)
图8-2 主梁与桥台间的碰撞震害
（a）
（b）
图8-3 汶川地震中百花大桥落梁震害
图8-4 汶川地震中横跨断层的映秀顺河桥倒塌
2、支座部分的破坏
图8-5 支座脱落、移位
图8-6 支座的撕裂破坏
3、桥墩的破坏
图8-7 桥墩的剪切破坏
图8-8 桥墩的弯曲破坏
图8-9 阪神地震中桥墩的弯曲破坏
从大量的震害和试验结构观察发现，钢筋混凝土墩柱的实际抗弯承 载能力要大于其设计承载能力，这种现象称为墩柱抗弯超强现象（ overstrength）。
因此，为了确保结构不会发生脆性的破坏模式，在确定能力保护 构件的强度设计值时，需要引入抗弯超强系数来考虑延性构件的超强 现象。
于是，单柱墩塑性铰区截面的超强弯矩M0为：
在影响钢筋混凝土墩柱延性能力的因素中，截面的箍筋配置水平是影 响塑性铰区延性能力的一个重要因素。横向箍筋的作用有：①提供斜截 面的抗剪能力；②约束核心混凝土，大大提高混凝土的极限压应变，从 而大大提高塑性铰区截面的转动能力；③阻止纵向受压钢筋过早屈曲。
Mander本构
图8-15 无约束混凝土和约束混凝土的应力-应变曲线
等位移与等能量准则：
等位移准则（长周期）： 对于长周期的单自由度系 统，非线性系统的最大反 应位移与完全弹性系统的 最大反应位移在统计平均 意义上相等。
等能量准则（中等周期）： 对于中等周期的单自由度系 统，弹性体系在最大位移时 所储存的变形能与弹塑性体 系达到最大位移时的耗能相 等。
FE
地 震 力
8.3.2桥梁延性抗震设计基本理论
能力保护设计方法
假度个设（链延超接性强破链）坏子为时的是设延0 P计性d 强的度，，为要其求中所Pd有0脆，为性则超链其强子可因的能子设发。计挥为强的保度最证大满整强
桥梁地震震害与抗震设计精品PPT课件
4
桥梁震害启示
1 桥梁震害分析
桥梁震害
直接震害 间接震害
垮塌、移位、落梁、墩身破坏、桥台破坏、 地基破坏、支座破坏、伸缩缝破坏
砸坏、挤压横移
➢ 桥位选择应充分考虑地形和地质条件，尽量远离滑坡、崩塌地段， 对于必须通过不良地质病害的桥位应进行处治。
➢ 桥位要尽量远离断裂带，尤其应避免与断裂带小角度交叉。同时选 择易于修复的桥梁方案，并制定相应的应急预案。
1 桥梁震害分析
桥梁震害——支座失效
支座滑移变形
1 桥梁震害分析
桥梁震害——支座失效
支座脱空
1 桥梁震害分析
桥梁震害——支座失效
支座与钢板错位
桥梁震害分析
桥梁震害——支座失效
支座纵向滑移
1 桥梁震害分析
桥梁震害——支座失效
支座横向移位
1 桥梁震害分析
桥梁震害——支座失效
盆式支座限位块破坏
1 桥梁震害分析
联号 墩编号 墩高(m)
13 30.3
14 29.9
第5联
15 16（固定）
29.7
26.9
17 22.2
18 18.1
第6联
19（固定）
20
7.1
桥台
1 桥梁震害分析
倾斜 19号墩
典型的桥墩底部破坏
1 桥梁震害分析
桥墩 节点破坏
墩底 剪切破坏
桥梁震害分析
1
地震宏观震害
2
典型桥梁震害
1 桥梁震害分析
桥梁震害——支座失效
盆式支座限位块破坏
1 桥梁震害分析
锚 固 螺 栓 剪 断
支 座 位 移 过 大
1 桥梁震害分析
桥梁震害——挡块损坏
大跨度桥梁抗震设计减震隔震桥研究梁桥38页PPT
基本的桥梁震害－下部结构
►桥梁墩台和基础的震害是由于受到较大的水 平地震力的作用所致。高柔性的桥墩多为弯 曲破坏，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。此外， 配筋设计不当还会引起盖梁和桥墩的节点部 位破坏。
4.梁式桥梁震害
►梁式桥梁（钢板梁及钢筋混凝土梁等）遭受 地震时，最常见的严重破坏情况是墩台毁损， 主梁坠落。这种严重破坏，大都发生在地震 的高烈度地区，而且一般是地质体条件较差 的桥梁。
一是墩、台的强度不够；另一种情况是地震引起桥梁的上 部结构坠落，从而将墩台结构砸坏。
5.大跨桥梁抗震设计
►大跨度桥梁的抗震设计是一项综合性的工作。 ►目前国内采用得是三水准设防目标，两阶段
抗震设计方法。 ►此外还提出了基于性能得设计方法。这是今
后抗震研究方向。
Байду номын сангаас
大跨桥梁抗震设计
►两水平的抗震设计方法（two－level design approach）要求结构在两个概率水平的地震 作用下分别达到两个不同的性能标准。
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
大跨桥梁抗震设计 减震隔震桥研究
硕0606班 肖赟
06121557
1.大跨桥梁抗震设计现状
►目前，国内外现有的绝大多数桥梁工程抗震 设计规范只适用于中等跨径的普通桥梁，超 过适用范围的大跨度桥梁的抗震设计，则无 规范可循。许多设计规范只适用于跨径150m 以下的梁桥。
►对于桥梁结构，通常希望塑性铰出现在便于 检查和易于修复的，并且经过特殊配筋的墩 柱处，而一般不希望上部结构和基础等处出 现塑性铰。
大跨桥梁抗震概念设计
为了保证所选定的结构体系在桥址的场地条件下确 实是良好的抗震体系，须进行分析： ► 首先，应建立桥梁结构的计算图式，分析结构的动 力特性，从而对结构的动力性能有一个初略的了解。 ► 然后，用反应谱方法估算结构的地震反应，画出反 应包络图。结合结构设计分析结构的抗震薄弱部位， 并进一步分析是否能通过配筋或构造设计保证这些 部位的抗震安全性。 ► 最后，根据以上分析结果，综合评判抗震结构体系 的优劣，决定是否要修改设计方案。
抗震结构设计 桥梁结构的抗震设计PPT课件
桥梁抗震分析可采用的计算方法
地震作用
桥梁分类
E1 E2
B类
规则
非规则
SM/MM SM/MM
MM/TH THC类规则非则SM/MM SM/MM
MM/TH TH
D类
规则 非规则
SM/MM
MM
－
－
注：TH为线性或非线性时程计算方法；SM为单振型反应谱或功率谱方法；MM 为多振型反应谱或功率谱方法。
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4.桥梁基础震害 桥梁基础震害原因主要：地基失效(如地基滑移和地基液化)。 桩基础的震害除了地基失效外，也有上部结构传下来的惯性力而引起的桩基剪切 和弯曲破坏，更有由于桩基设计存在缺陷而导致的，如桩基深入稳定土层的长度不 能满足要求，或桩基顶与承台连接强度不够等。 桩基能越过可液化土层，比无桩基础的抗震能力要强。桩基础的震害具有一定的 隐蔽性，不容易被发现，当发现上部结构被破坏时，可能桩基础的破坏已相当严重 了。
桥梁抗震 设防类别
A类 B类
C类 D类
各设防类别桥梁的抗震设防目标
设防目标
E1地震作用
E2地震作用
可发生局部轻微损伤，不需修复或经简单修复可继续使用
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
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
图8-3 7度及7度以上地区常规桥梁结构构件抗震设计流程
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结点配筋构造
二、抗震概念设计
根据震害和工程的抗震经验等，总结出来的基本抗震设计思想和原则，并能 够正确适用地解决结构的整体设计方案、细部构造和材料使用，以达到合理的 抗震设计。
桥梁地震震害与抗震设计136页PPT
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
抗震设计基本概念PPT演示课件
重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑 地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑 除甲乙丁类以外的一般建筑 抗震次要建筑
A、中央级、省级的电视调频广播发射塔建筑，国际电信楼、国际海缆登陆站、 国际卫星地球站、中央级的电信枢纽（含卫星地球站）。
B、研究、中试生产和存放剧毒生物制品和天然人工细菌与病毒（如鼠疫、霍 乱、伤寒等) 的建筑。 C、三级特等医院的住院部、医技楼、门诊部。
破坏性地震主要属于构造地震。据统计，构造地震约
占世界地震总数的90%以上。
36
二.按震源深浅分类 浅源地震——震源深度小于60千米的称为浅源地震。
全世界85%以上的地震都是浅源地震。 中源地震——震源深度在60至300千米的称为中源地震。 深源地震——震源深度在300千米以上的称为深源地震。
目前有记录的最深震源达720公里。 浅源地震波及范围小，但破坏力大；深源地震 波及范围大，但破坏力小。
差约32倍；相差二级，能量相差1000倍。 一个6级地震相当于一个两万吨级的原子弹。
39
3.按震级的地震分类
微震--- 2级以下。 有感地震--- 2-4级 破坏性地震--- 5级以上 强烈地震--- 7级以上
特大地震--- 8级以上
人感觉不到 人有感觉 有破坏 有破坏
有破坏
由于震源深浅、震中距大小等不同，地震造成 的破坏也不同。震级大，破坏力不一定大；震级小， 破坏力不一定就小。
37
地震波
地震波是地震发生时由震源地方的岩石破裂产生的弹性波。
地震波分为体波和面波。
体波 横波（S波） 纵波（P波）
横波特点:周期长、振幅大、
波速慢,100-800m/s
纵波特点:周期短,振幅小,
波速快,200-1400m/s
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判别地基不液化，不需 进行抗液化措施。
12
E1地震作用下抗震分析步骤
13
➢ 7、确定桥梁类型：
确定为规则桥梁
14
➢ 8、确定分析方法：
采用MM法。
15
E1地震反应谱的确定
16
E1地震反应谱的确定
➢9、确定重要性系数 C：i
得该桥在E1地震作用下重要性系数为
Ci 0，.43在E2地震作用下重要性系数为
24
空间动力分析模型的建立
----参见规范6.3
刚度：
➢ 构件刚度在地震来往复作用下一般会降低，理论上应使用 各个构件的相对动刚度，但选择静刚度满足工程要求。
阻尼： 一般使用阻尼比 来 反应整个桥梁的全部阻尼。
➢ 1、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土梁桥阻尼比一般选择 0.05 ➢ 2、钢桥阻尼比一般选择 0.02 ➢ 3、钢混结合梁桥分别定义钢构件组组阻尼比 、混凝土构件组
质量
模型
刚度
阻尼 边界条件
23
空间动力分析模型的建立
质量：
----参见规范6.3
➢ 1、将建立的模型进行质量转换。
集中质量法：一般梁桥选择，计 算省时，不能考虑扭转振型。
一致质量法：通用，耗时，可以 考虑扭转振型。
路灯质量转换
➢ 2、将二期等反映铺装的荷载 转换成质量。
➢ 3、对于没用荷载表示的附属 构件，如路灯等，可在节点上 施加相应的质量块。
在7度区，按8度设防
8
四、场地类别确定
➢ 3、确定土层平均剪切波速：
土层平均剪切波速为：209.8m/s
9
四、场地类别确定
➢ 4、确定工程场地覆盖层厚度：
按此条规范确认为：11.5m。
10
四、场地类别确定
➢ 5、确定场地类别：
查得场地类别为Ⅱ类场地
11
五、液化判别
➢ 6、根据土质判断是否需要抗液化措施：
，
土的20内k摩N /擦m角3 为：
43
根据规范5.5.2，土压力分布力 41.17，kN本/例m 转化成
集中力台背为：412 。k侧N向为：124
kN
31
地震动水压力
一般冲刷线算起的水深为：5m。
水的容重为：10kN /，m3
根据规范5.5.3，地震动水压力为0.92kN
32
强度验算
组阻尼比 ，程序计算各阶振型阻尼比： ➢ 4、钢混叠合梁桥可使用介于0.02-0.05之间的阻尼比如：0.04
25
空间动力分析模型的建立
----参见规范6.3
边界条件：各个连接构件（支座、伸
缩缝）及地基刚度的正确模拟。 ➢ 支座： ✓ 普通板式橡胶支座：弹性连接输入刚度。 ✓ 固定盆式支座：主从约束或弹性连接。 ✓活动盆式支座：理想弹塑性连接单元。 ✓滑板支座：双线性连接单元。 ✓摩擦摆隔震支座、钢阻尼器、液体
按现行的公路桥涵设计规范相应的规范验算桥墩的抗弯 强度
33
E2地震作用下抗震分析步骤
34
阻尼器：程序专门的模拟单元。
26
空间动力分析模型的建立
----参见规范6.3
➢ 地基刚度的模拟： ✓ 在墩底加上弹簧支承，算出各个方向上的弹簧刚度。 ✓真实模拟桩基础，利用土弹簧准确模拟土对桩的水平侧 向力、竖向摩阻力。一般可用表征土介质弹性的“M”
法。
27
自振特性分析
➢ 桥梁参与组合计算的振型阶数的确定 ✓两种方法确定结构自振特性：特征值求解和利兹向量求 解。 为了快速满足规范6.4.3，经常会用利兹向量法来计算参 与组合计算的振型。
Ci 1.3
17
E1地震反应谱的确定
➢10、根据基本烈度（非设防烈度）确定场地系数 Cs
Cs பைடு நூலகம்1.0
18
E1地震反应谱的确定
➢ 11、确定设计基本地震动加速度峰值A：
在设防烈度8度区，A值取为0.3g
19
E1地震反应谱的确定
➢12、调整设计加速度反应谱特征周期 Tg
调整后为：Tg 0.4s
5
二、桥梁场地概况
该桥位于某7度区二级公路上，水平向基本地震加速度值 0.15g。按《中国地震动反应谱特征周期区划图》查的场地 特征周期为：0.4s。经现场勘察测得场地土质和剪切波速 如下：
6
三、基本参数确定
➢ 1、判别桥梁类型：
二级公路大桥，故该桥为B类桥梁。
7
三、基本参数确定
➢ 2、确定设防烈度：
28
振型组合方法的确定
➢ SRSS法和CQC法：
✓ 根据规范6.4.3，有SRSS法和C QC法以供选择。 当结构振型分布密集，互有耦 联时，推荐用CQC。
29
地震作用分量组合的确定
根据规范5.1.1，该直线桥只需考虑顺桥向X和横桥向Y的 地震作用。
30
地震主动土压力
桥台高4 ，m 台背宽10 ，m 侧宽3 ，m土的容重为
20
E1地震反应谱的确定
➢ 13、对阻尼比为0.05的标准反应谱进行修正
阻尼比为：0.05，计算阻 尼调整系数得 Cd 1
21
E1地震反应谱的确定
➢ 14、生成反应谱
22
空间动力分析模型的建立
----参见规范6.3
与静力分析模型的区别：不在精细地模拟，而重点是要 真实、准确地反映结构质量、结构及构件刚度、结构阻 尼及边界条件。
新规范桥梁抗震设计实例
1
一、桥梁构造、材料概况
桥梁形式：三跨混凝土悬臂梁 桥梁长度：L = 30+50+30 = 110.0 m，其中中跨为挂孔
结构，挂孔梁为普通钢筋混凝土梁，梁长16m ，墩为钢 筋混凝土双柱桥墩，墩高15m 预应力布置形式：T构部分配置顶板预应力，边跨配置底 板预应力 跨中箱梁截面 墩顶箱梁截面
➢预应力
钢束(φ15.2 mm×31) 截面面积: Au = 4340 mm2 孔道直径: 130 mm 钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛) 超张拉(开) 预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1860N/mm^2 预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25 管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:1.5e-006(1/mm) 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值: 开始点:6mm 结束点:6mm 张拉力:抗拉强度标准值的75%，张拉控制应力1395MPa
2
一、桥梁构造、材料概况
3
一、桥梁构造、材料概况
材料
➢ 混凝土
主梁采用JTG04（RC）规范的C50混凝土 桥墩采用JTG04（RC）规范的C40混凝土
➢ 钢材
采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860
荷载
➢ 恒荷载
自重，在程序中按自重输入，由程序自动计算
4
一、桥梁构造、材料概况
12
E1地震作用下抗震分析步骤
13
➢ 7、确定桥梁类型：
确定为规则桥梁
14
➢ 8、确定分析方法：
采用MM法。
15
E1地震反应谱的确定
16
E1地震反应谱的确定
➢9、确定重要性系数 C：i
得该桥在E1地震作用下重要性系数为
Ci 0，.43在E2地震作用下重要性系数为
24
空间动力分析模型的建立
----参见规范6.3
刚度：
➢ 构件刚度在地震来往复作用下一般会降低，理论上应使用 各个构件的相对动刚度，但选择静刚度满足工程要求。
阻尼： 一般使用阻尼比 来 反应整个桥梁的全部阻尼。
➢ 1、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土梁桥阻尼比一般选择 0.05 ➢ 2、钢桥阻尼比一般选择 0.02 ➢ 3、钢混结合梁桥分别定义钢构件组组阻尼比 、混凝土构件组
质量
模型
刚度
阻尼 边界条件
23
空间动力分析模型的建立
质量：
----参见规范6.3
➢ 1、将建立的模型进行质量转换。
集中质量法：一般梁桥选择，计 算省时，不能考虑扭转振型。
一致质量法：通用，耗时，可以 考虑扭转振型。
路灯质量转换
➢ 2、将二期等反映铺装的荷载 转换成质量。
➢ 3、对于没用荷载表示的附属 构件，如路灯等，可在节点上 施加相应的质量块。
在7度区，按8度设防
8
四、场地类别确定
➢ 3、确定土层平均剪切波速：
土层平均剪切波速为：209.8m/s
9
四、场地类别确定
➢ 4、确定工程场地覆盖层厚度：
按此条规范确认为：11.5m。
10
四、场地类别确定
➢ 5、确定场地类别：
查得场地类别为Ⅱ类场地
11
五、液化判别
➢ 6、根据土质判断是否需要抗液化措施：
，
土的20内k摩N /擦m角3 为：
43
根据规范5.5.2，土压力分布力 41.17，kN本/例m 转化成
集中力台背为：412 。k侧N向为：124
kN
31
地震动水压力
一般冲刷线算起的水深为：5m。
水的容重为：10kN /，m3
根据规范5.5.3，地震动水压力为0.92kN
32
强度验算
组阻尼比 ，程序计算各阶振型阻尼比： ➢ 4、钢混叠合梁桥可使用介于0.02-0.05之间的阻尼比如：0.04
25
空间动力分析模型的建立
----参见规范6.3
边界条件：各个连接构件（支座、伸
缩缝）及地基刚度的正确模拟。 ➢ 支座： ✓ 普通板式橡胶支座：弹性连接输入刚度。 ✓ 固定盆式支座：主从约束或弹性连接。 ✓活动盆式支座：理想弹塑性连接单元。 ✓滑板支座：双线性连接单元。 ✓摩擦摆隔震支座、钢阻尼器、液体
按现行的公路桥涵设计规范相应的规范验算桥墩的抗弯 强度
33
E2地震作用下抗震分析步骤
34
阻尼器：程序专门的模拟单元。
26
空间动力分析模型的建立
----参见规范6.3
➢ 地基刚度的模拟： ✓ 在墩底加上弹簧支承，算出各个方向上的弹簧刚度。 ✓真实模拟桩基础，利用土弹簧准确模拟土对桩的水平侧 向力、竖向摩阻力。一般可用表征土介质弹性的“M”
法。
27
自振特性分析
➢ 桥梁参与组合计算的振型阶数的确定 ✓两种方法确定结构自振特性：特征值求解和利兹向量求 解。 为了快速满足规范6.4.3，经常会用利兹向量法来计算参 与组合计算的振型。
Ci 1.3
17
E1地震反应谱的确定
➢10、根据基本烈度（非设防烈度）确定场地系数 Cs
Cs பைடு நூலகம்1.0
18
E1地震反应谱的确定
➢ 11、确定设计基本地震动加速度峰值A：
在设防烈度8度区，A值取为0.3g
19
E1地震反应谱的确定
➢12、调整设计加速度反应谱特征周期 Tg
调整后为：Tg 0.4s
5
二、桥梁场地概况
该桥位于某7度区二级公路上，水平向基本地震加速度值 0.15g。按《中国地震动反应谱特征周期区划图》查的场地 特征周期为：0.4s。经现场勘察测得场地土质和剪切波速 如下：
6
三、基本参数确定
➢ 1、判别桥梁类型：
二级公路大桥，故该桥为B类桥梁。
7
三、基本参数确定
➢ 2、确定设防烈度：
28
振型组合方法的确定
➢ SRSS法和CQC法：
✓ 根据规范6.4.3，有SRSS法和C QC法以供选择。 当结构振型分布密集，互有耦 联时，推荐用CQC。
29
地震作用分量组合的确定
根据规范5.1.1，该直线桥只需考虑顺桥向X和横桥向Y的 地震作用。
30
地震主动土压力
桥台高4 ，m 台背宽10 ，m 侧宽3 ，m土的容重为
20
E1地震反应谱的确定
➢ 13、对阻尼比为0.05的标准反应谱进行修正
阻尼比为：0.05，计算阻 尼调整系数得 Cd 1
21
E1地震反应谱的确定
➢ 14、生成反应谱
22
空间动力分析模型的建立
----参见规范6.3
与静力分析模型的区别：不在精细地模拟，而重点是要 真实、准确地反映结构质量、结构及构件刚度、结构阻 尼及边界条件。
新规范桥梁抗震设计实例
1
一、桥梁构造、材料概况
桥梁形式：三跨混凝土悬臂梁 桥梁长度：L = 30+50+30 = 110.0 m，其中中跨为挂孔
结构，挂孔梁为普通钢筋混凝土梁，梁长16m ，墩为钢 筋混凝土双柱桥墩，墩高15m 预应力布置形式：T构部分配置顶板预应力，边跨配置底 板预应力 跨中箱梁截面 墩顶箱梁截面
➢预应力
钢束(φ15.2 mm×31) 截面面积: Au = 4340 mm2 孔道直径: 130 mm 钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛) 超张拉(开) 预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1860N/mm^2 预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25 管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:1.5e-006(1/mm) 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值: 开始点:6mm 结束点:6mm 张拉力:抗拉强度标准值的75%，张拉控制应力1395MPa
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一、桥梁构造、材料概况
3
一、桥梁构造、材料概况
材料
➢ 混凝土
主梁采用JTG04（RC）规范的C50混凝土 桥墩采用JTG04（RC）规范的C40混凝土
➢ 钢材
采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860
荷载
➢ 恒荷载
自重，在程序中按自重输入，由程序自动计算
4
一、桥梁构造、材料概况