桥梁结构第4章 桥梁结构地震反应的分析方法

桥梁结构的抗震反应分析必须以地震场地运动为依据
根据桥址区地质构造情况、地震历史资料、场地情况 ，并参考一些地面运动的记录来确定作为设计依据的 地震参数
由于地震动过程本身具有随机过程的性质，地震反应 分析中所采用的地震动参数具有不确定性， 所以发展了两种地震反应分析方法：
（1）以地震运动为确定过程的确定性地震反应分析； （2）以地震运动为随机过程的概率性地震反应分析。
1）甲类桥梁抗震措施，当地震基本烈度为6～8 度时，应符合 本地区基本地震烈度提高一度的要求，当为9 度时，应符合比 9 度更高的要求。
2）乙类和丙类桥梁抗震措施，一般情况下，当地震基本烈度 为6～8度时，应符合本地区地震基本烈度提高一度的要求，当 为9度时，应符合比9度更高的要求。
3）丁类桥梁抗震措施均应符合本地区地震基本烈度的要求。
5）抗震设计方法分类
《城市桥梁抗震设计规范》规定：
1）甲类桥梁的抗震设计可参考本规范第10章给出的抗震设计 原则进行设计。
2）乙、丙和丁类桥梁的抗震设计方法根据桥梁场地地震基本 烈度和桥梁结构抗震设防分类，分为：A、B和C三类，并应符 合下列规定：
① A类：应进行E1和E2地震作用下的抗震分析和抗震验算， 并应满足规范规定的桥梁抗震体系以及构造和抗震措施的要求。
② B类：应进行E1地震作用下的抗震分析和抗震验算；并应满 足相关构造和抗震措施的要求；
③ C类：应满足相关构造和抗震措施的要求，不需进行抗震分 析和抗震验算。
3）乙、丙和丁类桥梁的抗震设计方法应按表4-6选用。
4.1.2 设计反应谱
1）水平设计加速度反应谱
① 《公路桥梁抗震设计细则》规定

2）抗震设防分类
《公路桥梁抗震设计细则》根据公路等级及桥梁的重要性 和修复（抢修）的难易程度，将桥梁划分为A、B、C和D四个 抗震设防类别，其中A类桥梁是指单跨跨径超过150m的特大桥， B类桥梁是指单跨跨径不超过150m的高速公路、一级公路上的 桥梁，单跨跨径不超过150m的二级公路上的特大桥、大桥，C 类桥梁是指二级公路上的中桥、小桥，单跨跨径不超过150m 的三、四级公路上的特大桥、大桥，D类桥梁是指三、四级公 路上的中桥、小桥。但对抗震救灾以及在经济、国防上具有重 要意义的桥梁或破坏后修复（抢修）困难的桥梁，可按国家批 准权限，报请批准后，提高设防类别。
表4-2 各类公路桥梁抗震设防措施等级
2）各类桥梁的抗震重要性系数，按表4-3确定。
《城市桥梁抗震设计规范》采用两级抗震设防，在E1和E2 地震作用下，各类城市桥梁抗震设防标准应符合表4-4的规定。
《城市桥梁抗震设计规范》还规定，地震基本烈度为6度及 以上地区的城市桥梁，必须进行抗震设计。各类城市桥梁的抗 震措施，应符合下列要求：
第4章桥梁结构地震反应的分析方 法
• 学习目标和要求 了解桥梁结构地震反应分析的基本方法，掌握《公路桥 梁抗震设计细则》及《城市桥梁抗震设计规范》有关 规则桥梁的抗震计算方法。
掌握桥梁结构抗震反应的规范分析方法中桥梁地震反应 计算要点以及等效振型刚度、等效振型质量等基本概 念
4.1 桥梁结构地震反应的规范分析方法 4.2 规则桥梁的地震反应简化分析
E1地震作用和E2地震作用，其相应的地震重现期，《城市桥 梁抗震设计规范》指出：甲类桥梁设防的E1和E2地震影响， 相应的地震重现期分别为475年和2500年；乙、丙和丁类桥梁 的E1地震作用是在《建筑结构抗震设计规范》中的多遇地震 （重现期63年）的基础上，考虑如下表4-5中的重要性系数得 到的：乙、丙和丁类桥梁的E2地震作用直接采用《建筑结构 抗震设计规范》中的罕遇地震（重现期2000年2450年）。
目前，概率性地震反应分析还不十分成熟，要应用于工程 实践中还有待于进一步研究。世界各国的桥梁抗震设计规 范中普遍采用的是确定性的地震反应分析方法。
一个世纪以来，逐步建立并发展起来的确定性地震反应分 析方法主要有静力法、动力反应谱法和动态时程分析法
4.1 桥梁结构地震反应的规范分析方法
4.1.1 抗震设防目标及设防分类和设防标准 1）抗震设防目标
《城市桥梁抗震设计规范》将桥梁按其在城市交通网络中 位置的重要性以及承担的交通量，分为甲、乙、丙、丁四个抗 震设防类别。其中，甲类桥梁是指悬索桥、斜拉桥以及大跨度 拱桥，乙类桥梁是指除甲类桥梁以外的交通网络中枢纽位置的 桥梁和城市快速路上的桥梁，丙类桥梁是指城市主干路和轨道 交通桥梁，丁类桥梁是指除甲、乙和丙类三类桥梁以外的其他 桥梁。
4）两级抗震设防、两Байду номын сангаас段设计
我国《公路桥梁抗震设计细则》以及《城市桥梁抗震设计规范》 实质上采用的都是“两水准设防，两阶段设计”。 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，可达到结构是 有足够强度的抗震设防水平。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。
Smax
(5.5T

0.45)
S Smax

Smax
(Tg
/T)
Smax 2.25CiCsCd A
T 0.1s 0.1s T Tg T Tg
Cd
1
0.05 0.06 1.7
0.55
② 《城市桥梁抗震规范》规定
0.45Smax 2 Smax S 2Smax (Tg / T )
3）抗震设防标准
《公路桥梁抗震设计细则》规定，A类、B类和C类桥梁必 须进行E1地震作用和E2地震作用下的抗震设计。D类桥梁只须 进行E1地震作用下的抗震设计。抗震设防烈度为6度地区的B 类、C类、D类桥梁，可只进行抗震措施设计。
各类桥梁的抗震设防标准，应符合下列规定：
1）各类桥梁在不同抗震设防烈度下的抗震设防措施等级按 表4-2确定。