工程结构抗震设计第7章 桥梁抗震设计
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7.3 地震作用和抗震验算要求
与建筑结构的抗震设计方法类似，桥梁结构的抗震 计算主要采用反应谱方法。下面就桥梁抗震计算的有关 规定、计算图式、计算公式进行介绍。 需要说明，《铁路抗规》和《公路抗规》所使用的 公式符号是不同的，与建筑抗震设计规范也不相同。为 便于读者掌握、使用这两部规范中的计算公式，本书中 沿用原规范中的符号，在学习时应注意区分。
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7.2.2 抗震设防标准 《铁路抗规》规定：建筑物的设计烈度，除国家有 特殊规定外，应采用所在地区的基本烈度；跨越铁路的 跨线桥、天桥等建筑物应按不低于该处铁路工程的设计 烈度进行抗震设计。 《公路抗规》规定：构造物一般应按基本烈度采取 抗震措施。对于高速公路和一级公路上的抗震重点工程， 可比基本烈度提高一度采取抗震措施，但基本烈度为9 度的地区，提高一度的抗震措施应专门研究；对于四级 公路上的一般工程，可不考虑或采用简易抗震措施。立 体交叉的跨线工程，其抗震设计不应低于线下工程的要 求。
第7章 桥梁抗震设计
本章要点 首先介绍了国内外桥梁的典型震害，总 结了桥梁震害的一般规律，介绍了桥梁抗震设防要求。 然后根据桥梁结构的震害主要集中于下部结构的特点， 重点介绍了基于反应谱分析的桥墩抗震设计方法，并对 桥台及支座的抗震计算作了简单介绍。最后详细列出了 规范中关于桥梁抗震措施的有关规定。
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（2）横桥向破坏型 铁路桥梁横桥向破坏以唐山地震中通坨线上最为突 出，9座桥中有7座发生横向移动，最大横移量达210厘 米，使一片梁坠入河中。梁的横向移动常伴随着支座锚 栓剪坏，横隔板开裂或断裂，严重者会导致横向落梁。
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7.1.3 桥墩震害特点 我国唐山与海城地震的震害特点是： 1）在实际发生的桥墩的震害中，大部分属于由桥 台滑移引起的推挤、落梁撞击所产生的次生灾害。而属 于桥墩本身及上部结构的地震惯性力所引起的墩身破坏 的例子很少。 2）桥梁的震害程度不仅受烈度的制约，而且地基 条件的好坏也直接影响桥梁的震害程度。特别是当地基 发生液化时，在很大程度上加重了桥梁的震害程度。
Baidu Nhomakorabea
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7.1.4 上部结构的震害特点 从震害资料可以看出，梁一般是耐震的，其主要震 害是梁端撞裂、混凝土剥落及钢筋外露等。这些震害并 不影响到梁的承载力，震后也不难修复。但作为连接分 片式梁的横隔板却显得十分薄弱，地震时常出现隔板开 裂、剪断及梁片分离等震害现象。 从横隔板的震害分析可知，若排除桥台滑移所产生 的次生灾害，则隔板的破坏主要是由梁的横桥向振动引 起的，而墩与梁之间的相互作用常会加重隔板的破坏。 震害实例2对这种震害现象作了说明。
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7.2 抗震设防要求
7.2.1 抗震设防目标 与建筑结构抗震设计中采用的三水准二阶段的抗震 设计法有所不同，目前，我国桥梁抗震仍采用一次设计 法。铁路与公路工程的抗震设防目标如下。 《铁路工程抗震设计规范》GBJ111—87（以下简 称《铁路抗规》）的抗震目标为：经抗震设防后的铁路 工程，当遭受相当于基本烈度的地震影响时，Ⅰ、Ⅱ级 铁路的损坏部分稍加整修后即可正常使用；Ⅲ级铁路经 过短期抢修后即能恢复通车。
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7.1 震害及其分析
桥梁是铁路或公路跨越河流、山谷及其他障碍的建 筑物。桥梁的形式很多，从力学角度出发分为梁桥、拱 桥、刚架桥、悬索桥、斜张桥、组合体系桥等。 桥梁是交通运输工程的重要组成部分，桥梁在地震 时所遭受的震害，不仅造成经济上的巨大损失，而且还 会因中断交通，影响抗震救灾工作的顺利进行，导致严 重的社会后果。因此，地震区的桥梁还必须能够抗御地 震的袭击，以保障交通运输的畅通。
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（1）顺桥向破坏型 河岸滑移、桥头路堤下沉及桥台向河心滑移所引起 的震害，是桥梁震害中最普遍的现象，几乎是逢桥头必 沉。路堤下沉加大了台后土压力，加之地震力作用和地 基失效，推动桥台向河心滑移，压缩桥孔，并由此引起 了梁、支座及墩的一系列连锁破坏，诸如：梁端撞裂、 混凝土剥落、支座锚螺栓剪断、支座位移及脱落、落梁、 桥墩下沉及倾斜、断裂等。
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7.1.2 我国桥梁的一般震害规律 我国自1966年3月22日在邢台发生了7.2级地震后的 10年间，相继发生了十余次强烈地震。特别是1975年海 城地震和1976年唐山地震发生在人烟稠密和工业、交通 发达的地区，造成了人民生命财产的巨大损失。其中铁 路和公路桥梁所遭受的震害也是非常严重的。从实用的 抗震设计角度出发，将铁路桥梁的震害分为两大类型， 即顺桥向破坏型及横桥向破坏型。两种破坏类型及主要 特点为:
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7.1.1 国外桥梁震害简介 世界各国的强烈地震均对桥梁产生了不同程度的破 坏，为桥梁抗震设计提供了丰富的震害经验。 在日本，1923年关东地震（里氏7.9级），1946年 南海地震（8.1级），1948年福井地震（7.3级），1964 年新泻地震（7.5级），1968年十胜冲地震（7.9级）等 大震均对桥梁结构产生了严重震害。其震害都发生在桥 台、桥墩、大梁和支座方面。大致可分为以下三类： 1）由于支座的薄弱 2）由于下部结构的薄弱 3）由于地基的薄弱
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3）不同桥墩基础类型对桥墩的震害程度具有重要 影响，深基础（桩基础及沉井基础等）要优于浅埋的扩 大基础，而扩大基础桥墩的破坏绝大多数也是由于地基 丧失承载力所引起。当地基较好时，即便是扩大基础， 其破坏也是轻微的，或者可以说，稳定地基上的浅基础 桥墩与深基础桥墩一样，同样具有较好的抗震能力。 4）墩体结构形式不同，其抗震能力有很大差异。 我国铁路桥多采用石砌或混凝土的实体墩，少数采用如 薄壁钢筋混凝土圆形墩或其他截面形式的整体式桥墩。 震害资料表明，实体墩的震害较轻。
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7.2.3 抗震设计的原则和要求 《铁路抗规》规定：铁路工程抗震设计方案，应符 合下列原则： 1）选择基本烈度较低和对抗震有利的地段； 2）建筑物体形简单、自重轻、刚度和质量分布匀 称、重心低； 3）采用有利于提高结构整体性的连接方式； 4）应尽量采用延性较好的建筑材料； 5）位于设计烈度为8度、9度地震区的桥梁，宜采 用减震耗能支座，减小梁部结构产生的地震力； 6）技术上先进、经济上合理和便于修复加固。
7.3 地震作用和抗震验算要求
与建筑结构的抗震设计方法类似，桥梁结构的抗震 计算主要采用反应谱方法。下面就桥梁抗震计算的有关 规定、计算图式、计算公式进行介绍。 需要说明，《铁路抗规》和《公路抗规》所使用的 公式符号是不同的，与建筑抗震设计规范也不相同。为 便于读者掌握、使用这两部规范中的计算公式，本书中 沿用原规范中的符号，在学习时应注意区分。
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7.2.2 抗震设防标准 《铁路抗规》规定：建筑物的设计烈度，除国家有 特殊规定外，应采用所在地区的基本烈度；跨越铁路的 跨线桥、天桥等建筑物应按不低于该处铁路工程的设计 烈度进行抗震设计。 《公路抗规》规定：构造物一般应按基本烈度采取 抗震措施。对于高速公路和一级公路上的抗震重点工程， 可比基本烈度提高一度采取抗震措施，但基本烈度为9 度的地区，提高一度的抗震措施应专门研究；对于四级 公路上的一般工程，可不考虑或采用简易抗震措施。立 体交叉的跨线工程，其抗震设计不应低于线下工程的要 求。
第7章 桥梁抗震设计
本章要点 首先介绍了国内外桥梁的典型震害，总 结了桥梁震害的一般规律，介绍了桥梁抗震设防要求。 然后根据桥梁结构的震害主要集中于下部结构的特点， 重点介绍了基于反应谱分析的桥墩抗震设计方法，并对 桥台及支座的抗震计算作了简单介绍。最后详细列出了 规范中关于桥梁抗震措施的有关规定。
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（2）横桥向破坏型 铁路桥梁横桥向破坏以唐山地震中通坨线上最为突 出，9座桥中有7座发生横向移动，最大横移量达210厘 米，使一片梁坠入河中。梁的横向移动常伴随着支座锚 栓剪坏，横隔板开裂或断裂，严重者会导致横向落梁。
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7.1.3 桥墩震害特点 我国唐山与海城地震的震害特点是： 1）在实际发生的桥墩的震害中，大部分属于由桥 台滑移引起的推挤、落梁撞击所产生的次生灾害。而属 于桥墩本身及上部结构的地震惯性力所引起的墩身破坏 的例子很少。 2）桥梁的震害程度不仅受烈度的制约，而且地基 条件的好坏也直接影响桥梁的震害程度。特别是当地基 发生液化时，在很大程度上加重了桥梁的震害程度。
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7.1.4 上部结构的震害特点 从震害资料可以看出，梁一般是耐震的，其主要震 害是梁端撞裂、混凝土剥落及钢筋外露等。这些震害并 不影响到梁的承载力，震后也不难修复。但作为连接分 片式梁的横隔板却显得十分薄弱，地震时常出现隔板开 裂、剪断及梁片分离等震害现象。 从横隔板的震害分析可知，若排除桥台滑移所产生 的次生灾害，则隔板的破坏主要是由梁的横桥向振动引 起的，而墩与梁之间的相互作用常会加重隔板的破坏。 震害实例2对这种震害现象作了说明。
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7.2 抗震设防要求
7.2.1 抗震设防目标 与建筑结构抗震设计中采用的三水准二阶段的抗震 设计法有所不同，目前，我国桥梁抗震仍采用一次设计 法。铁路与公路工程的抗震设防目标如下。 《铁路工程抗震设计规范》GBJ111—87（以下简 称《铁路抗规》）的抗震目标为：经抗震设防后的铁路 工程，当遭受相当于基本烈度的地震影响时，Ⅰ、Ⅱ级 铁路的损坏部分稍加整修后即可正常使用；Ⅲ级铁路经 过短期抢修后即能恢复通车。
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7.1 震害及其分析
桥梁是铁路或公路跨越河流、山谷及其他障碍的建 筑物。桥梁的形式很多，从力学角度出发分为梁桥、拱 桥、刚架桥、悬索桥、斜张桥、组合体系桥等。 桥梁是交通运输工程的重要组成部分，桥梁在地震 时所遭受的震害，不仅造成经济上的巨大损失，而且还 会因中断交通，影响抗震救灾工作的顺利进行，导致严 重的社会后果。因此，地震区的桥梁还必须能够抗御地 震的袭击，以保障交通运输的畅通。
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（1）顺桥向破坏型 河岸滑移、桥头路堤下沉及桥台向河心滑移所引起 的震害，是桥梁震害中最普遍的现象，几乎是逢桥头必 沉。路堤下沉加大了台后土压力，加之地震力作用和地 基失效，推动桥台向河心滑移，压缩桥孔，并由此引起 了梁、支座及墩的一系列连锁破坏，诸如：梁端撞裂、 混凝土剥落、支座锚螺栓剪断、支座位移及脱落、落梁、 桥墩下沉及倾斜、断裂等。
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7.1.2 我国桥梁的一般震害规律 我国自1966年3月22日在邢台发生了7.2级地震后的 10年间，相继发生了十余次强烈地震。特别是1975年海 城地震和1976年唐山地震发生在人烟稠密和工业、交通 发达的地区，造成了人民生命财产的巨大损失。其中铁 路和公路桥梁所遭受的震害也是非常严重的。从实用的 抗震设计角度出发，将铁路桥梁的震害分为两大类型， 即顺桥向破坏型及横桥向破坏型。两种破坏类型及主要 特点为:
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7.1.1 国外桥梁震害简介 世界各国的强烈地震均对桥梁产生了不同程度的破 坏，为桥梁抗震设计提供了丰富的震害经验。 在日本，1923年关东地震（里氏7.9级），1946年 南海地震（8.1级），1948年福井地震（7.3级），1964 年新泻地震（7.5级），1968年十胜冲地震（7.9级）等 大震均对桥梁结构产生了严重震害。其震害都发生在桥 台、桥墩、大梁和支座方面。大致可分为以下三类： 1）由于支座的薄弱 2）由于下部结构的薄弱 3）由于地基的薄弱
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3）不同桥墩基础类型对桥墩的震害程度具有重要 影响，深基础（桩基础及沉井基础等）要优于浅埋的扩 大基础，而扩大基础桥墩的破坏绝大多数也是由于地基 丧失承载力所引起。当地基较好时，即便是扩大基础， 其破坏也是轻微的，或者可以说，稳定地基上的浅基础 桥墩与深基础桥墩一样，同样具有较好的抗震能力。 4）墩体结构形式不同，其抗震能力有很大差异。 我国铁路桥多采用石砌或混凝土的实体墩，少数采用如 薄壁钢筋混凝土圆形墩或其他截面形式的整体式桥墩。 震害资料表明，实体墩的震害较轻。
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7.2.3 抗震设计的原则和要求 《铁路抗规》规定：铁路工程抗震设计方案，应符 合下列原则： 1）选择基本烈度较低和对抗震有利的地段； 2）建筑物体形简单、自重轻、刚度和质量分布匀 称、重心低； 3）采用有利于提高结构整体性的连接方式； 4）应尽量采用延性较好的建筑材料； 5）位于设计烈度为8度、9度地震区的桥梁，宜采 用减震耗能支座，减小梁部结构产生的地震力； 6）技术上先进、经济上合理和便于修复加固。