桥梁抗震基本要求、场地和地基

桥梁抗震基本要求、场地和地基 与地震作用
李建中
同济大学

地震桥梁震害分析 89规范存在的问题新规范编写要点 基本要求 场地和地基 地震作用

1 桥梁地震桥梁震害与抗震设计
1.1典型桥梁震害 落梁破坏
庙子坪大桥 桥梁结构特点：采用板式橡胶支座，梁体直接搁置在支座上
汶川 23 21
百花大桥 G213 庙子坪大桥
17×50
125
220
125 2×50 1 3
都江堰
19 17 15 13
11 9
7 6
5
4

1 桥梁地震桥梁震害与抗震设计
(a)第5孔落梁

1 桥梁地震桥梁震害与抗震设计
百华大桥
百华大桥位于岷江右岸，桥长495.55m，最大墩高30.87m。上部采用 4×25（钢筋砼连续梁）+5×25（钢筋砼连续梁）+50（简支T梁）+3×25 （钢筋砼连续梁）+5×20（钢筋砼连续梁）+2×20（钢筋砼连续梁）平 面位于R=150的圆曲线（左偏）、L=192.601的直线以及R=66的圆曲（右 偏）上。第5联桥跨，即5-20米连续梁整体倾覆，完全破坏

1 桥梁地震桥梁震害与抗震设计
联 墩编号 墩高(m) 13 30.3 14 29.9 15 29.7
第 5 联 16（固定） 26.9 17 22.2 18 18.1
第 6 联 19（固定） 7.1 20 桥台

1 桥梁地震桥梁震害与抗震设计
阪神地震中西宫港大桥引桥落梁
1989 Loma Prieta Earthquake
Span collapse,1971 San Fernando earthquake.

墩柱破坏
汶川地震百华大桥墩柱破坏
Loma Prieta 震害

1995年日本阪神大地震Hanshin Expressway
洛马-普雷塔大地震 1999年台湾集集地震

日本阪神（1995）

基础破坏
土破坏： 断裂通过 沙土液化 桩身破坏： 基础移位、沉降 防液化措施 避让
能力保护设计

结论与建议
汶川地震区最普遍的桥梁震害是橡胶支座与梁底间产生滑动，从 而产生较大的梁体位移、引起抗震挡块破坏和落梁破坏。桥梁墩 柱和基础本身严重破坏的情况较少。 梁底与支座间滑动，实际上起到了隔震作用，国道213线从都江 堰到映秀的梁式桥，除百花大桥外，桥梁墩柱和基础本身都没有 出现严重破坏的情况。 百花大桥的震害除桥址地震烈度高外，还有结构高度不规则、牛 腿处没有限位装置，墩身箍筋配置严重不足等因素有关。

在高烈度地震区尽可能采用整体性和规则性好的桥梁结构，结构的 布置要力求几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规则，避免突然变 化。从几何线形上看，尽量选用直线桥梁。 选择合理的连接形式，对桥梁抗震性能十分重要，对于高桥墩的桥 梁，建议采用上部结构与下部结构有选择性的刚性连接（固接方 式）；对于矮墩桥梁，上部结构和下部结构联结建议采用支座连接 方式，并合理设置梁墩的搭接长度和梁。 采用板式橡胶支座的桥梁，混凝土挡块在地震中破坏，可以有效减 少下部结构所受地震力，但对于这种类型的桥梁抗震设计的关键怎 样采用合理的梁体限位装置、设置足够的梁墩合理搭接长度控制梁 体位移在不发生落梁的范围又不增加墩柱地震力。

2 2.1
89规范局限性与新规范编写要点
89规范局限性
采用的设防水准均为50年基准期10%超越概率，重要结构物的设 防等级用重要性系数来体现。 单一水准设防，采用基于强度一阶段设计；弹性地震力采 用综合影响系数折减考虑结构进入塑性性能
梁
桥墩计算高度 H（m） 桥梁和墩、台类型 10 ≤ H < 20 20 ≤ H < 30 H < 10 柔 性 柱式桥墩、排架桩墩、 墩 0.30(3.33) 0.33(3) 0.35(2.86) 薄壁桥墩 墩 实 天然基础和沉井基础上 体 0.20(5) 0.25(2.86) 0.30(3.33) 的实体桥墩 多排桩基础上的桥墩 桥 台 桥 0.35(2.86) 0.25(4) 0.35(2.86) 0.30(3.33) 0.35(2.86)
桥 拱

基于强度的抗震检算局限性
计算弹性周期T0 弹性加速度反应 谱Sa(T) 弹性地震力Fe0 综合影响系数
<
_
Fu
H
设计地震力Fd0 =cFe0
（c）
取Fy =Fd0 ，进行截面设计
力
力 _ Fu
力
Fe Fe _ Fu Fu = Cz Fe 位移
Fe Fu CzFe
y u
_ Fu
=
Fu = Cz Fe
y u
y
u
位移
位移

采用综合影响系数考虑结构进入塑性（延性），但塑性铰保证延性 的细节构造不明确，综合影响系数取值模糊并且明显不合理。
对于墩柱抗剪、基础抗震计算和验算没有规定，实际应用时存在错 误。没有引入能力保护设计思想；

美国规范
桥 墩 类 型 薄壁墩（顺桥向） 钢筋混凝土排架桩墩 无斜桩 有一根或多根斜桩 独柱式桥墩
R
2
连 接 构 件 上部结构与桥台之间的连接构件
R
0.8
2 上部结构一跨内的伸缩缝 3 3 柱式桥墩、薄壁墩或排架桩墩与盖梁或上部结构之间 的连接构件 5 3 柱式桥墩或薄壁墩与基础之间的连接构件
1.0 1.0 0.8
钢或钢和混凝土复合排架桩墩 无斜桩 有一根或多根斜桩
注：对于C、D类桥，其基础设计力的修正系数取为R＝1，或采用能力保护方法计 算基础设计力；在计算 桥墩的剪力设计值时，修正系数R＝1或采用能力保护方法计算剪力设计值。