桥梁抗震课件
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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。
目前国内外主要桥梁抗震设计方法 ppt课件
目前国内外主要桥梁抗震设计 方法
地震反应分析方法的发展
• 第一种划分
1. 静力分析 2. 反应谱 3. 动力分析
• 第二种划分
1. 基于承载力设计方法 2. 基于承载力和构造保证延性的设计方法 3. 基于损伤和能量的设计方法 4. 能力设计方法 5. 基于性能/位移设计方法
一
•静力分析 该理论认为：结构物所受到的地震作用，可以简化 为作用于结构的等效水平静力P，该等效水平静力的 大小与地震动的最大水平加速度有关。其大小等于 结构重力荷载W乘以地震系数k，即：
3. 动力反应分析方法要给出结构反应的全过程，包括变形 和能量损耗的积累；
4. 计算原则要考虑到多种使用状态和安全的概率保证。
5. 由于动力理论在输入、模型、方法和原则等四个方面， 都提出了更具体的要求，更明确的规定、更详细的计算， 从而可以得到更可靠的结构设计。
二
• 基于承载力设计方法
静力法和反应谱法 静力法和早期的反应谱法都是以惯性力的形式反映地震作用，
•按能力谱法确定的需求位移未考虑结构损伤 和滞回耗能的影响。
4. 问题：对于结构性能状态的具体描述和计算，以及设计 标注目前尚不明确。
基于位移设计方法
用力作为单独的指标难以全面描述结构的非 弹性性能和破损状态，而用能量和损伤指标 又难以实际应用，因此目前基于性能设计方 法的研究主要用位移指标对结构的抗震性能 进行控制，称为DBD.
➢能力谱
注：
•能力谱方法用到依据“位移模式或分布力模 式采用推覆分析方法获得结构的基底剪力-顶 点位移关系”方法来确定能力曲线，该计算 方法假定结构弹性位移模式和弹塑性位移模 式一致，对此问题国际上尚有争论。
• 基于性能设计方法
1. 基本思想：使所设计的工程结构在使用期间满足各种预 定的性能目标，而具体性能要求可根据建筑和结构的重 要性来确定。
地震反应分析方法的发展
• 第一种划分
1. 静力分析 2. 反应谱 3. 动力分析
• 第二种划分
1. 基于承载力设计方法 2. 基于承载力和构造保证延性的设计方法 3. 基于损伤和能量的设计方法 4. 能力设计方法 5. 基于性能/位移设计方法
一
•静力分析 该理论认为：结构物所受到的地震作用，可以简化 为作用于结构的等效水平静力P，该等效水平静力的 大小与地震动的最大水平加速度有关。其大小等于 结构重力荷载W乘以地震系数k，即：
3. 动力反应分析方法要给出结构反应的全过程，包括变形 和能量损耗的积累；
4. 计算原则要考虑到多种使用状态和安全的概率保证。
5. 由于动力理论在输入、模型、方法和原则等四个方面， 都提出了更具体的要求，更明确的规定、更详细的计算， 从而可以得到更可靠的结构设计。
二
• 基于承载力设计方法
静力法和反应谱法 静力法和早期的反应谱法都是以惯性力的形式反映地震作用，
•按能力谱法确定的需求位移未考虑结构损伤 和滞回耗能的影响。
4. 问题：对于结构性能状态的具体描述和计算，以及设计 标注目前尚不明确。
基于位移设计方法
用力作为单独的指标难以全面描述结构的非 弹性性能和破损状态，而用能量和损伤指标 又难以实际应用，因此目前基于性能设计方 法的研究主要用位移指标对结构的抗震性能 进行控制，称为DBD.
➢能力谱
注：
•能力谱方法用到依据“位移模式或分布力模 式采用推覆分析方法获得结构的基底剪力-顶 点位移关系”方法来确定能力曲线，该计算 方法假定结构弹性位移模式和弹塑性位移模 式一致，对此问题国际上尚有争论。
• 基于性能设计方法
1. 基本思想：使所设计的工程结构在使用期间满足各种预 定的性能目标，而具体性能要求可根据建筑和结构的重 要性来确定。
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。
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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 。
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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
桥梁工程抗震设计课件
桥梁工程抗震设计
桥梁工程抗震设计
桥梁工程抗震设计
5.3.7 限制条件
• 受功能要求、路线走向以及桥址地质条件等因素的制约，
桥梁结构体系的选择受到很大的限制。
（1）路线走向
• 对桥梁抗震结构体系的要求常常与路线走向相矛盾。从抗
震角度来说，理想的桥梁结构应是越简单、越规则越好。 因此，希望桥梁是直的，各跨分布均匀，各墩的高度基本 相同。但这通常难于做到，例如在城市桥梁中，为了适应 路线走向，大量采用弯、坡、斜桥和立交桥。
对场地进行处理，以降低液化的可能性。
• 在结构布局上，一种是采用简支梁，并通过构造措施连接
在一起，以防落梁。这种方法在过去的地震中并没有特别 成功。
• 另一种替代的方案是确保上部结构与桥墩完全固结，并使
桩基础穿过易液化土层直达坚硬的土层里。这种方案可以 避免由于液化导致地基失效的可能性。
桥梁工程抗震设计
• 结构抗震性能：木结构、钢结构的抗震性能较优，钢
筋混凝土结构次之，砖、石及素混凝土结构最差。
• 预期采用新一代建筑材料建造的结构抗震性能优良。
桥梁工程抗震设计
一、无约束混凝土（普通混凝土）
• 从试验中发现，各种反复荷载（变形）下无约束混凝土的
包络线都与单调加载的全曲线十分接近；
• 而且，由包络线上的峰值点给出的抗压强度和峰值应变也
否则，应采取措施增强基础抗侧移的刚度和 加大基础埋置深度；对于小桥，可在两桥台基 础之间设置支撑梁或采用浆砌片(块)石满铺河 床。
桥梁工程抗震设计
（3）在软弱粘性土层、液化土层或严重不均匀土 层上建桥时，还应根据具体情况采取下列措施：
① 换土或采用砂桩。换土方法适用于软弱粘性土 层或液化土层较薄、埋藏较浅的情况，先将软弱 粘性土层或可液化土挖去，然后分层回填非液化 土，并逐层夯实。
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
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。
第18页/共49页
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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
第15页/共49页
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。
桥梁抗震课件
•
从20世纪40年代后期开始，围绕塔科马海峡大 桥风毁事故的原因后人进行了大量的分析与试验 研究。当时有两种观点。一种观点认为塔科马桥 的振动与机翼的颤振类同，是一种风致扭转发散 振动；另一种观点认为塔科马桥的主梁是H型断 面，存在明显的涡流脱落，因此是一种涡激共振。 二种观点互相争论，直到1969年，斯坎伦 （R.Scanlan）提出了钝体断面的分离流颤振理论， 成功地解释了塔科马桥的风毁机理，并由此奠定 了桥梁颤振分析的理论基础。
伏尔加桥蛇形共振 桥面起舞汽车癫 狂
• 2010年5月20日，俄罗斯伏尔加格勒一座横 跨伏尔加河的大桥突然发生剧烈的摇晃， 最剧烈的晃动幅度达1.5米。当时在桥上行 驶的汽车几乎被颠起来。当地政府不得不 紧急关闭大桥，组成专家查找大桥“舞动” 的原因。
1940年11月7日上午在风的作用下坍塌的美国华盛顿 州塔科马海峡大桥
桥梁抗震
概念 为避免桥梁遭受地震的破坏所 采取的技术措施
桥梁受震
• 地震对桥梁的破坏主要是由于地表破坏和桥梁受震破坏引起的。其 中地表破坏有地裂、滑坡、塌方、岸坡滑移和砂土液化等现象。地裂 会造成桥梁跨度的缩短、伸长或墩台下沉。在陡峻山区或砂性土和软 粘土河岸处，强烈地震引起的塌方、岸坡滑动以及山石滚落，可使桥 梁破坏。在浅层的饱和和疏松砂土处，地震作用易引起砂土液化，致 使桥梁突然下沉或不均匀下沉，甚至使桥梁倾倒。在坡边土岸或古河 道处，地震则往往引起岸坡滑移、开裂和崩塌等现象，造成桥梁破坏。 桥梁受震破坏是由于地震使桥梁产生水平和竖直振动，造成桥梁构件 的损坏和破坏,甚至使桥梁倒塌。此外,有些桥梁虽然在强度上能够承 受地震的振动力，但由于桥梁上部、下部结构联结不牢，整体性差， 往往会造成桥梁上部和下部结构间产生过大的相对位移，从而导致桥 梁破坏。梁桥受震破坏主要表现为：①墩台开裂、倾斜、折断或下沉； ②支座弯扭、断裂、倾倒或脱落；③桥梁上部结构和下部结构间相对 位移；④落梁。拱桥受震破坏主要表现为:①拱圈开裂;②墩台下沉； ③多孔时墩身开裂、折断；④落拱。一般说来，桥梁震害在高烈度震 区比低烈度震区重；岸坡滑移和地基失效处的桥梁震害比一般地基处 严重。
桥梁抗震与加固ppt课件
反应谱法基本原理
2.25
Ⅰ：β=2.25(0.2/T) Ⅱ：β=2.25(0.3/T)0.9 Ⅲ：β=2.25(0.45/T)0.95 Ⅳ：β=2.25(0.7/T) 0.9
0.3
1 2 3 4 5T
图1 场地类别与动力放大系数关系曲线
反应谱法基本原理
2、多质点反应谱
➢（1）振型分解法简介 ➢以无阻尼受迫振动为例，简要介绍振型分解法思想。
反应谱法基本原理
反应谱法基本原理
➢（2）多质点体系的地震力计算公式
➢ 用振型分解法求解，即利用振型分的正交特性，将联立微 分方程组一个个地分解为相互独立的振动方程，将多质点的复杂 振动，分解为按各个振型的独立振动的叠加，在求解过程中，引 入第i振型的振型参与系数：
反应谱法基本原理
➢ 由振型分解法可将多自由度现行震动体系分解为多个独立的广义 单自由度振子。广义单自由度振子的最大反应可由谱曲线查出。但一般 情况下，广义单自由度振子的最大反应不同时发生，因此需要以适当的 方式将它们组合起来。
反应谱法基本原理
➢ 不同的地震输入，得 到不同的反应谱曲线 。
➢ 在大量的地震加速度 记录输入后绘制的众多 反应谱曲线的基础上， 经过平均光滑化后，最 终得到得到平均地震反 应谱。
反应谱法基本原理
➢ 不同的体系阻尼比得到相应的反应谱曲线。
反应谱法基本原理
➢★单质点反应谱的地震力计算
➢应根据结构抗震设防的 烈度水准选用。根据我国 铁路工程抗震规范规定： 设计烈度Ⅶ度以上才进行 抗震设防，相应于Ⅶ，Ⅷ 和Ⅸ度，k分别为0.1、0.2 和0.4。
桥梁震害
2、桥台沦陷
桥梁震害
2、桥台沦陷产生的原因
➢当地震加速度作用时，桥梁与桥台之间的冲撞会产生相当 大的被动土压力，造成桥台有向桥跨方向移动的趋势。由 于桥面的支撑作用,桥台将发生以桥台顶端为支点的竖向旋 转，导致基础破坏。如果桥台基础在液化土上，又将引起 桥台垂直沉陷,最终导致桥梁破坏。
桥梁结构地震反应分析PPT课件
构的振动周期之后，其最大地震惯性力就可以利用 规范反应谱曲线求出。
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回顾：弹性体系的地震反应分析
（引出地震反应谱概念）
一、地震作用下单自由度体系的运动方程
质点位移 质点加速度 惯性力 弹性恢复力 阻尼力 运动方程
X (t) x(t) xg (t) X(t) x(t) xg (t) I (t) (mx mxg )
t
y(t)
P( ) sin (t )d
0 m
---杜哈美积分
P(t) m
P(t)
y(t) P( )
计阻尼时
y(t)
t 0
P( ) m D
e (t )sin D
(t
)d
t
t
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三、单自由度体系地震作用分析
运动方程 mx cx kx mxg
或 x 2x 2x Fe (t) / m
地震反应谱
最大相对位移
Sd
x(t) max
1
t 0
xg ( )e (t )
sin
(t
)d
max
最大相对速度
Sv
x(t) max
t 0
xg ( )e (t )
sin
(t
)d
max
最大加速度
Sa
x(t) xg max
t 0
xg ( )e (t )
sin
(t
)d
max
最大反应之间的关系 Sa Sv 2Sd
sin
(t
)d
max
t (s)
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yg (t )
(ms2 )
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回顾：弹性体系的地震反应分析
（引出地震反应谱概念）
一、地震作用下单自由度体系的运动方程
质点位移 质点加速度 惯性力 弹性恢复力 阻尼力 运动方程
X (t) x(t) xg (t) X(t) x(t) xg (t) I (t) (mx mxg )
t
y(t)
P( ) sin (t )d
0 m
---杜哈美积分
P(t) m
P(t)
y(t) P( )
计阻尼时
y(t)
t 0
P( ) m D
e (t )sin D
(t
)d
t
t
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三、单自由度体系地震作用分析
运动方程 mx cx kx mxg
或 x 2x 2x Fe (t) / m
地震反应谱
最大相对位移
Sd
x(t) max
1
t 0
xg ( )e (t )
sin
(t
)d
max
最大相对速度
Sv
x(t) max
t 0
xg ( )e (t )
sin
(t
)d
max
最大加速度
Sa
x(t) xg max
t 0
xg ( )e (t )
sin
(t
)d
max
最大反应之间的关系 Sa Sv 2Sd
sin
(t
)d
max
t (s)
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yg (t )
(ms2 )
桥梁抗风抗震复习讲义课件
第1振型
第2振型
第3振型
桥墩的水平挠曲固有振型
时间函数 f (t ) 的幅值按照 Aet 逐渐衰减 ，如图
Aet
t
桥梁结构的自 振周期和地震 动卓越（主要） 周期越接近， 它的振型接受 到地震力的影 响越大；而结 构的阻尼比越 小，结构所受 的震害也越大。 分析和认识桥 梁结构的自振 周期、振型和 阻尼比这些动 力特性的重要 意义就在于此。
桥梁抗风抗震复习讲义
第二章 桥梁震害
地震强度
场地情况
桥梁震害
桥梁震害
人为错误
结构地震易损性
桥梁震害的四大原因
地基失效 结构强振 引起的破坏 引起的破坏
桥梁抗风抗震复习讲义
第二章 桥梁震害
2.3 下部结构和基础的震害
2.3.1 桥梁墩柱的震害 桥梁墩柱的震害
墩柱的弯曲破坏
墩柱的剪切破坏
墩柱的基脚破坏
桥梁抗风抗震复习讲义
第四章 桥梁工程抗震设计
桥梁抗震设计的任务，是选择合理的结构形式，并为结构提供较强的 抗震能力，具体包括以下三个方面 ：
正确选择能够有效地抵抗地震作用的结构形式； 合理地分配结构的刚度、质量和阻尼等动力参数，以便最大限度
地利用构件和材料的承载和变形能力； 正确估计地震可能对结构造成的破坏，以便通过结构、构造和其
桥梁抗风抗震复习讲义
1.2.2 烈度
人的感觉 物体反应 结构破坏 自然现象
–侧重点差异
–地震学：地震破坏后果 –抗震：地震作用强弱
–烈度与地震动参数关系
¡ 定义 ¡ 评价指标 ¡ 地震烈度表 ¡ 性质 ¡ 理解分歧 ¡ 影响因素及规律 ¡ 关于取消烈度
地震对地表及工程结构 影响的强弱程度
《桥梁抗震课件》PPT课件
• 在列车制动和行车移动荷 载作用下，天兴洲大桥主
梁纵向振动响应混合控制
结果。从图中可见，天兴
洲大桥因列车制动和行车
移动荷载所引起的主梁纵
向最大振动位移响应由控 制前的149．2mm下降至 控制后的28．7 mm，控 制效果明显优于液体粘滞
阻尼器的控制效果，且保
证了天兴洲大桥的正常运 行和平安。
• 2000 次循环风荷载下的疲劳往复测试，取最大风荷载下的最大速度。
相比之下
• 列车制动引起的主梁 的纵向振动响应具有 位移大、速度很小的 特点，这就使得在需 要液体粘滞阻尼器产 生较大控制力以抑制 主梁纵向振动位移的 时候它却因纵向振动 速度太小而无法发挥 其应有的作用，从而 无法有效抑制列车制 动引起的主梁的纵向 振动响应。
主梁纵向最大振动位移 响应仅由控制前的149 ．2 mm下降至控制后 的129．9 mm。可以 看出，液体粘滞阻尼 器对天兴洲大桥的纵 向列车制动及行车移 动荷载引起的主梁纵 向振动响应的控制作 用是十分有限的。
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正确减震器。
• 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构造来取代以尽可
能增加重量的方法所取得的刚度呢?而且为什么不把房屋
造成象双手相合手心向内手指穿插那样来顺应运动呢，以
一。柔性的框架构造：墙倒框架不倒
• 中国的传统木构造，具有框架 构造的种种优越性，如“墙倒 屋不塌〞的成效，但其柔性的 连接，又使得它具有相当的弹 性和一定程度的自我恢复能力。
二。整体浮筏式根底、斗栱、榫卯：隔震消能的关键构件
• 斗栱能起到“减震器〞的作用，而且被各 种水平构件连接起来的斗栱群能够形成一 个整体性很强的“刚盘〞，按照“能者多 劳〞的原那么把地震力传递给有抗震能力 的柱子，大大提高了整个构造的平安性
桥梁延性抗震设计课件
n 因钢筋锚固与搭接细部设计不当引起的桥 梁震害，在多次破坏性地震中都时有发现。 由于延性桥墩预期在大震作用下，即使保 护层混凝土脱落，抗力也没有明显的下降。 因此，从保证桥墩的延性能力方面看，对 塑性铰区截面内钢筋的锚固和搭接细节都 必须加以仔细的考虑。各国现行规范对这 方面也都作了明确的规定。
桥梁延性抗震设计
桥梁延性抗震设计
桥梁延性抗震设计
桥梁延性抗震设计
3 延性桥墩塑性铰区长度的规定
n 桥墩塑性铰区长度用于确定实际施工中延 性桥墩箍筋加密段的长度
n 等效塑性铰长度则只是理论上的一个概念。 n 各国现行规范都对延性桥墩的塑性铰区长
度作了明确的规定。
桥梁延性抗震设计
桥梁延性抗震设计
4延性桥墩中钢筋的锚固与搭接
n 此外，根据能力设计方法设计的结构具有很好的 韧性，能最大限度地避免结构倒塌，同时也降低 了结构对许多不确定因素的敏感性。
桥梁延性抗震设计
能力设计方法进行延性设计的步骤
n 1)在概念设计阶段，选择合理的结构布局； n 2)确定地震中预期出现的弯曲塑性铰的合理位置，并保证结构能形
成一个适当的塑性耗能机制； n 3)对潜在塑性铰区域，通过计算分析或估算建立截面“弯矩一转角”
桥梁延性抗震设计
7.3.2 潜在塑性铰位置的选择
桥梁延性抗震设计
7.3.2 潜在塑性铰位置的选择
n 桥梁预期出现塑性铰的位置通常在便于发现和易于修复的 墩柱的下端或上端，把钢筋混凝土桥墩设计成延性构件。
桥梁延性抗震设计
桥梁延性抗震设计
7．4 钢筋混凝土桥墩的延性设计
n 1.钢筋混凝土桥墩的延性性能 n （1）轴压比：轴压比提高，延性下降 n （2）箍筋用量：适当加密箍筋配置，可以大幅度提高延
桥梁延性抗震设计
桥梁延性抗震设计
桥梁延性抗震设计
桥梁延性抗震设计
3 延性桥墩塑性铰区长度的规定
n 桥墩塑性铰区长度用于确定实际施工中延 性桥墩箍筋加密段的长度
n 等效塑性铰长度则只是理论上的一个概念。 n 各国现行规范都对延性桥墩的塑性铰区长
度作了明确的规定。
桥梁延性抗震设计
桥梁延性抗震设计
4延性桥墩中钢筋的锚固与搭接
n 此外，根据能力设计方法设计的结构具有很好的 韧性，能最大限度地避免结构倒塌，同时也降低 了结构对许多不确定因素的敏感性。
桥梁延性抗震设计
能力设计方法进行延性设计的步骤
n 1)在概念设计阶段，选择合理的结构布局； n 2)确定地震中预期出现的弯曲塑性铰的合理位置，并保证结构能形
成一个适当的塑性耗能机制； n 3)对潜在塑性铰区域，通过计算分析或估算建立截面“弯矩一转角”
桥梁延性抗震设计
7.3.2 潜在塑性铰位置的选择
桥梁延性抗震设计
7.3.2 潜在塑性铰位置的选择
n 桥梁预期出现塑性铰的位置通常在便于发现和易于修复的 墩柱的下端或上端，把钢筋混凝土桥墩设计成延性构件。
桥梁延性抗震设计
桥梁延性抗震设计
7．4 钢筋混凝土桥墩的延性设计
n 1.钢筋混凝土桥墩的延性性能 n （1）轴压比：轴压比提高，延性下降 n （2）箍筋用量：适当加密箍筋配置，可以大幅度提高延