桥梁抗震性能评定文献综述
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建筑抗震鉴定的主要步骤为: 原始资料搜集, 如 勘察报告、施工图、施工记录和竣工图、工程验收资 料不全时, 要有针对性地进行必要的补充实测; 建筑 现状的调查, 了解实际情况与原始情况相符合的程 度、施工质量和维护 状况, 并 注意有关的非抗 震问 题; 综合抗震能力分析, 依据各类建筑结构的特点、 结构布置、构造和抗震能力等因素, 采取现有抗震概 念的宏观判断又有数值计算的鉴定方法; 鉴定结论 和治理, 对现有建筑整体抗震性能做出评价, 对不符 合要求的建筑提出相应的维修、加固、改造或更新的
上海市地方标准 现有建筑抗震鉴定与加固规 程( 1997) 中, 对需要进行改建、扩建和加层建筑的 鉴定作了原则性规定, 具体内容包括: ( 1) 对现有建 筑进行改建或扩建时, 如需变动原有的结构, 必须按 改建或扩建后的结构状态建立力学计算模型, 进行 抗震分析和鉴定, 并按现行上海市标准 建筑抗震设 计规程 的要求进行抗震设计; ( 2) 未经抗震设计的 现有建筑一般不宜进行加层。如确需加层时, 必须 按现行上海市标准 建筑抗震设计规程 的要求进行 抗震设计; ( 3) 对 加层建 筑应进行 整体抗震 计算。 计算时应将原建筑与加层部分一并考虑, 其强度验 算和构造措施应满足现行上海市标准 建筑抗震设 计规程 的 规定, 不满足要 求的结构应进 行抗震加 固; ( 4) 进行抗震强度验算时, 材料标准强度应取用 实测材料强度推定值, 构件截面尺寸以实测为准, 荷 载应根据使用要求, 按现行国家标准 建筑结构荷载 规范 规定取值; ( 5) 直接在建筑物上加层时, 必须 加强加层部分与原建筑之间的连接, 连接要确保有 效传递地震作用; ( 6) 改建、扩建和加层的建筑, 经 验算确定下部原有建筑需进行加固时, 应先对下部 建筑进行加固后, 才可进行上部的施工。
构检测包括验收检测和承载力检测等。 ( 4) 全桥: 全桥检测通常采用静载和动载试验。 抗震加固优先权( 排序) : 获得桥梁的抗震加固
优先权是为确定一定区域内桥梁是否需要抗震加固 及桥梁抗震加固的次序。桥梁的抗震加固优先权不 仅取决于桥梁的结构性能, 同时还与国民经济的发 展水平、桥梁的社会经济重要性, 桥梁在交通网络中 的地位, 桥梁所在场地的地震动参数等有关。应该 说, 桥梁是否需要加固更多地取决于这些非结构性 能的因素。
抗震性能评价: 联邦 95 手册规定可采用构件能 力( capacity) 需求( demand) 分析或整体横向强度分析 这两种方法之一对桥梁抗震性能进行评价。构件能 力需求分析确定能力需求比( C/ D) , 当 C/ D 小于 1. 0 时, 说明构件在地震作用下会发生破坏, 因此有必要 对其进行加固。整体横向强度分析对整桥或其中一 联进行推倒分析。这 2 种方法中, 整体横向强度分 析通常比构件能力需求分析更为不保守, 从而减少 了需要抗震加固的桥梁的数量或者使抗震加固的费 用减少。因此, 加固设计人员工作量的增加可以换 来加固成本的减少。
联邦 95 手册规定在制订加固方案时应考虑如
2005 年 第 5 期
郑 罡, 等: 桥梁抗震性能评定文献综述
85
下因素: 评价加固方案对防止整体性灾害的有效性; 加固费用; 桥梁剩余的服役期。联邦 95 手册对桥梁 抗震评价的程序为: ( 1) 初步筛选: 对需要进行抗震 评价和加固桥梁进行初步 筛选以确定各 自的优先 权; ( 2) 抗震性能评价: 有一套方法对已有桥梁的抗 震性能进行评价, 并确定各种抗震加固方法的整体 效果。这 2 个步骤分述如下。
收稿日期: 2005- 07- 20 项目名称: 西部交通建设科研项目 桥梁抗震性能评价及加固技术研究 ( 200231800028) 作者简介: 郑 罡( 1972- ) , 男, 四川省高县人, 哲学博士, 副研究员
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公路交通技术
2005 年
抗震减灾对策。在对多层钢筋混凝土框架房屋抗震 鉴定时, 首先分析、统计出震害特征, 然后进行逐级 鉴定: 第一级鉴定包括结构体系、材料强度、配筋构 造和连接构造等 4 个大项; 第二级鉴定主要包括计 算抗剪承载力和综合抗震能力指数。
公路交通技术 2005 年 10 月 第 5 期
Technology of Highway and Transport Oct. 2005 No. 5
桥梁抗震性能评定文献综述*
郑 罡, 唐光武, 兰海燕, 许晓锋
( 重庆交通科研设计院, 重庆市 400067)
摘 要: 桥梁抗震性能评定包括桥梁结构 基本参数的检测和桥梁抗震性能的分 析两个相 互关联的内 容, 最 终目的是
对桥梁结构抗震性能评估就是对桥梁地震破坏 易损性的评估, 我国在这方面已有一定的研究。如 雷俊卿提出了地震破坏易损性概率评估标度, 分变 形和强度易损性两个大类讨论了 25 项主要影响因 素。任宝双等提出了在用钢筋混凝土简支梁桥结构 的综合评估方法, 对其建立了层次分析的指标体系, 并依据实测的混凝土裂缝宽度( 弯曲裂缝和顺筋裂 缝) 、混凝土面积腐蚀率、钢筋锈蚀率( 跨中) 、保护层 有无脱落等, 从耐久性损伤、安全性( 即承载力) 和适 用性( 即刚度) 等 3 个方面分 4 个等级进行评估。
wenku.baidu.com
为评价 桥梁抗震性能和制定桥梁抗震加固方案 提供技 术依据。 本文对 现有国 内外结构 检测技 术标准、内 容、检 测、
仪器和研究资料进行综述, 对我国从事相 关工作的工程人员和研究人员提供一点参考。
关键词: 桥梁; 抗震性能检测; 文献综述
文章编号: 1009- 6477( 2005) 05- 0083- 05
2 国内概况 2. 1 建筑 我国在工业及民用建筑物方面的抗震检测和模
型试验的研究较公路 桥梁方面领先。1977 年即颁 布了 建筑抗震鉴定标准 ( TJ23- 77) , 1995 年颁布 了新的 建筑抗震鉴定标准 ( GB50023- 95) , 1997 年 上海市颁布地方标准 现有建筑抗震鉴定与加固规 程( 1997) 。在建筑抗震检测方面, 我国已建立了比
中图分类号: U442. 5+ 5
文献标识码: A
Literature Review on Seismic Performance Evaluation of Bridges
ZHENG Gang, TANG Guang wu, LAN Hai yan, X U Xiao f eng
Abstract: Seismic performance evaluation includes structure property testing and seismic performance analyses. A brief literature review, focusing on published standards or specif ications, is carried out in this paper, which is a good reference for engineers and researchers engaging in this field in China. Key words: bridge; seismic evaluation; literature review
初步筛选: 联邦 95 手册规定在进行抗震加固前 应依据地震危险性和结构重要性对桥梁抗震性能类 别进行划分。地震危险性的指标是加速度系数 A, 其值由 AASHTO 附录 1- A 部分列出。A 与地震加 速度 g 的乘积即 475 年内的最大峰值加速度值( 对 应 50 年 10% 的超越概率) 。结构重要性分为重要和 普通两类。重要桥梁是指在地震后必须保持畅通的 桥梁, 其余的桥梁为普通桥梁。根据地震危险性和 结构重要性可将桥梁的抗震性能的需求( 要求) 类别 分为 A、B、C、D 4 类, 其抗震加固要求依次递增。应 该注 意 到 这 一 划 分 和 AASHTO 桥 规 有 所 不 同。 AASHTO 对最大峰值加速度在 0. 29 g 以下的桥梁未 作划分, 而 95 手册对这一部分桥梁分 A、B、C 3 类作 了细划。
1 主要调研内容 本文对国内外研究和技术标准的文献进行了调
研, 其中主要的国内相关技术标准包括: 铁路桥梁抗 震鉴定与加固技术规范( 1999) 、公路工程抗震设计 规范 ( 1989) 、 公路桥 梁抗震 设计规 范( 征求 意见 稿) 、构筑物抗震设计规范( 1993) 、建筑抗震鉴定 标准( 1995) 、上海市 现有建筑抗震鉴定与加固规程 ( 1997) 、建筑抗震设计规范( 2001) 。国外相关技术 标准 包 括: 美 国联 邦 公 路 局 桥 梁 抗 震 加 固 指南 ( 1983) 、桥梁抗震加固手册( 1995) 、美国加州 桥梁 抗震加固指南( 1995) 、美国( 1998) 、美国加州( 2001) 、 日本( 1996) 、欧州( 1996) 桥梁抗震设计规范。
( 2) 材料: 钢筋混凝土墩柱的材料检测包括: 混 凝土及钢筋的弹性模量和强度; 混凝土匀质性、混凝 土缺陷; 钢筋的拉伸~ 应变关系、钢筋锈蚀状态; 保 护层厚度、混凝土碳化深度; 钢筋的位置和直径。
( 3) 构件: 构件检测通常要通过拟静力、拟动力 等抗震试验来进行。桥梁墩柱构件检测包括: 弹性 刚度、弯曲强度、抗剪强度、塑性铰的变形能力; 混凝 土现有应力的检测; 盖梁的弯曲强度和延性; 节点的 强度和变形特征; 基脚的强度和变形特征。全桥结
较完整的体系, 获得许多宝贵经验。其中在抗震鉴 定的基本要求、主要步骤和钢筋混凝土框架的抗震 鉴定等方面的经验尤其值得借鉴。
抗震鉴定的基本要求包括: 划分鉴定的适用范 围; 对现有建筑抗震鉴定和加固后的基本要求; 建筑 综合抗震能力的判断; 建筑现状良好的评定; 建筑重 点部位与一般部位的划分; 场地条件和基础类别的 利弊; 建筑结构布置不规则时的鉴定要求; 结构体系 的合理检验; 构件型式的抗震检查; 抗震结构整体性 构造的判断; 非结构构件的震害评定; 材料实际强度 等级的最低要求等 12 个方面进行综合运用, 并对结 构整体抗震性能作出第一级综合评定。
3 国外概况 3. 1 美国的研究及相关技术标准 1971 年 San Fernando 地震后, 美国联邦公路局、加
州运输部和国家自然科学基金开始大力资助抗震加 固方面研究。在这些研究所取得成果的基础上, 于 1983 年产生了美国的第一部关于桥梁抗震加固的标 准: 美国 联邦 公 路局 桥梁 抗 震 加固 指 南 ( 1983) ( FHWAIRD - 83/ 007) , 这部指南由美国应用技术协会 ( ATC ) 发布, 其 ATC 编号为ATC - 6- 2。同年, 这部指 南成为 AASHTO 桥规的 1- A 部分。该指南是桥梁抗 震加固方面的一个基础性的文献。但一方面, 该指南 中的许多加固方法并未得到工程界的证明, 另一方 面, 抗震加固技术的研究和应用在不断发展, 因此该 指南于 1995 年完成修订, 并更名为 桥梁抗震加固手 册( 1995) , 联邦 95 手册是目前美国最新的桥梁抗震 加固标准。美 国除 联 邦公 路 局以 外, 加州 运输 部 ( Caltrans) 是另一个大力支持抗震研究并制定相关标 准的机构。其有关桥梁抗震的最新标准主要有: 加 州桥梁抗震加固指南( 1995) ( 加州 95 指南) 和 加州 抗震设计标准 1. 2 版( 2001) 。以下就联邦 95 手册和 加州 95 指南的特点作一个概述。
2. 2 公路及铁路桥梁 检测内容: 桥梁抗震性能诊断检测从结构方面
包括外观、材料、构件、全桥结构等 4 个方面的检测。 ( 1) 外观: 以墩台的外观检测为例, 外观检测包
括: 墩台的风化、水蚀、剥落、破损及裂缝情况; 墩台 基础埋置深度是否满足要求, 有无过度冲刷现象; 墩 台有无下沉、滑动、倾斜等现象; 混凝土有无裂缝、麻 面、蜂窝、空洞、露筋等。
上海市地方标准 现有建筑抗震鉴定与加固规 程( 1997) 中, 对需要进行改建、扩建和加层建筑的 鉴定作了原则性规定, 具体内容包括: ( 1) 对现有建 筑进行改建或扩建时, 如需变动原有的结构, 必须按 改建或扩建后的结构状态建立力学计算模型, 进行 抗震分析和鉴定, 并按现行上海市标准 建筑抗震设 计规程 的要求进行抗震设计; ( 2) 未经抗震设计的 现有建筑一般不宜进行加层。如确需加层时, 必须 按现行上海市标准 建筑抗震设计规程 的要求进行 抗震设计; ( 3) 对 加层建 筑应进行 整体抗震 计算。 计算时应将原建筑与加层部分一并考虑, 其强度验 算和构造措施应满足现行上海市标准 建筑抗震设 计规程 的 规定, 不满足要 求的结构应进 行抗震加 固; ( 4) 进行抗震强度验算时, 材料标准强度应取用 实测材料强度推定值, 构件截面尺寸以实测为准, 荷 载应根据使用要求, 按现行国家标准 建筑结构荷载 规范 规定取值; ( 5) 直接在建筑物上加层时, 必须 加强加层部分与原建筑之间的连接, 连接要确保有 效传递地震作用; ( 6) 改建、扩建和加层的建筑, 经 验算确定下部原有建筑需进行加固时, 应先对下部 建筑进行加固后, 才可进行上部的施工。
构检测包括验收检测和承载力检测等。 ( 4) 全桥: 全桥检测通常采用静载和动载试验。 抗震加固优先权( 排序) : 获得桥梁的抗震加固
优先权是为确定一定区域内桥梁是否需要抗震加固 及桥梁抗震加固的次序。桥梁的抗震加固优先权不 仅取决于桥梁的结构性能, 同时还与国民经济的发 展水平、桥梁的社会经济重要性, 桥梁在交通网络中 的地位, 桥梁所在场地的地震动参数等有关。应该 说, 桥梁是否需要加固更多地取决于这些非结构性 能的因素。
抗震性能评价: 联邦 95 手册规定可采用构件能 力( capacity) 需求( demand) 分析或整体横向强度分析 这两种方法之一对桥梁抗震性能进行评价。构件能 力需求分析确定能力需求比( C/ D) , 当 C/ D 小于 1. 0 时, 说明构件在地震作用下会发生破坏, 因此有必要 对其进行加固。整体横向强度分析对整桥或其中一 联进行推倒分析。这 2 种方法中, 整体横向强度分 析通常比构件能力需求分析更为不保守, 从而减少 了需要抗震加固的桥梁的数量或者使抗震加固的费 用减少。因此, 加固设计人员工作量的增加可以换 来加固成本的减少。
联邦 95 手册规定在制订加固方案时应考虑如
2005 年 第 5 期
郑 罡, 等: 桥梁抗震性能评定文献综述
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下因素: 评价加固方案对防止整体性灾害的有效性; 加固费用; 桥梁剩余的服役期。联邦 95 手册对桥梁 抗震评价的程序为: ( 1) 初步筛选: 对需要进行抗震 评价和加固桥梁进行初步 筛选以确定各 自的优先 权; ( 2) 抗震性能评价: 有一套方法对已有桥梁的抗 震性能进行评价, 并确定各种抗震加固方法的整体 效果。这 2 个步骤分述如下。
收稿日期: 2005- 07- 20 项目名称: 西部交通建设科研项目 桥梁抗震性能评价及加固技术研究 ( 200231800028) 作者简介: 郑 罡( 1972- ) , 男, 四川省高县人, 哲学博士, 副研究员
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公路交通技术
2005 年
抗震减灾对策。在对多层钢筋混凝土框架房屋抗震 鉴定时, 首先分析、统计出震害特征, 然后进行逐级 鉴定: 第一级鉴定包括结构体系、材料强度、配筋构 造和连接构造等 4 个大项; 第二级鉴定主要包括计 算抗剪承载力和综合抗震能力指数。
公路交通技术 2005 年 10 月 第 5 期
Technology of Highway and Transport Oct. 2005 No. 5
桥梁抗震性能评定文献综述*
郑 罡, 唐光武, 兰海燕, 许晓锋
( 重庆交通科研设计院, 重庆市 400067)
摘 要: 桥梁抗震性能评定包括桥梁结构 基本参数的检测和桥梁抗震性能的分 析两个相 互关联的内 容, 最 终目的是
对桥梁结构抗震性能评估就是对桥梁地震破坏 易损性的评估, 我国在这方面已有一定的研究。如 雷俊卿提出了地震破坏易损性概率评估标度, 分变 形和强度易损性两个大类讨论了 25 项主要影响因 素。任宝双等提出了在用钢筋混凝土简支梁桥结构 的综合评估方法, 对其建立了层次分析的指标体系, 并依据实测的混凝土裂缝宽度( 弯曲裂缝和顺筋裂 缝) 、混凝土面积腐蚀率、钢筋锈蚀率( 跨中) 、保护层 有无脱落等, 从耐久性损伤、安全性( 即承载力) 和适 用性( 即刚度) 等 3 个方面分 4 个等级进行评估。
wenku.baidu.com
为评价 桥梁抗震性能和制定桥梁抗震加固方案 提供技 术依据。 本文对 现有国 内外结构 检测技 术标准、内 容、检 测、
仪器和研究资料进行综述, 对我国从事相 关工作的工程人员和研究人员提供一点参考。
关键词: 桥梁; 抗震性能检测; 文献综述
文章编号: 1009- 6477( 2005) 05- 0083- 05
2 国内概况 2. 1 建筑 我国在工业及民用建筑物方面的抗震检测和模
型试验的研究较公路 桥梁方面领先。1977 年即颁 布了 建筑抗震鉴定标准 ( TJ23- 77) , 1995 年颁布 了新的 建筑抗震鉴定标准 ( GB50023- 95) , 1997 年 上海市颁布地方标准 现有建筑抗震鉴定与加固规 程( 1997) 。在建筑抗震检测方面, 我国已建立了比
中图分类号: U442. 5+ 5
文献标识码: A
Literature Review on Seismic Performance Evaluation of Bridges
ZHENG Gang, TANG Guang wu, LAN Hai yan, X U Xiao f eng
Abstract: Seismic performance evaluation includes structure property testing and seismic performance analyses. A brief literature review, focusing on published standards or specif ications, is carried out in this paper, which is a good reference for engineers and researchers engaging in this field in China. Key words: bridge; seismic evaluation; literature review
初步筛选: 联邦 95 手册规定在进行抗震加固前 应依据地震危险性和结构重要性对桥梁抗震性能类 别进行划分。地震危险性的指标是加速度系数 A, 其值由 AASHTO 附录 1- A 部分列出。A 与地震加 速度 g 的乘积即 475 年内的最大峰值加速度值( 对 应 50 年 10% 的超越概率) 。结构重要性分为重要和 普通两类。重要桥梁是指在地震后必须保持畅通的 桥梁, 其余的桥梁为普通桥梁。根据地震危险性和 结构重要性可将桥梁的抗震性能的需求( 要求) 类别 分为 A、B、C、D 4 类, 其抗震加固要求依次递增。应 该注 意 到 这 一 划 分 和 AASHTO 桥 规 有 所 不 同。 AASHTO 对最大峰值加速度在 0. 29 g 以下的桥梁未 作划分, 而 95 手册对这一部分桥梁分 A、B、C 3 类作 了细划。
1 主要调研内容 本文对国内外研究和技术标准的文献进行了调
研, 其中主要的国内相关技术标准包括: 铁路桥梁抗 震鉴定与加固技术规范( 1999) 、公路工程抗震设计 规范 ( 1989) 、 公路桥 梁抗震 设计规 范( 征求 意见 稿) 、构筑物抗震设计规范( 1993) 、建筑抗震鉴定 标准( 1995) 、上海市 现有建筑抗震鉴定与加固规程 ( 1997) 、建筑抗震设计规范( 2001) 。国外相关技术 标准 包 括: 美 国联 邦 公 路 局 桥 梁 抗 震 加 固 指南 ( 1983) 、桥梁抗震加固手册( 1995) 、美国加州 桥梁 抗震加固指南( 1995) 、美国( 1998) 、美国加州( 2001) 、 日本( 1996) 、欧州( 1996) 桥梁抗震设计规范。
( 2) 材料: 钢筋混凝土墩柱的材料检测包括: 混 凝土及钢筋的弹性模量和强度; 混凝土匀质性、混凝 土缺陷; 钢筋的拉伸~ 应变关系、钢筋锈蚀状态; 保 护层厚度、混凝土碳化深度; 钢筋的位置和直径。
( 3) 构件: 构件检测通常要通过拟静力、拟动力 等抗震试验来进行。桥梁墩柱构件检测包括: 弹性 刚度、弯曲强度、抗剪强度、塑性铰的变形能力; 混凝 土现有应力的检测; 盖梁的弯曲强度和延性; 节点的 强度和变形特征; 基脚的强度和变形特征。全桥结
较完整的体系, 获得许多宝贵经验。其中在抗震鉴 定的基本要求、主要步骤和钢筋混凝土框架的抗震 鉴定等方面的经验尤其值得借鉴。
抗震鉴定的基本要求包括: 划分鉴定的适用范 围; 对现有建筑抗震鉴定和加固后的基本要求; 建筑 综合抗震能力的判断; 建筑现状良好的评定; 建筑重 点部位与一般部位的划分; 场地条件和基础类别的 利弊; 建筑结构布置不规则时的鉴定要求; 结构体系 的合理检验; 构件型式的抗震检查; 抗震结构整体性 构造的判断; 非结构构件的震害评定; 材料实际强度 等级的最低要求等 12 个方面进行综合运用, 并对结 构整体抗震性能作出第一级综合评定。
3 国外概况 3. 1 美国的研究及相关技术标准 1971 年 San Fernando 地震后, 美国联邦公路局、加
州运输部和国家自然科学基金开始大力资助抗震加 固方面研究。在这些研究所取得成果的基础上, 于 1983 年产生了美国的第一部关于桥梁抗震加固的标 准: 美国 联邦 公 路局 桥梁 抗 震 加固 指 南 ( 1983) ( FHWAIRD - 83/ 007) , 这部指南由美国应用技术协会 ( ATC ) 发布, 其 ATC 编号为ATC - 6- 2。同年, 这部指 南成为 AASHTO 桥规的 1- A 部分。该指南是桥梁抗 震加固方面的一个基础性的文献。但一方面, 该指南 中的许多加固方法并未得到工程界的证明, 另一方 面, 抗震加固技术的研究和应用在不断发展, 因此该 指南于 1995 年完成修订, 并更名为 桥梁抗震加固手 册( 1995) , 联邦 95 手册是目前美国最新的桥梁抗震 加固标准。美 国除 联 邦公 路 局以 外, 加州 运输 部 ( Caltrans) 是另一个大力支持抗震研究并制定相关标 准的机构。其有关桥梁抗震的最新标准主要有: 加 州桥梁抗震加固指南( 1995) ( 加州 95 指南) 和 加州 抗震设计标准 1. 2 版( 2001) 。以下就联邦 95 手册和 加州 95 指南的特点作一个概述。
2. 2 公路及铁路桥梁 检测内容: 桥梁抗震性能诊断检测从结构方面
包括外观、材料、构件、全桥结构等 4 个方面的检测。 ( 1) 外观: 以墩台的外观检测为例, 外观检测包
括: 墩台的风化、水蚀、剥落、破损及裂缝情况; 墩台 基础埋置深度是否满足要求, 有无过度冲刷现象; 墩 台有无下沉、滑动、倾斜等现象; 混凝土有无裂缝、麻 面、蜂窝、空洞、露筋等。