桥梁结构的抗震设计

3.1 桥梁结构抗震设防原则
抗震设防的目标
具体通过“三水准”的抗震设防要求和“两阶段”的抗震设计方法 实现。
三水准：“小震”“中震”“大震”;
地震影响
众值烈度(Im) 基本烈度(I0) 罕遇烈度(Is)
小震 中震 大震
50年超越概率 63.2% 10% 2-3%
地震重现期 50年 475年
1642-2475年
地基失效：指造成建筑破坏的直接原因是由于场地和地基稳定性引起 的。 • 场地和地基的破坏作用大致有地面破裂、滑坡、坍塌等; • 一般通过场地选择和地基处理来减轻地震灾害的。
3.2.1 场地
为什么需要考虑场地的影响
场地的地震动作用：指由于强烈地面运动引起地面设施振动而产生的 破坏作用。 • 主要途径是合理的进行抗震和减震设计和采取减震措施，为此要 确定工程场地的设计地震动参数。
地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂 带上可能发生地表错位的部位
3.2.1 场地
水边地的地下水位较 高，土质也较松软，容易 在地震时产生土壤滑动或 地层液化。
山坡地在地震时会产 生土壤滑动
冲积地的土质松软， 地震时容易塌陷，如果 此处有地下水层，还容 易发生液化。
3.1 桥梁结构抗震设防原则
各类公路桥梁抗震设防烈度
抗震设防烈度 桥梁等级
A类 B类 C类 D类
6 0.05g
7 7 6 6
7
0.1g 0.15g
8
9
8
8
7
7
7
7
8
9
0.2g 0.3g 0.4g
9
专门研究
9
9
≥9
8
8
9
8
8
9
3.1 桥梁结构抗震设防原则
各类公路桥梁抗震设防措施等级
a. 抗震设防烈度为6度及6度以上地区的公路桥梁，必须进行 抗震设计；
3.1 桥梁结构抗震设防原则
各类桥梁的抗震设防类别的适用范围
桥梁抗震 设防类别
适用范围
A类
单跨跨径超过150m的特大桥
B类
单跨跨径不超过150m的高数公路，一、二级公路上的大桥和特大桥
C类
二级公路上的中小桥，单跨跨径不超过150m的三、四级公路上的特 大桥和大桥
D类
三、四级公路上的中小桥
3.1 桥梁结构抗震设防原则
第三 水准
大震不倒
当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地 震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏
3.1 桥梁结构抗震设防原则
各类桥梁的抗震设防目标
桥梁抗震 设防类别
A类
E1地震作用
设防目标
E2地震作用
可发生局部轻微损伤，ห้องสมุดไป่ตู้ 需修复或经简单修复可继续 使用
B类
一般不受损或不需修复可 继续使用
地段划分
地段类别 有利地段 不利地段
危险地段
地质、地形、地貌
稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等
软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的 陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不 均匀的土层（如古河道、疏松的断破裂带、暗埋的塘浜沟谷和半 填半挖地基）等
第三章 桥梁结构的抗震设计
本章目录
3.1 桥梁结构抗震设防原则 3.2 地基的抗震设计 3.3 梁桥的抗震设计 3.4 大跨度桥梁抗震设计实例
3.1 桥梁结构抗震设防原则
总目标
桥梁抗震的目标是减轻桥梁工程的地震破坏，保障人民生命财产的 安全，减少经济损失。因此，既要使震前用于抗震设防的经济投入不超 过我国当前的经济能力，又要使地震中桥梁的破坏程度限制在人们可以 承受的范围内。换言之，需要在经济与安全之间进行合理的平衡，这是 桥梁抗震设防的合理安全度原则。
一般关系
烈度： Im=I0-1.55, Is<=I0+1 加速度：PGAo=PGAm*3； PGAs=PGAm*(4-6)
3.1 桥梁结构抗震设防原则
抗震设防的目标
水准 涵义
要
求
第一 水准
小震不坏
当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时， 一般不受损坏或不需修理仍可继续使用
第二 水准
中震可修
当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时， 可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用
抗震设防的目标
地震是一种随机性极强的自然灾害，不可能保证结构在地震作用下的 绝对安全，也不可能不抗震设防，如何办？
使用寿命期内对不同频度和强度的地震，要求结构具有不同的抵抗能 力，使设计的结构在未来地震作用下发生破坏的概率为社会所接受， 同时为当前的经济条件所允许。合理的抗震设计应满足经济和安全之 间的合理平衡，三水准（中国）
3.2 地基的抗震设计——场地
什么是场地？
场地指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征，其范围相当于厂区 、居民小区和自然村或不小于1.0平方公里的平面面积。
为什么需要考虑场地的影响
历史震害调查发现，在具有不同工程地质条件的建筑场地上，建筑物 在地震中的破坏程度明显不同。
从破坏性质和工程对策角度，地震对结构的破坏作用可分为两种类型 ：地基失效和场地的震动作用。
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
C类
D类
E1地震作用： 工程场地重现期 较短的地震作用， 对应于第一级设 防水准。 E2地震作用： 工程场地重现期 较长的地震作用， 对应于第二级设 防水准。
☆☆☆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。
“两阶段”抗震设计方法
第一阶段设计(E1地震作用)：以小震作用效应和其它荷载效应的基 本组合验算结构构件的承载能力，以及在小震作用下验算结构的弹 性变形：满足第一水准抗震设防目标的要求：
第二阶段设计(E2地震作用)：在大震作用下验算结构的弹塑性变形 ，以满足第三水准抗震设防的要求。
说明：第二水准的设防要求，是通过概念设计和构造措施来满足的，对 大多数结构．可只进行第一阶段设计；只有对《公路桥梁抗震设计细则》 所规定的部分结构，如有特殊要求的桥梁和地震时易倒塌的结构以及有 明显薄弱层的不规则桥梁结构，才进行第二阶段的抗震验算
b. 对于基本烈度为7、8、9度地区的公路工程按《抗震设计 细则》进行抗震设计，9度以上地区的桥梁和有特殊要求的大 跨径或特殊桥梁，其抗震设计应作专门研究。
c. 对于跨径不超过150米的钢筋砼和预应力砼梁桥、圬工或 钢筋砼拱桥的抗震设计按规范进行抗震设计，斜拉桥、悬索桥、 单跨跨径超过150m的特大跨径梁桥和拱桥必须进行专门抗震设 计计算；