桥梁抗震规范_范文大全

桥梁抗震规范

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【专家解析】桥梁抗震规范

【优秀范文】桥梁抗震规范

范文一:桥梁抗震规范的体会 投稿:杜蝒蝓

桥梁抗震规范的体会

A:能力保护设计的基本原理:

对于能力保护构件的设计与地震力已经没有关系了,这与《89规范》是个显著差别,能力保护构件在地震过程中一直要处于弹性范围内工作,而与能力保护构件相连的延性构件是允许出现塑性变形,这种情况下就要把延性构件能承受的最大抗力计算出来(这与地震力没有关系的,是构件本身的特性,延性构件在地震中达到这个最大的地震力后就会维持这个力不变,从而使与其相连的能力保护构件得到保护)依次推算每个能力保护构件需要的最大抗力,使其在最不利的情况下依然保持弹性。也就是被保护的构件与地震力已经没有关系了。

B:延性构件:

对于延性构件在E1地震作用下需要保持弹性,而在E2作用下可以进入塑性状态,所以E1作用的时候关心结构的强度,而在E2作用的时候关心结构的变形。注意E2计算的时候要注意如果用反应谱的时候要用截面有效刚度进行折减,用非线形时程分析的时候要用纤维单元或者弹塑性单元考虑材料非线形。

C:超强系数:

超强系数=结构的实际极限承载力/结构的设计承载力(采用材料强度标准值计算的结构承载力) 超强的原因很多,这里说明一点:〈〈混桥规〉〉中规定钢筋混凝土构件中结构的破坏标准是材料达到材料屈服强度,也就是的材料强度标准值,而我们实际采用的是材料强度的设计值,材料强度的设计值=材料强度标准值/分项系数。这是出现超强的一个原因。实际求解超强系数的时候结构的设计承载力是采用材料强度标准值的,所以需要注意。矩形截面容易求解。圆形截面可以通过圆形截面小程序采用逐步叠代的方法求解,只是需要修改其中的材料设计强度值。

D:8.1.5条与8.1.1.5条 约束混凝土与非约束混凝土的概念。 规范条为了使延性构件有足够的延性能力,故将提高约束混凝土区域作为一个限制条件,其中圆形箍筋内部全部是约束混凝土,而矩形截面的箍筋仅仅是交点处是约束混凝土,为了提高矩形截面的约束混凝土区域所以加了很多拉筋,目的是为了增加交点数量。保证约束混凝土区域。该条与圆形截面无关,因为圆形箍筋可以保证内部混凝土均为约束混凝土。但是在沿着构件的纵向,依然需要加密箍筋间距。

另外规范第8.1.2条规定塑性铰区体积含箍率最小为千分之四,对于直径较小的构件可以配螺旋钢筋,但是直径稍大,该条很难满足,就需要采用较密的环筋加拉筋的方式满足该要求。

E:规范5.1.1条 地震作用分量组合

总的设计最大地震作用效应组合E按照 该说法含糊不清。EX,EY,EZ指的是X,Y,Z方向的地震力在同一个方向产生的最大地震力,而不是X方向的地震力在X方向产生的最大地震力,Y方向的地震力在Y方向产生的最大地震力,Z方向的地震力在Z方向产生的最大地震力,然后叠加。

F:对于抗震结构的延性构件,以后不需要按照〈〈混桥规〉〉中验算其在偶然荷载作用下是否满足。因为〈〈混桥规〉〉中要求结构在任何情况都要保持弹性状态,而抗震结构中的延性构件允许出现塑性变形,这两者之间存在矛盾。按照新抗震规范为准。

G:规范11.2.1条规定了简支梁端部至台帽边缘的最小距离,对于连续梁或者其他大跨桥梁的边墩与引桥的衔接墩宽度一定要严格按照该规范执行,因为主桥与引桥之间的自振特性会有很大差别,在地震过程中他们之间会发生不一致振动,也就是主桥与引桥反向振动,更加容易落梁。这样会造成连续梁中间墩盖梁宽度比边墩盖梁宽度小的现象,会影响桥梁美观。同时结合汶川地震的震害,要限制做高垫石的请况出现,因为梁板实际是搭接在垫石上面,而梁板与垫石搭接长度很小,地震过程中梁板很容易从垫石上面脱落,如果高差很大,就会砸坏盖梁,引起落梁。

H:为什么取消综合影响系数

1)、6.9.1条提出了桥台的水平力计算方法,使用该条要注意肋板台可能导致前后桩出现轴向压力相差很大的现象,甚至出现拉力。

2)、6.8.3条明确提出来要对盖梁进行计算,为什么〈〈89规范〉〉不需要计算地震力作用下盖梁的承载力是否满足要求?

3)、曲线梁桥桥跨不宜过大,不宜采用单柱式桥墩。

该三条尤其应该注意,这就是新旧规范一个显著差异。原因如下:

〈〈89规范〉〉为了简化计算,对结构的地震力进行折减,也就是综合影响系数CZ,该系数在0.20~0.35之间,也就是对地震力折减1/3到1/5,同时认为如果弹性计算能满足要求,则该结构的塑性计算就满足要求。该削减的地震力导致设计人员很多误解的,比如盖梁等在水平地震力作用下影响很小,该条很不合理。而新规范的出现就消除了这个综合影响系数,这样弹性范围内的计算与塑性计算分开考虑。这样地震力明显比以前求出来的地震力要很多。很多因为综合影响系数导致的误解一定要调整一下。以前没有必要验算的构件都需要验算了。

I:6.1.6条规定了在E2地震作用下,延性构件的有效截面抗弯刚度采用了折减计算。该条是为了满足采用反应谱法计算而采用的一种简化方法。因为反应谱分析是线性分析,不能考虑材料非线性,所以采用一个折减的刚度进行考虑,结构依然是弹性分析。对于6.3.6条,对于要进行非线性时程分析的情况下,墩柱可采用钢筋混凝土梁柱单元或者纤维单元考虑结构的非线性,而不能直接采用折减的刚度,否则又是线性分析了。

MIDAS中指出,空间动力模型的建立,延性构件的抗弯刚度,在反应谱分析中要做相应的折减,而在时程分析中需要对可能进入塑性的构件运用弹塑性梁单元(分布铰或者纤维模型)或者用弯曲弹簧(集中铰)模拟。

J:规范7.3.4条抗剪计算中,李建中说圆形截面的b取圆的直径,不需要折减。量纲换算不对应,左面为KN,右面为10N,李建中说该量纲没有问题。我理解原因可能是该公式中的单位换算体现在0.1里面。

K:规范6.3.8条指出建立桥梁抗震计算模型的时候,应采用土弹簧模拟桩土共同作用

土弹簧模拟方法简述如下:

按照〈〈地规〉〉, m的单位是KN/m4,而土弹簧的刚度k=KN/m,

也就是 。(该m3就是土弹簧的位置距地面的距离*该处的有效面积,具体方式可以根据设计者对该参数的理解)

具体步骤:

C=my 求出覆盖层顶面(冲刷线)向下按不同土层绘出地基系数图,再计算土弹簧的位置相临单元的长度和之一半所覆盖的地基系数面积,最后用桩计算宽度乘以此面积,自己编制一个EXCEL表格可以方便求出各个位置的弹簧刚度。注意土的比例系数在地震这样的动力荷载作用下会增大2~3倍。

L:大部分桥梁横桥向都不是独柱墩,因此横桥向计算的时候一定要注意柱的轴力在时程分析中随着横向水平力的增加而剧烈变化,而轴力有影响结构的屈服特性,因此在横桥向计算的时候要慎重考虑这一条。因此横桥向计算时候塑性铰要采用状态P-M-M铰。

M:规范第7.1.4条中的重力式桥墩与桥台与7.3.2条规定的矮墩都是因为其没有延性, 而不会发生塑性变形。结构承受的地震力会一直增加到E2,但是重力式桥墩与桥台可只验算E1,而矮墩却需要验算E2。我认为这与两种结构组成材料有关,圬工材料截面已经很大,抗剪能力已经足够,没有必要验算E2。

N:对于桩柱式桥墩的计算,桩作为能力保护构件需要一直保持弹性,桩作为能力保护构件在柱达到极限承载力的时候依然要保持弹性,这就是为什么要乘以超强系数的原因,将柱按照材料强度标准值计算出来的抗弯承载力弯矩值扩大到极限承载力,桩顶力采用该值,然后经过m法进行扩大,保证桩一直处于弹性状态,但是这样的话,对于一桩一柱的结构桩柱的钢筋数量将会相差很大,在桩柱交接处如何进行构造处理避免刚度突变过快, 8.1.9条规定柱式桥墩和排架桥墩的截面变化处,宜作成坡度为2:1~3:1的喇叭形渐变截面或在截面变化处适当增加钢筋。

O:新规范的抗震计算就是允许延性构件出现较大的变形,从而利用结构刚度下降,周期延长,降低地震力。结构允许大变形的前提就是要给结构足够的限位与防落梁措施,这点该如何处理?

P:板边与挡块边缘的距离过去规定为2.5cm,按照这个规定,与现在抗震新规范的思想有些相悖,对于20m空心板桥,支座选用6.3cm,其橡胶层的厚度为4.5cm,也就是允许橡胶支座在E2时候发生4.5cm的变形,挡块的设计要求在E1的作用下挡块不发生破坏,但是在E2作用下, 挡块一定要发生破坏,因为采用板式橡胶支座的桥梁,混凝土挡块在地震中破坏,可以有效减小下部结构所受到的地震力。如果挡块与板边距离过近就会限制梁体的变位,过早的被撞坏,达不到设计目的。

Q:设计地震动功率谱 由于编制规范单位擅长该方法,所以加进去的。因为该方法可以由反应谱法代替,设计地震动功率谱可以不看的。

R:MIDAS中的注意事项:

1:振型组合的时候,当结构振型分布密集,互有耦连的时候建议采用CQC。

2:对于弹塑性梁单元而言,注意强度P-M铰与状态P-M-M铰的区别。 强度P-M铰承受的轴力仅仅考虑初始轴力,而状态P-M-M铰却是可以考虑变化轴力带来的影响。这在分析横桥向的时候要注意应用。 3:规范7.4.4 MIDAS抗震模块提供了一个小插件,可以直接拟合。

4:与7.4.8条要用到MIDAS里面的静力弹塑性模块(PUSHOVER模块)。

5:规范6.3.7条规定了板式橡胶支座的模拟,在MIDAS中可以应用弹性连接输入其中的弹性刚度。 6: MIDAS抗震模块不能输入新规范的反应谱,需要自己在EXCEL中算出来反应谱数据,拷入MIDAS中自己定义反应谱。

范文二:日本桥梁抗震设计规范 投稿:田悟悠

日本桥梁抗震设计规范--基础设计方法

【摘要】本文对世界主要的桥梁结构抗震设计规范基础部分的现状进行了概略的比较,着重介绍日本桥梁抗震设计规范中基础的设计方法,并指出了中国现行《公路工程抗震设计规范》基础部分中存在的一些不足。

关键词 桥梁 基础抗震设计 日本规范

一、引言

近十年来,世界相继发生了多次重大地震,1989年美国 Loma Prieta地震(M7.0)、1994年美国Northridge地震(M6.7)、1995年日本阪神地震(M7.2)、1999年土耳其伊比米特地震(M7.4)、1999年台湾集集地震(M7.6)等等。因此,专家们预测全球已进入一个新的地震活跃期。随着现代化城市人口的大量聚集和经济的高速发展,地震造成的损失越来越大。地震灾害不仅是大量地面构筑物和各种设施的破坏和倒塌,而且次生灾害中因交通及其他设施的毁坏造成的间接经济损失也十分巨大。以1995年日本版神地震为例,地震造成大量高速公路及高速铁路桥隧的毁坏,经济总损失高达1000亿美元。 近几次大地震造成的大量桥梁的破坏给了全世界桥梁抗震工作者惨痛的经验教训。各国研究机构纷纷重新对本国桥梁抗震规范进行反思,并进行了一系列的修订工作。日本1995年阪神地震后,对结构抗震的基本问题重新进行了大量的研究,并十分重视减振、耗能技术在结构抗震设计中的应用。桥梁、道路方面的抗震设计规范已经重新编写,并于1996年颁布实施。美国也相继在联邦公路局(FHWA)和加州交通部(CALTRANS)等的资助下开展了一系列的与桥梁抗震设计规范修订有关的研究工作,已经完成了ATC-18,ATC-32T和ATC-40等研究报告和技术指南。与旧规范相比,新规范或指南无论在设计思想,设计手法、设计程序和构造细节上都有很大的变化和深入。

中国现行《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)在80年代中期开始修订,于1989年正式发行。随着中国如年代经济起飞,交通事业迅猛发展,特别是高速公路兴建、跨越大江,大河的大跨桥梁、大型立交工程以及城市中大量高架桥的兴建,规范已大大不能适应。但是目前所有国内的桥梁设计,对抗震设计均在设计书上标明的参照规范即是《公路工程抗震设计规范》和《铁道工程抗震设计规范》。与国外如日本、美国的同类规范相比,中国现行《公路工程抗震设计规范》水准远落后于国外同类规范。若不进行改进,则必将给中国不少桥梁工程留下地震隐患。

本文主要介绍了各国桥梁抗震设计规范中基础部分的抗震设计。基础部分对全桥的地震响应以及墩柱力的分布均有非常重要的影响。基础设计不当会导致桥梁墩柱在地震中发生剪断、变形过大不能使用等等,有时甚至是桩在根部直接剪断破坏。基础设计需要考虑的方面除了基础形式的选择以外还包括抗弯强度、抗剪强度桩基础连接部分的细部构造、锚固构造等方面。本文首先对中、美、日、欧洲、新西兰五国或地区抗震设计规范中有关基础的部分进行了一般性的比较。笔者认为,相对而言中国的规范在基础抗震设计方面较为粗糙、可操作性不强。而日本规范在这方面作的最为细致,技术也较为先进。

因此,在随后的部分中详细介绍了日本抗震规范的基础设计方法。

二、主要国家桥梁抗震规范基础抗震设计的概况

本文将中国桥梁抗震规范与世界上的几种主要抗震规范(美国的AASHTO规范、Cal-tans规范、ATC32美国应用技术协会建议规范,新西兰规范NZ,欧洲规范EC8,日本规范JAPAN)进行基础抗震设计方面的比较,见表1。

从表1可以看出,中国桥梁抗震设计规范有关基础设计的部分十分笼统,只以若干定性的条款,从工程选址方面加以考虑,而对基础本身的抗震设计,特别是对于桩基础等轻型基础抗震设计重视不够。这方面,日本的桥梁抗震设计规范和准则规定得比较详细,是我们应当学乱之处。基于阪神地震的经验,地震后桥梁上部结构的修复和重建都比下部基础经济和省时、省力,因此桥梁基础的抗震能力的要求应比桥墩高。

三、日本桥梁基础抗震设计流程

四、日本桥粱基础抗震设计方法细节

1.按上述流程图,先用震度法设计。震度法基本概念是把设计水平震度

Kh乘以结构Kh的计算方法如下:

其中Cz--地区调节系数(见表2);

Kh0--设计水平震度的标准值(见表1)。

表1中的固有周期T计算方法如下:

其中, δ是把抗震设计所确定的地基面以上的下部结构质量的80%或100%和该下部结构所支承的上部结构质量的 100%之和作为外力施加到结构上在上部结构惯性力作用点位置发生的位移(见表3)。

2.用震度法设计以后,如果基础结构是桥台基础或者桥墩的扩大基础,不需要用地震时保有水平耐力法设计。这是因为设计桥台基础时,地震时动力压力的影响非常大,此外结构背面存在的主体也使结构不容易发生振劾。而对于扩大基础来说一般地基条件非常好,因此,地震时基础某些部位转动而产生非线变形可以消耗许多地震能量。

3.用地震时保有水平耐力法设计时,首先要判断基础水平耐力有没有超过桥墩的极限水平耐力。这是因为地震时保有水平耐力法的基本概念是尽量使地震时在桥墩而不是在基础出现的塑性铰。如果在基础出现塑性铰,发生损伤后,修复很困难。所以,我们要把基础的行为控制在屈服范围内。

如果基础水平耐力小于桥墩的极限水平耐力,则要判断桥墩在垂直于桥轴方向的抗震能力是不是足够大(按式(3))。因为如果桥墩在垂直于桥轴方向具有足够大的抗震能力(例如壁式桥墩),而且基础的塑性反应在容许范围以内,则基础的非线性行为能吸收大量的振动能量并且基础仍然是安全的。

桥墩的极限水平耐力Pu≥1.5KheW (3)

Khco--设计水平震度的标准值(见表4);

Cz--地区调节系数(见表2);

μa--容许塑性率(见表5,表6);

W-一等价质量( W=Wu十CpWp);

Wu--振动单位的上部结构质量;

Wp--振动单位的桥墩质量;

Cp--等价质量系数(剪断破坏时1.0,剪断破坏以外是0.5)。

4.桥墩的极限水平耐力满足Pu≥1.5KheW时,对基础塑性率进行对照检查。虽然基础的非线行为能吸收大量振动能量,但是对于有的基础部件来说,可能会遭受过大的损伤。所以要控制基础的反应塑性率,按如下要求:

μFR≤μFL (4)

式中μFR--基础反应塑性率(见表7);

μFL--基础反应塑性率的限度(见表8)。

5.发生液化时,要降低土质系数。随后的计算(对照和检查)同上述方法基本一致。

6.在地震时保有水平耐力法的流程中,最后是对基础水平位移、转角的对照和检查。要求是基础最大水平位移为40cm左右,基础最大容许转角为0.025rad左右。

五、结语

本文对世界主要的桥梁抗震设计规范的基础设计方法进行了一定的比较,主要介绍了日本桥梁抗震设计规范的基础设计方法。总的来说,日本的基础设计方法规定比较细致,相对而言,中国现行《公路工程抗震设计规范》的基础设计方法比较笼统,对于扩大基础和桩基础没有分开规定。这一点,在新规范制定时应予以重视。

参考文献

[1]C.Rojahn,R.Mayes,D.G.Anderson,J.Clerk,J.H.Hom,R.V.Nutt and M.J.O'Rourke,Seismic Design Criteria for Bridges and Other Highway Structures, Technical Report NCEER-97-0002, April 30, 1997

[2]日本道路协会,道路桥示方书.同解说:V耐震设计编,1996.8

[3]交通部公路规划设计院主编.公路工程抗震设计规范(JTJ004.89).北京:人民交通出版社,1990

[4]交通部公路规划设计院.公路工程抗震设计规范(JTJ004-89)条文说明.北京:人民交通出版社,1992

范文三:桥梁抗震设计规范现状 投稿:严舍舎

桥梁抗震设计规范的现状(一)

前言

我国现行《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)在80年代中期开始修订,于1989年正式发行。随着我国90年代经济起飞,交通事业迅猛发展,特别是高速公路的兴建、跨越大江、大河的大跨桥梁、大型立交工程以及城市中大量高架桥的兴建.规范已大大不能适应.但是目前所有国内的桥梁设计,对抗震设计均在设计书上标明的参照规范即是《公路工程抗震设计规范》和《铁道工程抗震设计规范入近十年来,1989年美国Loma Prieta地震(M7.0),一个中等强度地震导致了桥梁的破坏,这一后果告诫人们现代城市交通网络中断的危害性。1994年美国Northridge地震(M6.7),也是一个中等强度地震,造成洛杉矶市高速公路上多座桥梁崩坍,严重的交通中断造成巨大的经济损失.最近的日本Kobe地震(M7.2),同样是一个中等强度的地震,造成大量高速公路、高速铁路桥隧的破坏,使经济遭受巨大损失。如都以当时的币值为准,以上三次中等强度地震导致城市经济总损失分别为70、200、1500亿美元。

日本1995年限神地震后,对结构抗震的基本问题重新进行了大量的研究,并十分重视减振、耗能技术在结构抗震设计中的应用。桥梁、道路方面的抗震设计规范已经重新编写,并于1996年颁布实施:美国也相继在联邦公路局(FHWA)和加州交通部(CALTRANS)等的资助下开展了一系列的与桥梁抗震设计规范修订有关的研究工作,已经完成了ATC-18、ATC-32和ATC-40等研究报告和技术指南。与旧规范相比,新规范或指南无论在设计思想、设计手法、设计程序和构造细节上都有很大的变化和深入。相比之下我国现行《公路工程抗震设计规范》水准远落后于国外同类规范。若不进行改进,其后果必然是我国不少的桥梁工程将留下地震隐患。

我国管理部门已经认织到上述问题。建设部已委托同济大学士木工程防灾国家重点实验室范立础主编新编的《城市桥梁抗展设计规范》,由北京、天津、上海等四家市政工程设计研究院参编;上海市建委抗震办公室也委托同济大学土木工程防展国家重点实验室主编《上海城市桥梁抗震设计规范》。同时,交通部也着手修订《公路工程抗震设计规范》。本文的任务是对目前各国的桥梁抗震设计规范的使用和研究现状进行介绍和比较,探讨我国桥梁抗震设计规范的修订中的一些主要问题.

桥梁抗震设计的基本思想

结构抗震设计的基本思想和设计准则是制定规范的最重要之处,它决定了抗震设计要达到的目标、采用的设计地震动水平和地震反应的计算方法。因此这里首先介绍世界几本主要的桥梁抗震设计规范的基本设计思想。

当前主要地震国家桥梁抗震设计规范的基本思想和设计准则是:设计地震作用基本分为两个等级,都可归纳为功能设计地震和安全设计地震。虽然各规范使用的

名词不同,但其思想是基本一致的:功能设计地震具有较大的发生概率、安全设计地震具有很小的发生概率。在功能设计地震作用下,桥梁结构只允许发生十分轻微的破坏,不影响正常的交通,不经修复也可以继续使用;在安全设计地震的作用下,允许桥梁结构发生较大的破坏,但不允许发生整体破坏,如倒塌、落梁,欧洲规范对此规定得最为清楚、具体。比较起来,我国公路工程抗震设计规范仍在使用烈度概念,关于抗震设计的指导思想对于桥梁来说过于笼统。

各国桥梁抗震设计规范中虽然设定了两个水准,但在具体的设计程序上绝大多数仍坚持以安全设计地震为准的单一水平设计手法,并认为第一设计水准的要求自动满足。这种情况可能发生变化,ATC-32和日本即将出版的新的桥梁抗震设计规范都建议对两个设计地震动水准进行直接设计。这代表了桥梁结构抗震设计具体程序上的一个变动方问。

桥梁抗震设计规范的现状(三)

3.4 地震设计谱的阻尼修正

阻尼比是影响反应谱值一个重要参数。当结构阻尼比较小时,其变化会显著地改变反应谱值,从而影响结构所受地震力的大小。一般规范设计反应谱均以一个标准阻尼比值(通常取0.05)为基准,当结构主要振型的阻尼比偏离此标准值较多时,需要对设计反应谱进行修正。AASHTO、ATC-32、Caltrans和NZ规范不对反应谱进行阻尼修正,而EC-8、JAPAN和中国公路规范对设计谱进行阻尼修正。

实际上,规范反应谱是否需要进行阻尼调整与以下两件事有关:(1)所适用的结构。一般说来,不同材料建造的结构(如钢结构、混凝土结构),阻尼特性相差很大。若规范适用的范围广,则阻尼调整是必需的;(2)控制结构反应的振型数。结构计算依赖于阻尼的假定,阻尼假定导致不同振型有不同的阻尼比。若结构的反应由多个振型控制,则可能要求对阻尼比进行修正。美国规范(如Caltrans规范)规定只适用于钢筋混凝土结构的普通桥梁,因此材料阻尼基本相同。同时,这些桥梁结构的抗震设计重点在桥墩和基础,其地震反应主要由第一阶振型控制,高振型的贡献很小,因此通常采用单自由度体系模型进行动力计算,这样就无需进行反应谱的阻尼调整。即使采用多自由度体系计算模型,由于地震反应主要由第一振型控制,高振型阻尼比的变化导致的反应谱的修正对反应的最后预测结果影响甚小、因此从实际意义上说,可以不对反应谱进行阻尼调整;(3)特殊的阻尼元件。结构减隔震设计方法已经和即将写入各国的桥梁抗震设计规范。减、隔震元件的阻尼特性显著不同于结构的材料阻尼特性。有两个原因,第一,减隔震装置产生的阻尼是集中阻尼,而材料阻尼是分布阻尼;第二,减、隔震装置的阻尼比通常远高于材料的阻尼比。这种情况下显然要对反应谱值进行合理的修正,但如何修正尚待研究。1997年7月出版的“Caltrans抗震设计准则”提出了一个修正方法,但只针对位移反应的计算结果进行修正。

4.地震反应分析和计算方法

各国桥梁抗震设计规范采用的地震反应分析方法列于表4。可以看到,目前规范计算地震反应的方法有四种,即等效静力法、线性动力法、非线性静力法和非线性动力法。其中等效静力法和弹性动力法是目前规范中广泛应用的方法。非弹性静力分析方法主要是用来确定结构的倒塌机制和能力。ATC-32和Caltrans于1999年出版的桥梁抗震设计准则中引入这一方法,将来可能有的规范引入这一方法。各国规范对非弹性动力法用于桥梁抗震设计一股只有定性的指导性条款,而没有实施细则。这一方面是由于非弹性问题过于复杂,另一方面工程师在掌握这一方法方面还需要一定的准备和培训时间,在我国的桥梁设计部门、越来越多的研究生加入设计队伍、使用复杂分析方法的问题会逐步得到解决。

5.混凝土结构设计

国内外的公路桥梁绝大多数是钢筋混凝土结构,各国桥梁抗震设计规范也主要是针对这种桥梁结构编写的。表5列出了各国规范在钢筋混凝土构件设计方面的方法:

可以看到.美、欧、新西兰规范对很多设计的细节问题都给出具体的设计方法和要求,日本规范虽未给出配筋等具体设计细节,但给出了详细的混凝土构件允许和极限能力的分析方法,此法可以考虑混凝土、主筋及箍筋等的作用。相比之下,我国现行的《公路工程抗震设计规范》在这方面十分不足,亟待补充和改进。

6.约束和减隔震、耗能设计

约束装置的设计和使用已经写入各国的桥梁抗震设计规范,我国现行的《公路工程抗震设计规范》也有这方面的条款,见表6。减、隔震和耗能技术则是在近几年才开始进入桥梁结构抗震设计规范的。美、日、欧、新西兰规范中部有详略不同的条文规定.我国现行的《公路工程抗震设计规范》没有这方面的条款,是需要补充的一个方面。减、隔震和耗能技术虽然已经有几十年的研究历史,但其应用还处于起步阶段,相应的技术法规还不完善。以往这一技术在桥梁上的应用实例尚不多。日本在阪神地震后,在桥梁修复、加加固中应用较多,但实际效果如何还有待考验。

7.对我国城市桥梁抗震设计规范的建议

前面几节对我国与美、日、欧和新西兰等国的桥梁抗震设计规范进行了对比,总的来说,我国现行的《公路工程抗震设计规范》在设计思想、设计方法、构造措施和条文可执行性等方面显得落后许多。近十几年发生在世界各地的大地震给桥梁结构造成了重大破坏,同时也促进了桥梁抗震设计规范的修订工作。规范的修订主要参考了近十几年来的地震震害经验,同时借鉴了结构抗震研究领域的最新研究成果。概况起来,新规范的发展动向有以下几个方面:

(1)抗震设防标准。这是桥梁结构抗震设计的最基本问题。过去的几十年的时间里,研究者和工程师都提出分级抗震设防的原则:即小震不坏;中震发生有限的结构或非结构构件的破坏;大震发生严重的结构和非结构构件的破坏,但不产生严重的人员伤亡;而在可能袭击工程场地最严重的地震作用下,结构不倒塌。这些基本的结构性能目标今天被大多数的设计规程所采用。但传统的作法是,只针对单一的地震作用水平进行结构的抗震设计。现在的问题是针对每一个目标都结出相应的具体设计程序。这样一来,就需要对目前实际上还是单一水准强度抗震设计原则进行修订,采用多水准、多设防目标和多阶段的抗震设计原则。

(2)延性和位移设计:传统的桥梁抗震设计采用强度设计方法,即使考虑到延性和位移,也是通过强度指标间接地实现。现在人们越来越认识到了位移在桥梁结构抗震设计中的重要性,很多研究者和工程师建议在抗震设计中直接使用位移为设计参数,这样就将形成多参数抗震设计方法:在这方面,各种非弹性反应谱的研究和应用工作一直在进行。一些建筑结构抗震设计指南和准则已经引入了位移设计的概念和方法。

(3)减、隔震和耗能设计:桥梁结构减、隔震和耗能技术经过数十年的研究和开发后,已经逐渐进入实用阶段。未来桥梁结构的抗震设计规范应对这些技术在桥梁抗震设计中的应用作出具体、细致的规定。实际上, 日、美、欧、新西兰等主要地震国家的桥梁抗震设计规范已经引入相应的条款,我国新的《城市桥梁抗震设计规范》和即将修订的《公路工程抗震设计规范》也应有相应的章节规范这一技术的使用。应当注意,这一技术对桥梁的实际减震效果虽有少量的验证,但其减震规律变化和经济合理性都有待深入论证。

(4)构造细节。桥梁结构抗震设计中的许多问题目前还不能完全通过定量化方法加以解决。因此根据震害经验、概念设计和定性研究的结果提出构造细节方面的要求,对保证桥梁结构的抗震安全十分重要。美、欧等国家的桥梁结构抗震设计规范和准则都已十分重视这一点。我国现行的《公路工程抗震设计规范》在这方面明显不足,新编的《城市桥梁抗震设计规范》将特别注意这方面的问题。

(5)桥梁结构基础抗震设计。从历次大地震震害可以看出,基础破坏是导致桥梁结构地震破坏的主要原因之一。由于困难大,我国现行《公路工程抗震设计规范》以若干定性的条款,从工程选址方面加以考虑。今后应重视基础本身的抗震设计,特别是对于桩基础等。这方面,美国的桥梁抗震设计规范和准则规定得比较详细,是我们应当学习之处。基于阪神地震的经验,地震后桥梁上部结构的修复和重建都比下部基础经济和省时、省力,因此桥梁基础的抗震能力的要求应比桥墩高。

(6)规范条文的可操作性。

8.结语

首先对世界主要桥梁结构抗震设计规范的现状进行了较为详细的对比,指出了我国现行《公路工程抗震设计规范》中存在的一些缺点。同时还对国际上桥梁结构抗震设计规范的发展动向进行了总结,提出了编制我国新《城市桥梁抗震设计规范》的一些总的意见。观点和结论均是个人见解,文中的遗漏和错误之处,同行批评和指正。

日本桥梁抗震设计规范

新公路桥梁抗震设计细则讲解

现行桥梁抗震设计规范对超长多跨连续梁桥的适用性分析

范文四:国内外桥梁抗震规范比较 投稿:彭機橠

李永:国内外桥梁抗震规范比较

国内外桥梁抗震规范比较

李永

(新疆交通运输厅,乌鲁木齐830000)

摘要:桥梁的抗震能力很大一部分取决于桥梁的抗震设计,本文从桥梁抗震设计基本原理、设计准则和支座抗震设计等方

面对各国桥梁抗震规范进行比较,以帮助工程师提高对桥梁抗震规范的理解和理念。关键词:桥梁抗震设计;桥梁抗震规范;抗震设计基本原理;支座抗震设计中国分类号:U48

文献标识码:B

1前言

地震这一不可抗拒的自然灾害发生给各国人民造成了巨大的直接和间接损失。道路的保通是救援和减灾的关键,而桥梁又是道路交通的要塞,在地震中一旦发生破坏,将直接导致交通瘫痪。由此,必须重视桥梁的抗震能力。

通过对地震灾害中桥梁破坏的资料分析发现,引起桥梁震害的原因主要有:所发生的地震强度超过了抗震设防标准;桥梁场地对抗震不利,地震引起地基失效或地基变形;桥梁结构设计、施工错误;桥梁结构本身抗震能力不足。因此,桥梁抗震设计是一个很重要的因素。地震造成沉痛灾害也促使各国不断提高桥梁抗震设计方法和水平。本文将对国内外几个桥梁抗震设计规范,从抗震设计基本原理、设计准则和支座抗震设计等方面进行了对比分析,得出相关的结论。

梁(常规的板、梁、桁架或箱梁),抗震基于位移的方法设计。按照设计地震周期为1s时的谱加速度值,将桥梁分为A、B、C、D四类:A类桥梁只需满足最小支承长度、上下部结构间连接力的构造要求;B类桥梁除需满足相应的构造要求外,还要进行需求分析、验算及柱的剪切强度的设计;C类桥梁除需满足相应的构造要求外,还需要在识别其抗震体系的基础上进行需求分析,并用能力设计方法进行结构设计;D类桥梁除需满足相应的构造要求和识别其抗震体系、进行需求分析外,还要用pushover分析方法进行结构能力设计。2.2欧洲规范中桥梁抗震设计基本原理和设计准则

欧洲规范适用于由桥台或桥墩的弯曲能力来抵抗水平地震作用,也适用于拱桥、斜拉桥等,对跨径无限制,但不适用于悬索桥。

针对设计基准期内发生的地震,欧洲规范提出了两水准抗震设防目标:不倒塌要求,这对应于设计地震;限制破坏要求,通过设计延性耗能构件,当遭受高概率地震作用时,只发生极小的破坏,不影响交通。

欧洲规范为实现“不倒塌要求”给出了基于力和位移的两种验算方法。基于力的设计、可用于脆性结构和延性结构,采用线性方法分析结构地震反应;基于位移的设计只用于延性结构。

2.3日本规范中桥梁抗震设计基本原理和设计准则

日本规范适用于跨径200m以下的桥梁,为基于强度的抗震设计,采用三水准抗震设防,两阶段抗震设计。日本规范桥梁抗震性能目标等级如表1所示。

2各规范中桥梁抗震设计基本原理和设计准则

桥梁抗震设计的基本原理和设计准则是制定规范的基础,它决定了抗震设计要达到的目标、采用的设计地震动水平和地震反应的计算方法等。常采用的两种方法:基于力的方法,由反应谱法或者等效静力法分析;基于位移的方法,以位移作为地震破坏的衡量标准,允许结构在地震荷载的作用下发挥其必须的功能。

2.1AASHTO中桥梁抗震设计基本原理和设计准则

AASHTO适用于桥梁跨径不超过150m的普通桥

收稿日期:2015-05-16

作者简介:李永(1970-),男,新疆乌鲁木齐市人,主要从事科技管理、交通信息化等工作。

表1

日本规范桥梁抗震性能目标等级

2.4中国规范中桥梁抗震设计基本原理和设计准则

中国规范主要适用于单跨跨径不超过150m的混凝土梁桥、圬工或混凝土拱桥。对于斜拉桥、悬索桥、单跨跨径超过150m的特大跨径梁桥和拱桥,设计思想

表2

桥梁抗震设防类别

A类B类C类为基于位移的抗震设计,将单一的强度抗震设计修改为强度和变形双重控制。桥梁的抗震设防目标如表2所示。

各类桥梁的抗震设防目标

设防目标

不需修复或经简单修复

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

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

3支座的抗震设计及验算

桥梁支座在地震中的破坏可以分为正常使用、损伤发展、完全失效3个阶段,根据支座特性,各国规范对支座的抗震设计和安全验算作了相关规定。3.1AASHTO中支座抗震设计

对于普通标准桥梁,支座设置为可牺牲构件,采用工作荷载来设计支座及其细部结构。但是支座在地震作用下,要确定其能力和破坏模式,支座的细部构造要求易于检修,易于更换。3.2欧洲规范中支座抗震设计

1.0,且要求支座易于更换,连接结构作为设防的第2道

固定支座采用能力设计效应,但是q值不超过

变形。

3.3日本规范中支座抗震设计

将支座分为A、B两种型号支座。A型支座的设计地震力是通过地震系数法的设计水平力系数计算的惯性力,B型支座的设计地震力是通过延性设计法的等效水平力系数对应的水平力。并对容许应力强度做出了规定。当地震力的计算值在(1)式和(2)式所给定的上下限值时,对A、B型支座都要考虑到地震力。采用B型支座时,(2)式计算时有RU-0.3RD。RL和RU对向下的地震力取值为正。

2

RL=RD+R2HEQ+RVEQ

(1)(2)

防线。对于滑动支座的要求不妨碍设计地震位移量。橡胶支座的布置应满足:(1)对于单个支承,与施加的位移相一致,如果设计地震作用力由连接结构承担,橡胶支座仅抵抗非地震水平力;(2)所有的支承或者单个的支承,与阻尼器等联合起到(1)中的作用;(3)所有的支承,抵抗非地震和地震作用;(4)上述(1)、(2)中的橡胶支座要求能够抵抗设计地震作用下的最大剪切

式中:RL-支座向下反力,KPa;RD-上部结构产生的

2RU=RD-R2HEQ+RVEQ

支座静载反力,KPa;RHEQ-设计水平地震用于水平方的支座反力,KPa;KPa。RU-支座向下反力,3.4中国规范中支座抗震设计

向时支座反力,KPa;RVEQ-设计水平地震用于竖向时

规定了B、C类桥梁的支座验算。(下转第58页)

量提供更优质的服务。

参考文献

1GB/T230.1-2009,金属材料洛氏硬度试验第1部分:试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺).

2GB/T230.2-2002,金属材料洛氏硬度试验第2部分:试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)的校验与校准.

3G30乌鲁木齐绕城高速公路(东线)WRDX-3标锚具夹片检测报告(MJ)字第(2014-075)号.

4.2对比分析结论

通过以上2种不同试验方法的对比可以得出:夹片圆锥面的洛氏硬度试验检测比大端面的洛氏硬度试验检测更具有代表性,故本人认为选择圆锥面的洛氏硬度试验更为合理。

5结语

标准和规范是检测工作的依据,试验方法作为其中的重要内容应尽可能地细致和明确,以避免由于方法不同而造成检测结果的差异,以便能更好为施工质

􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔􀤔

(上接第54页)在E2地震作用下,按下列要求进行板式橡胶支座的抗震验算:

X支座厚度验算:∑t=X0

(1)除欧洲和日本桥梁抗震规范是基于强度设计外,其它规范都采用基于位移设计,以结构和构件的位

(3)(4)

移为验算指标,并对结构的性能目标有明确的规定,这体现了桥梁抗震设计的发展方向-基于性能的抗震设计。

(2)支座作为“牺牲单元”或“保险丝式单元”的概念并没有被提及或者推荐采用,设计时桥梁上、下部结构之间的连接仍按弹性进行设计。

参考文献

式中:t-支座厚度;X0-地震作用下水平向的位移;

支座抗滑稳定性验算:μdRbEhzb

Ehzb-支座的水平剪力。

抗震验算:

γ-水平变形剪切角;μd-摩擦系数;Rb-支座反力;

在E2地震作用下,应按下列要求进行盆式支座的活动盆式支座:X0Xmax

(5)(6)

1王克海.桥梁抗震研究(第二版)[M].北京:中国铁道出版社,2014.ed.,AmericanAssociationofStateHigh-wayandTransportationOfficials,Washington,式中:X0-地震作用下水平向的位移;Xmax-水平向的Emax-固定支座的最大水平力容许值。最大容许位移;

EhzbEmax固定盆式支座:

2AASHTO,StandardSpecificationsForHighwayBridges[S],16th

3日本道路协会.道路示方同解V耐震性能篇[S],2002.通出版社,2008.

4结论

论文对各规范中的抗震设计基本思想和设计准则及支座抗震设计进行阐述,比较后发现:

4JTG/TB02-01-2008,公路桥梁抗震设计细则[S].北京:人民交5范立础.桥梁延性抗震设计[M].北京:人民交通出版社,2001.

范文五:桥梁铁路抗震规范与公路抗震规范对比分析_张鹏 投稿:罗僯僰

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2010.s1.031

·标准规范·

桥梁铁路抗震规范与公路抗震规范对比分析

张 鹏

(中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043)

摘 要:2006年铁道部颁布的《铁路工程抗震设计规范》(GB50111—2006)和2008年交通运输部颁布的《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02—01—2008)是目前我国桥梁抗震设计依据的两部主要行业规范。本文从设计理念、设计方法、抗震措施等方面说明了现有铁路桥梁抗震规范与公路桥梁抗震规范的不同,分析了铁路桥梁抗震规范的优点和不足,对铁路桥梁抗震规范修订提出了一些看法和建议。关键词:桥梁;规范;对比;建议

中图分类号:U442.5+1;U442.5+5  文献标识码:A文章编号:1004-2954(2010)S1-0041-03

损失,桥梁作为交通的咽喉,其破坏造成交通中断引起的二次损失往往大于直接损失。图1为震后百花大桥

的俯视图。汶川地震对其后颁布的《公路桥梁抗震设计细则》产生了巨大影响,这本规范吸收了桥梁抗震领域世界范围内的最新成果,拓展和细化了桥梁减震抗震的设计理念和措施

1 概述

目前桥梁设计时参考的抗震规范主要有两部:2006年铁道部颁布的《铁路工程抗震设计规范》(GB50111—2006)和2008年交通运输部颁布的《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02—01—2008)。《铁路工程抗震设计规范》有关桥梁抗震设计方面的内容包含在第七章中,而《公路桥梁抗震设计细则》仅适用于桥梁抗震设计。

2008年5月的汶川地震造成了重大的人员物质

收稿日期:2010-03-12作者简介:张 鹏(1984—),男,助理工程师,2009年毕业于同济大学桥梁工程系桥梁与隧道工程专业,工学硕士。

图1 百花大桥倒塌俯视图

 

与《公路桥梁抗震设计细则》相比,《铁路工程抗

震设计规范》在有关桥梁抗震设计方面的内容具有一定的实用性,但在设计理念、设计方法、抗震措施等方面却有很大的局限性,需要进一步提高。本文在对比《公路桥梁抗震设计细则》的基础之上,分析了《铁路工程抗震设计规范》的优点和不足,对铁路桥梁抗震规范今后的修订提出了一些看法和建议。(注:文中铁路桥梁抗震规范指《铁路工程抗震设计规范》关于的水平,这也是我们监理项目部实施标准化管理的基本条件和重要保证。因此,通过现场观摩、培训学习、持续努力提高实施标准化管理的能力,层层分解管理责任,督促检查落实标准化管理细节,实现项目部标准化管理工作时时有监督、事事有落实。

监理项目部在实施标准化管理中,随着工程建设的不断推进,一些新情况、新矛盾、新问题不断出现,新技术、新工艺、新材料、新设备不断投入使用,迫切要求我们及时适应、不断创新、扎扎实实、一丝不苟地按照标准化要求认真去做,才能确保监理项目部标准化管理收到预期效果。参考文献:

[1] 上海铁路局.标准化监理站(铁路工程建设标准化管理丛书)

[M].北京:中国铁道出版社,2009.

[2] 铁建设[2009]154号,关于推进铁路建设标准化管理的实施意见

[S].

果达到标准”成为一种良性的发展趋势。

(2)夯实基础,筑牢平台。实施标准化管理,仅有好的标准、好的制度,没有现代化的管理手段作为支

撑,就很难实现项目部标准化管理的目标。专业化和信息化等现代管理手段,是全面实施标准化管理的重要基础和可靠平台。如果我们把基础打好了,使之与标准化管理的要求有机结合,监理项目部管理水平就会迈上一个新台阶。

(3)结合实际,因地制宜。在实施标准化管理工作中,我们结合本标段的实际情况,从本单位的管理理念、管理基础、人员素质、企业文化等入手,以创新的精神,务实的态度,编制适合自己、切实可行的标准化管理文件,以现场管理和过程控制为重点,注重抓好源头、抓好过程、抓好细节,循序渐进,均衡发展,真正把技术标准、管理标准、作业标准落实到现场。

(4)提升能力,落实责任。素质和责任决定工作

ILWA STAN DESIG(1)

41

·标准规范·

桥梁部分)

2 铁路桥梁抗震规范的优点

张 鹏—桥梁铁路抗震规范与公路抗震规范对比分析

表1 桥梁抗震设防类别适用范围

桥梁抗震设防类别

ABCD

适用范围

单跨跨径超过150m的特大桥

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、大桥三、四级公路上的中桥、小桥

《铁路工程抗震设计规范》提出了桥梁抗震设计的地震动水准,即:多遇地震、设计地震和罕遇地震,并且规定了在上述三种地震动水准下的三种抗震设防目标。这三种抗震设防目标分别为:

(1)性能要求Ⅰ,地震后桥梁不损坏或轻微损坏,能够保持其正常使用功能;结构处于弹性工作状态;

(2)性能要求Ⅱ,地震后桥梁可能损坏,经修补,短期内能恢复其正常使用功能;结构整体处于非弹性工作阶段;

(3)性能要求Ⅲ:地震后桥梁可能产生较大破坏,但不出现整体倒塌,经抢修后可限速通车;结构处于弹塑性工作阶段。在第七章《桥梁》一章中,从“一般规定”、“桥墩抗震分析方法”、“钢筋混凝土桥墩延性设计”、“支座与桥台”以及“抗震措施”5个方面,对桥梁抗震做了具体规定。

该规范的主编单位为原铁道第一勘察设计院(以下简称铁一院),其内容充分结合了铁一院建院五十多年来的工程实践和积累的资料,来源于勘察设计实践又反过来指导勘察设计实践,发挥了勘察设计单位作为主编的优越性,具有很强的实用性。3 铁路桥梁抗震规范的不足

《铁路工程抗震设计规范》自颁布以来,因其实用性较高,在铁路桥梁设计中得到广泛应用。但与《公路桥梁抗震设计细则》及国外发达国家桥梁抗震规范相比,仍然存在一定差距,需要进一步提高。主要表现在以下几个方面。

(1)基于桥梁抗震性能设计方面:《铁路工程抗震设计规范》虽然提出了3个性能要求,但却未能详细规定这3个性能要求的使用范围,过于笼统。对于特大桥和重要桥梁,应该保证在罕遇地震下桥梁抗震性能达到性能要求Ⅰ的目标;而对于小桥和非重要桥梁,可以适当降低要求,在罕遇地震下只要桥梁达到性能要求Ⅱ或Ⅲ的要求即可,这种对不同桥梁提出不同抗震性能要求的思想在学术界称为基于性能的桥梁抗震设计理念。在《公路桥梁抗震设计细则》中,桥梁抗震设防分为A、B、C和D四种类别,分别于对应4种情形,见表1。比如A类对应于单跨跨径超过150m的特大桥,D类对应于三四级公路上的中、小桥。这种方法细化了“大震不倒、中震可修、小震不坏”的理念,使得基于性能的抗震设计成为可能。

(2)有限元计算与分析方面铁路桥梁抗震7.2节“桥墩抗震分析方法”中提到的设计方法以反应谱理论为基础,以手算为计算分析手段。这种方法适用于

跨径小,结构形式简单的桥梁。近年来,桥梁的跨度越来越大,结构形式越来越复杂,对桥梁抗震性能的要求越来越高,使得该方法越来越难于满足工程设计要求,只能作为一种估算方法。随着计算机技术和有限元理论的发展,有限元软件逐渐应用于铁路桥梁抗震设计中。图2为采用大型有限元分析软件Midas建立的桥梁抗震分析模型。利用有限元做桥梁抗震设计,除了能够按照反应谱理论计算桥梁的抗震响应外,还能对桥梁进行时程分析、减隔震非线性分析、桩土相互作用分析和行波效应分析等。铁路抗震规范中有关有限元方法的论述较少,而公路抗震规范对有限元方法的应用条件、建模与分析原则、结构评价标准等方面均有较为详尽的论述,极大地提高了桥梁抗震计算分析的可靠性

图2 某大桥抗震分析模型

 

(3)桥梁减隔震措施方面。传统桥梁抗震设计是通过提高桥墩的刚度来“抗”震的,这种方法在提高桥墩承载力的同时,另一方面会产生更大的地震响应,地震响应增大反过来又必须增加桥墩的刚度,形成一种恶性循环,使得该方法的效果大为降低。近年来,桥梁减隔震的设计理念逐渐推广,目前在工程界已经应用的桥梁减隔震系统包括液体粘滞阻尼器、液体粘弹性阻尼器、金属摩擦摆、铅芯橡胶抗震支座和锁定装置等。图3为江阴长江大桥中应用的液体粘滞阻尼器。

这些阻尼器性能稳定,且在SAP2000和Midas等大型分析软件中均有对应的模拟模块,利用这些模块可以准确计算出配置减隔震体系后桥梁的地震响应,从而根据实际情况选择最优化的减隔震系统,进而降低地震对结构的破坏和工程造价。吉林松花江龙华7孔连续梁桥上的16个锁定装置可以将固定支座上的

[1]

水平剪力减少45.3%。

目前《铁路工程抗震设计规范》中,还没有桥梁减

AILWAYTANDA DESI 2010(增刊1)

张 鹏—桥梁铁路抗震规范与公路抗震规范对比分析

·标准规范

·

差距。为了吸收最新的国内外桥梁抗震研究成果和适应我国铁路事业的发展,提出以下建议。

(1)编写针对铁路桥梁抗震设计的《铁路桥梁抗震设计规范》。目前铁路桥梁设计所依据的《铁路工程抗震规范》,除了桥梁抗震设计的条文之外,还涉及线路、路基和隧道等结构,内容庞杂。就篇幅而言,该规范中有关桥梁抗震设计的论述仅有一章,占总篇幅

图3 江阴大桥阻尼器安装就位

的36.8%。多次震后调查表明,桥梁在地震中的破坏几率和程度远大于其他结构,并且桥梁抗震的理论、方法、手段和措施与其他结构相差较大,因此很有必要编写一本类似于《公路桥梁抗震设计细则》那样针对性强的《铁路桥梁抗震设计规范》。

(2)发挥高校和科研单位在新规范编写过程中的作用。现有《铁路工程抗震设计规范》的主编单位为铁一院,参编人员主要是来自设计院的同志。这样的人员构成有利于吸收设计一线的工程经验,所编写的规范具有很强的实用性,便于为广大设计人员掌握。但另一方面,设计院的同志主要从事设计工作,限于工作内容,深层次的理论研究不多,无法及时将桥梁抗震领域最新的研究成果纳入规范中。以上文提到的桥梁减隔震设计为例,目前此方面的研究已较为成熟,在国内外也已应用于许多实际工程之中,然而在《铁路工程抗震设计规范》中却未提及。因此需要铁道部或者国家相关部门组织更多的高校科研人员立项建立专业课题,融合科研人员和设计人员各自的优势,编写一本前瞻性强、实用性强和创新性强的《铁路桥梁抗震设计规范》。5 结论

与《公路桥梁抗震设计细则》相比,《铁路工程抗震设计规范》具有很强的实用性,但在基于桥梁抗震性能设计的理念、有限元计算与分析方法、桥梁减隔震措施和结构可靠度与极限状态设计方法等方面还有一定的差距。

为了吸收最新的国内外桥梁抗震研究成果和适应我国铁路事业的发展,在未来《铁路工程抗震设计规范》的修订中,应当发挥高校和科研单位的作用,编写一本融合针对性、实用性和前瞻性为一体的《铁路桥梁抗震设计规范》。参考文献:

[1] 陈永祁,耿瑞琦,马良喆.桥梁用液体粘滞阻尼器的减振设计和类

型选择[J].土木工程学报,2007(7).

[2] 钱冬生.谈谈中国的铁路桥设计规范[J].桥梁建设,2009(2).[3] 天津大学,同济大学,东南大学.混凝土结构[M].北京:中国建筑

工业出版社,1994.

[4] 中华人民共和国建设部.混凝土结构设计规范[S].北京:中国建

筑工业出版社,2002.

隔震设计方面的内容。而《公路桥梁抗震设计细则》中则从“一般规定”、“减隔震装置”、“建模原则与分析方法”、“性能要求与抗震验算”等几个方面做了详细

论述,为桥梁减隔震设计提供了依据。

(4)结构可靠度与极限状态设计法方面:《铁路工程抗震设计规范》作为铁路工程系列规范的一个重要组成体系,延续了按照容许应力法进行结构检算的基本思路。容许应力法是以荷载及其组合所产生应力不大于容许应力为安全准则,将结构构件的承载力降低某一个大于1的安全系数,使结构具有一定的安全储备。安全系数的确定很大程度上依赖于工程设计经验,超过上述限制,结构未必不安全,因此这种理念并不完全正确,并不能真正反映结构是否安全。在实际设计中,材料的容许应力比规范规定的还要小一些,往往是采用了一个比安全系数更为“安全”的系数。按照这样的设计理念,往往难于完全发挥材料性能,造成极大的浪费。

容许应力法是早期结构设计理论不成熟时采用的设计方法,近年来国内外设计理论有了很大发展,公路桥梁规范和建筑规范中均已采用基于可靠度理论的极限状态法。可靠度是结构完成其预定功能的概率

[3~4]

[2]

 

,没有绝对安全的结构,因此可靠度也就不能用

一个绝对的、不变的标准来衡量。在一定结构可靠度的基础上,将结构的安全性和耐久性用承载能力极限状态和正常使用极限状态分别评价。前者主要用于评价结构是否会丧失承载能力出现倒塌、屈服等状况,后者主要用于评价结构裂缝是否过大导致钢筋锈蚀严重而影响结构正常使用。对于不同的极限状态,在分析实测数据的基础上,对应不同的荷载,在其标准值的基础上乘以折减系数。这样就将容许应力法中的单一安全系数细化为不同状态下对应不同荷载的“安全系数”,提高了工程设计的安全性和经济性。4 建议

与《公路桥梁抗震细则》相比,虽然《铁路工程抗震规范》具有一定的实用性和先进性,但是在设计理念、分析方法、抗震措施和设计方法等方面还有很大的

ILWA STAN DESIG(1)

43

范文六:桥梁铁路抗震规范与公路抗震规范对比分析_张鹏 投稿:梁瞝瞞

#标准规范#

桥梁铁路抗震规范与公路抗震规范对比分析

张 鹏

(中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043)

摘 要:2006年铁道部颁布的5铁路工程抗震设计规范6(GB50111)2006)和2008年交通运输部颁布的5公路桥梁抗震设计细则6(JTG/TB02)01)2008)是目前我国桥梁抗震设计依据的两部主要行业规范。本文从设计理念、设计方法、抗震措施等方面说明了现有铁路桥梁抗震规范与公路桥梁抗震规范的不同,分析了铁路桥梁抗震规范的优点和不足,对铁路桥梁抗震规范修订提出了一些看法和建议。关键词:桥梁;规范;对比;建议

中图分类号:U44215+1;U44215+5 文献标识码:A文章编号:1004-2954(2010)S1-0041-03

损失,桥梁作为交通的咽喉,其破坏造成交通中断引起的二次损失往往大于直接损失。图1为震后百花大桥

的俯视图。汶川地震对其后颁布的5公路桥梁抗震设计细则6产生了巨大影响,这本规范吸收了桥梁抗震领域世界范围内的最新成果,拓展和细化了桥梁减震

抗震的设计理念和措施。

1 概述

目前桥梁设计时参考的抗震规范主要有两部:2006年铁道部颁布的5铁路工程抗震设计规范6(GB50111)2006)和2008年交通运输部颁布的5公路桥梁抗震设计细则6(JTG/TB02)01)2008)。5铁路工程抗震设计规范6有关桥梁抗震设计方面的内容包含在第七章中,而5公路桥梁抗震设计细则6仅适用于桥梁抗震设计。

2008年5月的汶川地震造成了重大的人员物质

收稿日期:2010-03-12

作者简介:张 鹏(1984)),男,助理工程师,2009年毕业于同济大学桥梁工程系桥梁与隧道工程专业,工学硕士。

图1 百花大桥倒塌俯视图

与5公路桥梁抗震设计细则6相比,5铁路工程抗

震设计规范6在有关桥梁抗震设计方面的内容具有一定的实用性,但在设计理念、设计方法、抗震措施等方面却有很大的局限性,需要进一步提高。本文在对比5公路桥梁抗震设计细则6的基础之上,分析了5铁路工程抗震设计规范6的优点和不足,对铁路桥梁抗震规范今后的修订提出了一些看法和建议。(注:文中铁路桥梁抗震规范指5铁路工程抗震设计规范6关于的水平,这也是我们监理项目部实施标准化管理的基本条件和重要保证。因此,通过现场观摩、培训学习、持续努力提高实施标准化管理的能力,层层分解管理责任,督促检查落实标准化管理细节,实现项目部标准化管理工作时时有监督、事事有落实。

监理项目部在实施标准化管理中,随着工程建设的不断推进,一些新情况、新矛盾、新问题不断出现,新技术、新工艺、新材料、新设备不断投入使用,迫切要求我们及时适应、不断创新、扎扎实实、一丝不苟地按照标准化要求认真去做,才能确保监理项目部标准化管理收到预期效果。参考文献:

[1] 上海铁路局.标准化监理站(铁路工程建设标准化管理丛书)

[M].北京:中国铁道出版社,2009.

[2] 铁建设[2009]154号,关于推进铁路建设标准化管理的实施意见

[S].

果达到标准0成为一种良性的发展趋势。

(2)夯实基础,筑牢平台。实施标准化管理,仅有好的标准、好的制度,没有现代化的管理手段作为支撑,就很难实现项目部标准化管理的目标。专业化和信息化等现代管理手段,是全面实施标准化管理的重要基础和可靠平台。如果我们把基础打好了,使之与标准化管理的要求有机结合,监理项目部管理水平就会迈上一个新台阶。

(3)结合实际,因地制宜。在实施标准化管理工作中,我们结合本标段的实际情况,从本单位的管理理念、管理基础、人员素质、企业文化等入手,以创新的精神,务实的态度,编制适合自己、切实可行的标准化管理文件,以现场管理和过程控制为重点,注重抓好源头、抓好过程、抓好细节,循序渐进,均衡发展,真正把技术标准、管理标准、作业标准落实到现场。

(4)提升能力,落实责任。素质和责任决定工作

RAILWAY STAN DESIGN 1)

41

#标准规范#

桥梁部分)

2 铁路桥梁抗震规范的优点

张 鹏)桥梁铁路抗震规范与公路抗震规范对比分析

表1 桥梁抗震设防类别适用范围

桥梁抗震设防类别

ABCD

适用范围

单跨跨径超过150m的特大桥

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、大桥三、四级公路上的中桥、小桥

5铁路工程抗震设计规范6提出了桥梁抗震设计的地震动水准,即:多遇地震、设计地震和罕遇地震,并

且规定了在上述三种地震动水准下的三种抗震设防目标。这三种抗震设防目标分别为:

(1)性能要求Ñ,地震后桥梁不损坏或轻微损坏,能够保持其正常使用功能;结构处于弹性工作状态;

(2)性能要求Ò,地震后桥梁可能损坏,经修补,短期内能恢复其正常使用功能;结构整体处于非弹性工作阶段;

(3)性能要求Ó:地震后桥梁可能产生较大破坏,但不出现整体倒塌,经抢修后可限速通车;结构处于弹塑性工作阶段。在第七章5桥梁6一章中,从/一般规定0、/桥墩抗震分析方法0、/钢筋混凝土桥墩延性设计0、/支座与桥台0以及/抗震措施05个方面,对桥梁抗震做了具体规定。

该规范的主编单位为原铁道第一勘察设计院(以下简称铁一院),其内容充分结合了铁一院建院五十多年来的工程实践和积累的资料,来源于勘察设计实践又反过来指导勘察设计实践,发挥了勘察设计单位作为主编的优越性,具有很强的实用性。3 铁路桥梁抗震规范的不足

5铁路工程抗震设计规范6自颁布以来,因其实用性较高,在铁路桥梁设计中得到广泛应用。但与5公路桥梁抗震设计细则6及国外发达国家桥梁抗震规范相比,仍然存在一定差距,需要进一步提高。主要表现在以下几个方面。

(1)基于桥梁抗震性能设计方面:5铁路工程抗震设计规范6虽然提出了3个性能要求,但却未能详细规定这3个性能要求的使用范围,过于笼统。对于特大桥和重要桥梁,应该保证在罕遇地震下桥梁抗震性能达到性能要求Ñ的目标;而对于小桥和非重要桥梁,可以适当降低要求,在罕遇地震下只要桥梁达到性能要求Ò或Ó的要求即可,这种对不同桥梁提出不同抗震性能要求的思想在学术界称为基于性能的桥梁抗震设计理念。在5公路桥梁抗震设计细则6中,桥梁抗震设防分为A、B、C和D四种类别,分别于对应4种情形,见表1。比如A类对应于单跨跨径超过150m的特大桥,D类对应于三四级公路上的中、小桥。这种方法细化了/大震不倒、中震可修、小震不坏0的理念,使得基于性能的抗震设计成为可能。

(2)有限元计算与分析方面铁路桥梁抗震712节/桥墩抗震分析方法0中提到的设计方法以反应谱理论为基础,以手算为计算分析手段。这种方法适用于跨径小,结构形式简单的桥梁。近年来,桥梁的跨度越来越大,结构形式越来越复杂,对桥梁抗震性能的要求越来越高,使得该方法越来越难于满足工程设计要求,只能作为一种估算方法。随着计算机技术和有限元理论的发展,有限元软件逐渐应用于铁路桥梁抗震设计中。图2为采用大型有限元分析软件Midas建立的桥梁抗震分析模型。利用有限元做桥梁抗震设计,除了能够按照反应谱理论计算桥梁的抗震响应外,还能对桥梁进行时程分析、减隔震非线性分析、桩土相互作用分析和行波效应分析等。铁路抗震规范中有关有限元方法的论述较少,而公路抗震规范对有限元方法的应用条件、建模与分析原则、结构评价标准等方面均有较为详尽的论述,极大地提高了桥梁抗震计算分析的可

靠性。

图2 某大桥抗震分析模型

(3)桥梁减隔震措施方面。传统桥梁抗震设计是通过提高桥墩的刚度来/抗0震的,这种方法在提高桥墩承载力的同时,另一方面会产生更大的地震响应,地震响应增大反过来又必须增加桥墩的刚度,形成一种恶性循环,使得该方法的效果大为降低。近年来,桥梁减隔震的设计理念逐渐推广,目前在工程界已经应用的桥梁减隔震系统包括液体粘滞阻尼器、液体粘弹性阻尼器、金属摩擦摆、铅芯橡胶抗震支座和锁定装置等。图3为江阴长江大桥中应用的液体粘滞阻尼器。

这些阻尼器性能稳定,且在SAP2000和Midas等大型分析软件中均有对应的模拟模块,利用这些模块可以准确计算出配置减隔震体系后桥梁的地震响应,从而根据实际情况选择最优化的减隔震系统,进而降低地震对结构的破坏和工程造价。吉林松花江龙华7孔连续梁桥上的16个锁定装置可以将固定支座上的

[1]

水平剪力减少4513%。

目前5铁路工程抗震设计规范6中,还没有桥梁减

ILWAY DARD DESIGN2010(增刊1)

张 鹏)桥梁铁路抗震规范与公路抗震规范对比分析

#标准规范

#

差距。为了吸收最新的国内外桥梁抗震研究成果和适应我国铁路事业的发展,提出以下建议。

(1)编写针对铁路桥梁抗震设计的5铁路桥梁抗震设计规范6。目前铁路桥梁设计所依据的5铁路工程抗震规范6,除了桥梁抗震设计的条文之外,还涉及线路、路基和隧道等结构,内容庞杂。就篇幅而言,该规范中有关桥梁抗震设计的论述仅有一章,占总篇幅

图3 江阴大桥阻尼器安装就位

的3618%。多次震后调查表明,桥梁在地震中的破坏几率和程度远大于其他结构,并且桥梁抗震的理论、方法、手段和措施与其他结构相差较大,因此很有必要编写一本类似于5公路桥梁抗震设计细则6那样针对性强的5铁路桥梁抗震设计规范6。

(2)发挥高校和科研单位在新规范编写过程中的作用。现有5铁路工程抗震设计规范6的主编单位为铁一院,参编人员主要是来自设计院的同志。这样的人员构成有利于吸收设计一线的工程经验,所编写的规范具有很强的实用性,便于为广大设计人员掌握。但另一方面,设计院的同志主要从事设计工作,限于工作内容,深层次的理论研究不多,无法及时将桥梁抗震领域最新的研究成果纳入规范中。以上文提到的桥梁减隔震设计为例,目前此方面的研究已较为成熟,在国内外也已应用于许多实际工程之中,然而在5铁路工程抗震设计规范6中却未提及。因此需要铁道部或者国家相关部门组织更多的高校科研人员立项建立专业课题,融合科研人员和设计人员各自的优势,编写一本前瞻性强、实用性强和创新性强的5铁路桥梁抗震设计规范6。5 结论

与5公路桥梁抗震设计细则6相比,5铁路工程抗震设计规范6具有很强的实用性,但在基于桥梁抗震性能设计的理念、有限元计算与分析方法、桥梁减隔震措施和结构可靠度与极限状态设计方法等方面还有一定的差距。

为了吸收最新的国内外桥梁抗震研究成果和适应我国铁路事业的发展,在未来5铁路工程抗震设计规范6的修订中,应当发挥高校和科研单位的作用,编写一本融合针对性、实用性和前瞻性为一体的5铁路桥梁抗震设计规范6。参考文献:

[1] 陈永祁,耿瑞琦,马良喆.桥梁用液体粘滞阻尼器的减振设计和类

型选择[J].土木工程学报,2007(7).

[2] 钱冬生.谈谈中国的铁路桥设计规范[J].桥梁建设,2009(2).[3] 天津大学,同济大学,东南大学.混凝土结构[M].北京:中国建筑

工业出版社,1994.

[4] 中华人民共和国建设部.混凝土结构设计规范[S].北京:中国建

筑工业出版社,2002.

隔震设计方面的内容。而5公路桥梁抗震设计细则6中则从/一般规定0、/减隔震装置0、/建模原则与分析方法0、/性能要求与抗震验算0等几个方面做了详细

论述,为桥梁减隔震设计提供了依据。

(4)结构可靠度与极限状态设计法方面:5铁路工程抗震设计规范6作为铁路工程系列规范的一个重要组成体系,延续了按照容许应力法进行结构检算的基本思路。容许应力法是以荷载及其组合所产生应力不大于容许应力为安全准则,将结构构件的承载力降低某一个大于1的安全系数,使结构具有一定的安全储备。安全系数的确定很大程度上依赖于工程设计经验,超过上述限制,结构未必不安全,因此这种理念并不完全正确,并不能真正反映结构是否安全。在实际设计中,材料的容许应力比规范规定的还要小一些,往往是采用了一个比安全系数更为/安全0的系数。按照这样的设计理念,往往难于完全发挥材料性能,造成极大的浪费。

容许应力法是早期结构设计理论不成熟时采用的设计方法,近年来国内外设计理论有了很大发展,公路桥梁规范和建筑规范中均已采用基于可靠度理论的极限状态法。可靠度是结构完成其预定功能的概率

[3~4]

[2]

,没有绝对安全的结构,因此可靠度也就不能用

一个绝对的、不变的标准来衡量。在一定结构可靠度的基础上,将结构的安全性和耐久性用承载能力极限状态和正常使用极限状态分别评价。前者主要用于评价结构是否会丧失承载能力出现倒塌、屈服等状况,后者主要用于评价结构裂缝是否过大导致钢筋锈蚀严重而影响结构正常使用。对于不同的极限状态,在分析实测数据的基础上,对应不同的荷载,在其标准值的基础上乘以折减系数。这样就将容许应力法中的单一安全系数细化为不同状态下对应不同荷载的/安全系数0,提高了工程设计的安全性和经济性。4 建议

与5公路桥梁抗震细则6相比,虽然5铁路工程抗震规范6具有一定的实用性和先进性,但是在设计理念、分析方法、抗震措施和设计方法等方面还有很大的

RAILWAY STAN DESIGN 1)

43

范文七:阪神地震后日本桥梁抗震设计规范的改订 投稿:罗妇妈

第29卷第1期

2001年1月同济大学学报10URNAt,OFTON嘲1UNIVERSITYV0l29No20(1jan

阪神地震后日本桥梁抗震设计规范的改订

孙利民,范立础

(同济大学桥梁’c程系,上海200092)

摘要:筒述了1995年阪神大地震后日本桥梁抗震工程领域的主要研究动向及热点课题,并介绍了日本桥梁抗

震设计规范的变迁及阪神地震后规范的改订情况,旨在帮助读者对日本该研究领域有一个概括性的丁解,为国

内的桥梁抗震研究和规范的编制改订工作提供参考和比较材料.并希望能以此促进中日两国抗震工程研究领域

的相互了解与交流.

关键词:阪神地震;抗震设计;规范改订

中圈分类号:U442.5+.5文献标识码:A文章编号:0253—374X(2001)Ol一0060—05

RevisionsofSeismicDesignCodesonBridgesinJapan

afterKobeEarthquake

SUNLi—min,FANLi—chu

(Departm∞tof酾d口Engineering.To嘲tUnlvet-ity,Shanghai200092.China)

Abstract:Thispaperreportedthe

revisionsofseismicrecentre.archtopicsonseismicengineeringofbridgesKobeearthquakein

toinJapan.Theintroducedmaddesignspecificationsforhighwaysafter1995wereespecially,forthepulposeofproviding

engineersinbridgeengineering.re{erencesandcomparat:1vemmerialsChineseresearchers

Keywords:Kobeearthquake;seismicdesign;revisionofdesignspecifications

日本为世界地震最多的国家之一,其包括桥梁在内的结构抗震研究一直走在世界的前列.1923年的关东大地震以来,日本的抗震工程研究取得了很大的成就,其结构抗震设计技术也达到r很高的水平1995年之前的二三十年里,日本发生的屡次大地震都极少因结构本身破坏而带来严重的人员伤亡或经济损失.然而,1995年1月17日的阪神大地震(正式名称为1995年兵库县南部地震)使房屋、桥梁等结构大量倒塌,直接或间接地造成6000余人的死亡及巨大的经济损失.

本文筒述了1995年阪神大地震后El本桥梁抗震工程领域的主要研究动向及热点课题,并介绍了日本桥梁抗震设计规范的变迁及阪神地震后规范的改订情况,旨在帮助读者对日本该研究领域有一个概括性的了解,为国内的桥梁抗震研究和规范编制改订工作提供参考和比较材料,并希望能以此促进中日两国抗震工程研究领域的相互了解与交流.文中对日本规范名称的翻译,为避免混淆,在不影响文意的前提下尽量使用了El本原文汉字.

1阪神地震后的桥梁抗震研究动向

日本阪神大地震时结构破坏的根本原因是由于发生于内陆部的都市直下型地震的震源浅、释放能量万方数据 收稿日期:2000—03—10

基金项目:国家教育部科学技术重点项目(99042)作者简介:孙利民(1963一),男,内蒙古包头市人,长江学者特聘教授

第l期孙利民,等:蔽神地震后日本桥粱抗震设计规范的政订

大,产生的地面加速度大大超过了日本抗震规范的设防标准,因而引起了结构的严重破坏.这次震灾给研究者带来许多新的研究课题纵观抗震工程发展的历史,每次引起严重灾害的大地震之后,抗震工程的理论和技术水平都要跨上一个台阶,这次阪神大地震后的情形也不例外.阪神地震后的五年中,日本桥梁抗震领域的研究热点可归结为以下几个方面.

1.1有关地震作用的研究

阪神大地震的地震力虽很大,但其发生概率却很低(约为1000年一次)如何合理地确定地震作用是抗震工程研究的出发点.目前日本主要有两种观点:①采用概率论的方法.②从地震工程学的观点出发.找出有可能发生地震的活断层,建立理论模型来预测断层的规模、滑动量、至结构物建设地点的距离等,从而估算出地震发生时可能引起的地震作用来用于设计.

1.2有关桥梁系统的整体抗震性能的研究

着眼于研究桥梁的结构形式;局部强度、刚度的分布;结构各部分之间的连接构件(如支座、伸缩缝等)的抗震性能;上部结构一基础一地基的相互作用等.

1.3有关延性抗震的研究

除研究如何保证结构具有足够的变形性能外,另一主要研究内容为结构的弹塑性地震反应分析方法,为设计提供手段和依据

1.4有关结构隔震及制振(震)研究

隔震研究在日本已有30年左右的历史,阪神地震的经验表明隔震设计的房屋和桥梁具有良好的抗震性能.阪神地震后,隔震设计也被越来越广泛地采用

1.5有关抗震设计理论的研究和设计方法的比较

阪神地震后公路及铁路桥梁抗震设计规范都作了大幅度修订【l,2J.一些研究者也把日本的规范和其它国家及地区如美国、新西兰、欧盟的规范作了比较¨J,目的是明确日本规范的相对位置和吸收他人之长.新规范中积极采用了上述几方面研究课题的成果,一些新的设计计算方法也得到了采用.

与设计理论相关的另一研究动向是有关“性能设计”的研究.1999年lO月改订的铁路桥抗震设计规范已部分实现r性能设计的思想据称,拟于2000年再次改订的公路桥抗震设计规范也将部分反映性能设计的思想

1.6有关断层位移引起的震害的研究

1999年发生的土耳其KOCAEI。1L4j及我国台湾地区集集Ⅲ5大地震的震害表明,直下型地震如震源浅的话,断层将直接露出地面并产生很大的地表位移那么,如何考虑跨越活断层的桥梁的抗震设计?以目前的抗震工程技术是否可能设计出既能抵抗断层位移引起的破坏又经济合理的桥梁?这些又成为土耳其和台湾地震后的最新研究课题

2日本公路桥梁抗震规范的变迁

如表1所示,纵观日本抗震设计规范的70余年变迁历史,每次引起桥梁严重破坏的大地震发生后,即促成一次规范的大的改订如1964年新泻地震后,规范增加了考虑地基液化的设计内容和防止落梁的构造措施1995年的阪神大地震后,明确了动力反应分析法和保有耐力法等设计验算方法,增加了隔震设计等内容.

3阪神地震后改订的日本新规范的主要内容

3.1桥梁抗震规范改订的背景

阪神犬地震发生后,作为应急措施,日本建设省于1995年2月27豇制定了《兵库县南部地震被害道路桥的复旧标准(案)》(“,日本运输省也于1995年7月制定了《有关新设铁道构造物的耐震设计的临时措施》和《即存铁道构造物的耐震补强紧急措施》等17,81,作为震后的修复、加固和新建桥梁等的临时万 方数据依据.Et本国土厅于1995ff-7月公布了《确保构造物设施耐震性能的基本思想》i9]作为政府的指导方针

同济大学学报第29卷

表1主要地震的公路桥震害形态与抗震设计法改订

Tab・1Mainearthquake出mm辨andrevisionsofseismicdesigncodes

日本土木学会也于1995年3月成立了“耐震基准等基本问题研究委员会”,1995年5月30只发表了《有关土术构造物的耐震基准等的提言》(称为第1次提言)¨…,1996年1月10日发表了《有关土木构造物耐震补强的第2次提言》¨”,以作为学术界的见解.新的公路桥抗震设计规范的改订,是在上述的政府部门、行政部门、学术界的有关方针和见解的指导下进行的.

3.2公路桥梁抗震设计规范【1996年12月改订)…

1996年12月制定的规范《道路桥示方书-同解说v.耐震设计篇》(以下简称为《新道示》)的主要改订内容如表1所示.其基本方针和改订要点介绍如下.

3.2.1基本方针[12]

(1)重要度与抗震性能要求

桥梁的抗震设计以确保针对桥梁的重要度而要求的抗震性能为目的桥梁的重要度分A,B两类,如表2所示.A类为一般重要桥梁,B类为特别重要桥梁在地震作用下,因重要度不同而对桥梁提出不同程度的抗震性能要求.特别重要的B类桥对抗震性能的要求要高于A类(见表3)

表2公路桥梁的盏要度

Tab.2Importanceofbridges

?:髯酬瑚:炼大地震cm㈣微损

通过调整极限状态的安金系数一慧iw瑚:觯驹部蜊1995年)和窖铂:变彤量米拄击l损伤程度

元致命损伤

万 方数据

第1期孙利民。等:舨神地震后I=J本拼梁抗震设计规范的改订

(2)地震作用

所考虑的地震作用分2级3类(见表4).第一级([^vel1,仅一类)为桥梁使用寿命期间发生概率较大的地震,新规范规定最大水平加速度反应谱(最)谱值为0.39(g为重力加速度)第二级(Level2)分为两类.第一类(T,pe1)为发生于大陆板边缘的地震(称为板块边界型地震,如1923年发生的关东大地震)第二类(Type2)为发生在板块内部断层的都市直下型地震(称为内陆直下型地震,如1995年的阪神大地震).这两类地震的强度和频谱特性有所不同,新规范中前者最大为lOg,后者最大为2

表4地震作用

Tab.4Earthquakelevelfordesign09

L…evel2.竺竺竺?:竺髓1板块边删快东大地震’无致命性损伤率小但强度根太的地震1讯2内陆直下型(阪神大地震)

(3)设计方法。’微损。麓:::髑谱珐

用于抗震设计和验算的主要有三种方法.①震度法:为弹性静力计算法.将水平地震动加速度峰值乘以结构的相应有效质量作为抗震设计的水平荷载,该方法用于第一级地震作用下的弹性设计②地震时保有水平耐力法(简称保耐法):亦为一种静力法,考虑结构的弹塑性变形能力,用能量一定准则折算出等效的弹性强度地震作用的考虑方式与震度法相同,但用于第二级地震作用下的设计和验算该方法多用于单墩桥等结构形式简单的桥梁的抗震设计③动力反应分析法:以时程反应分析为主的动力方法主要用于震度法和保耐法的设计结果的弹性和弹塑性验算.对于复杂结构也直接用于设计.

(4)整体抗震性能

对于场地条件或结构形式较为复杂的桥梁,新规范要求要特别考虑桥梁系统整体的抗震性能支座、防止落梁装置也作为主要结构构件来设计

3.2.2桥梁复杂程度与抗震设计、验算法的关系

以上介绍的三种设计验算方法因桥梁的复杂程度不同而选择使用(见表5)对于结构形式较为简单的桥梁(如单墩高架桥等可以简化为单自由度体系的桥梁),主要采用震度法和保耐法来分别引对第一级和第二级地震作用进行设计A本的大部分桥梁属于这一类如桥梁形式较为复杂,但仍适用于静力法的假设,则抗震设计仍使用震度法

分析方法加以验算,如有问题再对设计

加以修改对于斜拉桥、吊桥、拱桥等结

构形式较为复杂且已不适于静力方法假

定条件的桥梁,《新道示》要以动力反应

分析法直接进行设计,在确定初期断面

大小及配筋等时可以震度法和保耐法作

为参考.

3.2.3表5桥梁的复杂程度与设计、验算法Simulationmethodsforseismicdesign和保耐法,但要求设计结果用动力反应Tab・5上音B结构和基础的同步设计注:o为适用;一为不适用;△为确定构架断面时作为参考方法使用

改订前的规范只要求对上部结构(桥墩等)和基础单独进行设计,分别满足所要求的抗震性能即可但《新道示》明确了桥墩和桩基础的抗震强度的关系,原则要求桥墩的抗震强度要低于桩基础,以保汪大地震肘上部结构先于桩基发生塑性破坏,减轻上部结构的惯性力对桩基带来的负荷这一考虑主要基于阪神大地震的震灾经验地震后对桥梁上部结构的修复和重建,无论从金钱上和时间上都要小于基础为确保满足以上设计要求,《新道示》要求对上部结构和基础进行同步设计.据从事蹬计的工程人员反映,这一要求使实际设计的业务量增加不少

3.2.4隔震设计《新道示》新增加了隔震桥梁的有关设计规定,但在规定上仍偏于保守.和普通桥梁相比,在设计隔震万方数据 

同济大学学报第29卷

桥时,桥墩的变形性能将被减小一半,且因长周期化带来的地震作用的减低不能低于0.49(Level2)这样的规定主要是考虑黼震桥梁因隔震支座产生较大的位移,如和一般桥梁一样也允许桥墩有较大的塑性变形的话,整个桥梁体系将不够稳定.因此,对桥墩的变形量给予了限制,并给地震作用的减低定r下限目前,按现行的规范进行隔震设计,往往得不到更经济的设计结果反过来讲,只是相当于把桥梁的设计抗震性能提高了,这也是对《新道示》争论较大的问题之一.

4结语

在撰写本文之际,正逢1995年1月17日发生的阪神大地震第五周年.日本新闻媒体的集中报道叉唤起了人们已经淡忘了的对那场震灾的记忆.五年中,日本的抗震工程研究又取得了很大的进展,很多新的研究成果已反映到抗震设计和加固技术之中国家规模的综合性研究题目及国际性合作研究(以日美合作为多)仍在继续进行.日本政府已投资建造世界最大的振动台,完成后能再现阪神大地震,对实际大小的高架桥梁等结构加振进行破坏性振动实验人类为征服自然在不懈地努力.

致谢:作者感谢同济大学桥梁工程系王君杰副教授、日本长大公司沈赤博士、中国水利水电科学院王悔渡博十、日本铁道技术综合研究所罗休博士和西安公路大学刘健新教授对本文提出的宝贵意见及在本文准备过程中给干的帮助本研究爱剜国家教育部科学技术重点项目和“长江学者奖励计划”的资助,在此深表感谢

参考文献:

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●2开本铁j苴技术综合研究所铁道构造物等设计标准同解说,耐震设计[R].东束:日奉铁道技术综合研究所,1999

TANABETComparativeperfo瑚_lancesofseismic

in34

6designcodesforeonerelsestructures[M1Tokyo:ELSEVI隙.1999Js∽Relxa'tJscE.Reportonthe19991999K删d1JⅡlEarthquakeinTurkey[R].Tokyo:Js旺.1999OiltheEant,qo“cTaiwarl[RJTo}∞:JSCE,1999日本建设省兵库县南部地震道路桥震灾对策委员会.兵库县南部地震被害道路桥的复旧标准(案)[R]东京:LI率建设省兵侔县南部

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日本中央防火委员台确保构造物设施耐震性能的基本思想[R]东京:日术中央防灾委员会,1995.

9加日率七木学会耐震基准等基本问题研究蚕员会有关土木构造物的耐震基准等的提言[R]东京:H本十小学会耐震荩准等糕本问题

研究委员会,1995

¨H率七木学会耐震基准等基率同题研究委员会有关土木构造物的耐震补强的第2次提言[R]东京:日本土木学会耐震基准等基奉

问题研究委员会,1996

惶日本建设省土木研究所.毕成8年(1996年)道路桥示方书v耐震设计篇改lr概要【R]东京:B奉建设省土木研究所,t996万方数据 

范文八:国内外桥梁抗震设计规范的发展及对比研究 投稿:许眽眾

第9卷第4期2012年8月现代交通技术

ModernTransportationTechnologyVol.9No.4Aug.2012

国内外桥梁抗震设计规范的发展及对比研究

王莹,王灿

(长安大学公路学院,陕西西安710064)

摘要:通过对现有国内外桥梁抗震设计规范、设计技术标准及部分工程设计实例等的调研,介绍了国内外桥梁设防标准等。认为:不同国家的抗震设计规抗震设计规范的发展概况,并比较分析了各国抗震设防目标及分类、范在总体上有相似之处,然而由于各国国情不同,其规范条文具有明显的本国特点及区域特征,抗震设计理念及分析方法也存在着差异。我国现行规范虽对抗震设计提出了新的要求和标准,但与国际抗震设计水平仍有一定文章提出了对我国现行抗震设计规范修订具有参考意义的建议。距离。在综合对比的基础上,

关键词:桥梁工程;抗震设计;规范;比较分析中图分类号:U442.51

文献标识码:A

文章编号:1672-9889(2012)04-0031-04

DevelopmentandComparisonofDomesticandInternationalBridge

SeismicDesignSpecifications

WangYing,WangCan

(CollegeofHighway,Chang′anUniversity,Xi′an710064,China)

Abstract:Thispaperintroducesthedevelopmentofdomesticandforeignseismiccodeforbridges.Throughtheinvestigationofcurrentseismiccodeforbridges,relatedtechnologystandardandprojectdesignexamples,itstudiescontentandmethods,seismicfortificationtargetandclassification,fortificationstandard,specifictheevolutionprocess,

calculationmethodofvibrationisolationsandsoon.Itisconcludedthatseismiccodeofdifferentcountriesaresimilaringeneral,however,clausesvariesaccordingtodifferentnationalconditions,aswellasdesigningideaandanalyticapproach.InspiteofnewrequirementsandstandardsareputforwardinChina′sseismiccode,there′sstillsomedistancetointernationallevel.Incontrast,someproposalsarepresentwhichbereferencevaluetothereviseforChina′scurrentseismicdesigncode.

Keywords:bridgeengineering;seismicdesign;code;comparativeanalysis

我国开始实施《公路桥梁抗震2008-10-01起,

设计细则》,新规范总结了我国桥梁抗震设计方面的经验教训并借鉴了国外抗震设计规范的先进思想和方法,在整体抗震设防思想和设计方法上较旧规范有较大改进,大大提高了中国桥梁抗震设计能力。然而,我国幅员辽阔,地震区分布广泛,地质条件有着较大差异,又由于各地区经济水平发展不均衡,新规范并非十分完善。本文调研了国内外研究和技术标准的文献,其中国内主要相关技术标准、规范包括《公路桥梁抗震设计细则》(、《公路2008)工程抗震设计规范》(等。国外主要相关技术1989)标准、规范包括美国各州公路和运输工作者协会

(《美国公路桥梁设计规范》(、美国AASHTO)1994)(、以及欧加州《Caltrans桥梁抗震设计规范》2009)洲(日本(桥梁抗震设计规范等,对国内1996)1996)外规范的部分内容作了比较分析,给我国从事桥梁充工程抗震的设计和研究人员在以后的规范修订、实和优化中提供一些参考和借鉴。11.1

有关国家抗震设计规范发展简述中国抗震规范发展概况

我国修建的在役桥梁大多数是按照80年代中期修订的《公路工程抗震设计规范》(JTJ004—89)

来设计的,但随着我国公路桥梁的迅猛发展以及抗

作者简介:王莹(,女,山东曹县人,硕士研究生,研究方向为桥梁地震。1988-)

·32·

现代交通技术2012年

震技术的深入研究,旧规范已很难满足公路桥梁抗震设计的安全要求。2008-10-01,我国正式实施《公路桥梁抗震设计细则》((以下JTG/TB02-01—2008)简称《),代替了旧规范抗震设计中桥梁部08细则》

分作为公路桥梁行业推荐性标准。该规范总结了我国桥梁在抗震设计方面的经验教训,同时借鉴建筑设计以及国外主要地震国家抗震设计规范的先进思想和方法,在整体抗震设防思想和抗震设计方法上较旧规范都有较大的改进。1.2美国抗震规范发展概况

美国加利福尼亚州是著名的强震区,其桥梁抗震设计规范备受瞩目。近些年来,多次地震对美国桥梁产生了严重的破坏并严重危害了公共交通。这些桥梁在中等强度地震中的严重破坏暴露了加利福尼亚州桥梁抗震设计中的缺陷,美国在联邦公路局和加州交通部的支持下对桥梁抗震设计规范修订的相关问题进行了深入研究。1981年美国联邦公路局出版桥梁抗震设计指南》,经过不断的研究与修订,于了《

公路桥梁标准规范》(。1992年纳入美国《AASHTO)

《》于2009年最新修Caltrans抗震设计准则(1.5版)订,加州抗震设计规范采用先进的抗震设计思想和设计方法,在原来的基础上更注重细节。1.3日本抗震规范发展概况

日本地处亚欧板块与太平洋板块交界处,是世界上发生地震最多的地区之一。日本于1926年制定并正式实施了第1部与公路桥梁抗震相关的规范,在经历了1964年新潟地震后,1972年制定了

表1

桥梁抗震规范国

设防类别

AB

中国

CD

加州

单跨跨径超过150m的特大桥

《道路桥耐震设计指针·同解说》,该规范考虑了地基液化相关设计与防止落梁的构造措施,并于1990年进一步修订,规定了钢筋混凝土桥墩延性校核法、土的液化、动力反应分析和细部设计等。1995年发生的阪神地震使神户地区大部分桥梁遭受严重破坏,这次地震后日本对桥梁抗震设计重新进行了深入研究,在1996年重新修订规范,明确引入了抗震系数法和延性设计法双水准抗震设计。经过全面的调查与研究,日本对原规范进行重新修订,于2002年实施了日本现行的平成14年公路桥梁抗震设计规范———《道路示方书-V耐震设计篇》。1.4欧洲抗震规范发展概况

欧洲规范是工程领域中较有影响力和权威性的国际性规范。为使欧洲各国在土木工程设计方面达成一致,促进技术共同进步与欧洲工程市场的发展,建筑工程欧洲规范”,CEC于1990年开始制定“

并于2007年完成了规范的所有内容。目前,欧洲规

其中Eurocode8是关于结构抗范包括10部分内容,

其中第2部震的规范。Eurocode8包括6部分内容,

分是关于桥梁抗震的规范,现行的版本是2005版。(以下简称EC8_2)22.1

国内外桥梁抗震设计规范的比较

桥梁抗震设防类别

世界主要地震国家规范根据适用范围的不同对桥梁进行划分,同时分别对不同类别的桥梁在震后的要求作出规定。桥梁抗震设防类别详见表1。

地震作用折减方式及取值

桥梁抗震设防类别

E1地震E2地震作用下作用下1.0

1.7

适应范围

方式

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

0.43(0.5)1.3(1.7)

大桥150m的二级公路上的特大桥、抗震重要

二级公路上的中桥、小桥,单跨跨径不超过150m的三、四级公路上的特大性系数Ci

0.341.0

桥、人桥三、四级公路上的中桥、小桥

0.23

普通标跨度小于300英尺,轴承、隔震支座和阻尼器被视为非标准组件。土壤不容易

准桥梁液化的、横向扩展、被冲刷。桥梁系统横向纵向基本周期大于或等于0.7sA

除B类之外的桥梁

高速国道,都市高速道路,本州四国连接道路,一般国道的桥梁。防震害规划

地区的市县村连接道路,立交桥等重要桥梁非关键交通桥梁,采用重现期为475年的设计地震作用或50年的设计使用期被认为是不经济合理的

一般公路桥梁和铁路桥梁(Ⅰ类和Ⅲ之外的桥梁)

对维持交通通行非常重要的桥梁,特别是震后救灾的生命通道;设计试用期大于Ⅱ类的桥梁

地震作用基本值乘以地域修正系数

0.85

抗震性能系数q

1.01.3

日本

BⅠ

欧洲

ⅡⅢ

第4期王莹,等:国内外桥梁抗震设计规范的发展及对比研究

·33·

从表1可以看出,中国对桥梁等级的划分首先

是根据桥梁的单跨跨径,以150m为界,超过150m为最高设防类别,其次根据公路等级划分桥梁的抗震等级,对不同等级的桥梁制定不同的抗震设防目标;美国加州规范提出了标准桥梁的概念,对桥梁类别的划分考虑了桥梁构件、土壤液化以及桥梁基本周期,对符合要求的桥梁统一进行抗震设防;日本对桥梁的划分根据防震害地区交通路线桥梁在罕遇地震后,桥梁产生有限破坏,对地震频发地区的桥梁划分为高等级设防;欧洲对维持交通通行非常重要的桥梁,特别是震后救灾的生命通道划分为高设防等级,保证震后正常的交通通行,但较定性化,工程人员不易判断桥梁抗震设防分类。总体来

抗震救灾作用、说,各国规范都是根据结构重要性、

地震可能造成的经济损失和人员伤亡、修复的难易程度等对桥梁进行设防分类,但又都较定性化,缺乏考虑对震后救灾有较大影响的非结构性因素(如桥梁支撑通信、电、水和天然气等管线通过等)对抗震设防分类的影响,不利于基于性能抗震设计思想和方法的发展与实施。

表2

规范国

桥梁抗震设

地震区划分

防类别A、B、C、D

由抗震设防

烈度确定

设防等级二级

2.2地震作用的确定

《和EC8_2分别通过抗震重要性系数08细则》

而美国加州规范Ci和性能系数q将地震作用折减,

和日本规范都采用地震力折减的方式来确定地震作用的取值。为使不同类型结构的桥梁具有等同的抗震可靠度,EC8_2通过灵活地调整性能系数q和保证相关延性要求来实现;对于同一抗震设防类别《对所有结构采用了统一的抗的桥梁结构,08细则》震重要性系数Ci,其结果增大了延性结构抗震可靠度,且减小了脆性材料的结构抗震可靠度,这对实现不同结构类型桥梁的抗震可靠度的基本一致非常困难;地震力折减的一些概念和成果被广泛接受,以往震害经验给地震力折减提供基础,但却不能全面考虑地震力折减的各种因素且缺乏理论依周期以及桥梁工作实地环境据,结构类型和延性、等因素都对地震力折减的可靠度有较大影响。2.3

桥梁抗震设防标准

抗震设防标准是桥梁结构抗震设计的最基本的问题,表2较详细地列出了各国抗震设防标准。

桥梁抗震设防标准

性能准则

中国

在地震影响E1(多遇地震)作用下,各类桥梁均不损坏或不需修复可继续使用;在

地震影响E2(罕遇地震)作用下,A类桥梁不受损坏或不需修复可继续用,B、C类桥梁不致倒塌或产生严重结构损伤,经加固后可供维持应急交通使用在MCE作用下,桥梁可以发生大的损坏,但应出现在易于检测和维修的部位;在中小地震作用下,桥梁不发生大的损坏在大概率地震作用下,不损坏桥梁健全性,处于弹性状态;在小概率地震作用下,

修复后可马上使用,A类桥产生有限损伤,B类桥不产生致命损伤安全极限状态:在发生设计地震后,桥梁的一些部件允许相当程度的损坏,但桥

梁应保证结构的完整性和足够的残余抗力;允许在桥梁中指定的断面出现弯曲屈服;易于破坏的构件应在耗能作用下保证结构在震后有紧急交通的功能;使用极限状态:发生高概率的地震,设计地震用于耗能的构件应仅发生次要破坏,能维持正常交通或抢修后即可恢复交通

加州日本

普通桥梁、最大可信重要桥梁地震MCEA、B

地震荷载

二级二级

欧洲ⅠⅡⅢ

地震加

速度划分

二级

相对于已经废止的“中单一的抗震设89规范”防水准来说,《解决了单一抗震设防水准无08细则》

法保证桥梁具有令人满意的抗震效果的问题,具有重大意义。对比各国规范可以看出,目前国内外桥梁抗震设计规范的基本思想相似,大都采用两水准设防和两阶段的抗震设计原则。各国对“不倒塌要求”,其设防水准和设防目标基本相同,而对“限制破坏要求”,四者的设防目标基本相同,其设防水准略有差异,美国加州规范对标准桥梁采用一级设防,较中国B、并且对震后桥C类桥梁设防等级高,

梁的损坏部位提出要求;中国与日本都提出对桥梁在大概率与小概率地震作用下的破坏与继续通行的要求;欧洲规范从承载能力极限状态与正常使用极限状态出发,对桥梁在设计地震震后的残余抗力和通行能力提出要求,相比中国规范,欧洲规范在抗震性能要求方面更为具体,其规定了诸如采用结构的重要构件、次要构件等的破坏程度和破坏位置来标示各种地震后桥梁的工作状态。此外,国外主要地震国家划分地震区依据地震动参数和结构重要性系数,而我国采用的是烈度概念。烈度是基于

·34·

现代交通技术2012年

人类的观察行为和结构损伤对特定位置地震效果的定向测量,并且评定精度不高,在桥梁抗震设计上存在诸多问题。3结论

本文通过对比分析4个地震多发国家的桥梁抗震设计规范,得出以下结论:

(各国规范都是根据结构的重要性、抗震救1)

地震可能造成的经济损失和人员伤亡、修灾作用、

复的难易程度等对桥梁进行设防分类,分类理念相似然而又都根据各国地域的不同有着各自的特色,但总体都较定性化,且缺乏考虑非结构性因素对抗震设防分类的影响,对基于性能抗震设计思想和方法的发展与实施不利,欧洲、美国加州规范中其他非结构因素对桥梁地震的影响,对我国规范的修订有重大意义。

(2)4个地震国所采用的地震作用折减方式不

尽相同,EC8_2可通过灵活地调整性能系数q和保证相关延性要求来使不同类型结构的桥梁具有等同的抗震可靠度;《对同一设防类别下的所08细则》有结构采用了统一的抗震重要性系数Ci,这对要实现不同类型结构的抗震可靠度基本一致非常困难;

地震力折减的一些概念和成果被广泛接受,以往震害经验给地震力折减提供基础,但却不能全面考虑地震力折减的各种因素且缺乏理论依据,结构类型和延性、周期以及桥梁工作实地环境等因素都对地震力折减的可靠度有较大影响。

(3)4个地震多发国家的桥梁抗震设计规范的

基本思想相似,大都采用两水准设防和两阶段的抗震设计原则,各国对“不倒塌要求”,其设防水准和设防目标基本相同,而对“限制破坏要求”,四者的设防目标基本相同,但各国的设防水准却各有不同。美国加州规范中规定了桥梁可以发生损坏的部欧洲规范中对桥梁在设计地震震后的残余抗力位、

及构件等的破坏程度的规定均对我国桥梁抗震规范的修订有启示作用。

参考文献

[1]JTG/TB02-01—2008公路桥梁抗震设计细则[S].[2]CaltransseismiccriteriaChinaversion1.1[S].[日本道路协会.道路桥示方书·同解说[3]S].

[4]Eurocode8(Draft)structuresinSeismicRegion-Design[S].[范立础.桥梁抗震[同济大学出版社,5]M].上海:1997.[吴艳丽,汪贤伟,蒋伟.高架桥梁地震反应的简化计算分6]

:析[J].现代交通技术,2008,5(3)36-39.

(收稿日期:2012-03-23)

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(上接第30页)

仰拱上面采用C15片石混凝土回填后浇筑路面;

施工过程中采用分段跳马口开挖,每段开(4)

尽量减少对围岩的扰动;挖进尺均控制在2.5~3m,

(为了减少对交通的影响,在治理过程中只5)

另2个车道封闭交通。左半幅和右开放1个车道,

半幅仰拱的钢筋在中间车道底部处连接。

4.2整治效果

按照上述整治对策对该隧道进行了2012年初,

全面治理,经过近半年的运营,原有的病害症状已经完全消除了,衬砌及隧道路面状态均完好,达到了病害治理的效果。5结语

从治理以来的效果来看,本次采用钻孔取芯的方法可行,对隧道病害的判断准确,采取的治理措施可行,对类似工程具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]JTGF80/1—2004公路工程质量检验评定标准[S].[2]JTGH12—2003公路隧道养护技术规范[S].[关宝树.隧道工程维修管理要点集[人民交通出3]M].北京:版社,2004.[何川,佘健.高速公路隧道维修与加固[人民交4]M].北京:

通出版社,2006.[林志,程崇国,李勇.公路隧道沥青复合式路面防排水技5]

术研究[:J].公路交通技术,2008(6)103-108.

(收稿日期:2011-12-31)

图4隧道病害区域加固设计

范文九:桥梁抗震设计规范中场地划分对比研究 投稿:吴蛋蛌

摘要: 对比了中、美、欧和加拿大等桥梁抗震设计规范中关于场地类型的划分,对场地划分的参数、类型以及各个参数的含义和计算进行了分析,为中外桥梁设计人员和岩土工程师等提供参考。   Abstract: The paper compared the site division of bridge seismic design in China, the United States, Europe and Canada, and analyzes the parameter and type, and the meaning and calculating of each parameter and each type, providing reference for bridge designers and geotechnical engineers in China and abroad.   关键词: 桥梁抗震设计规范;场地划分   Key words: code for seismic design of bridges;site division   中图分类号:U442.5+9 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)19-0301-02   1 概述   桥梁抗震设计在铁路设计中占有举足轻重的地位。在各国的桥梁抗震设计规范中,均考虑了场地条件对设计地震动参数的影响。本文通过对比研究《铁路工程抗震设计规范》[1](以下简称铁路规范)、《AASHTO LRFD Bridge Design Specifications》[2](以下简称AASHTO规范)、《Seismic Design Criteria Version 1.4》[3](以下简称Caltrans 准则)、《Canadian Highway Bridge Design Code》[4](以下简称加拿大规范)等桥梁抗震设计规范,发现各个规范中对场地划分类型的数量、场地划分所用的参数不尽相同,现做以下对比研究,以作中外桥梁设计人员和岩土工程师等参考。   2 各规范分述   2.1 铁路规范[1] 铁路规范中,首先依据剪切波速值Vs进行对场地土的类型进行划分,见表1;然后对多层土场地按照其等效剪切波速Vsm值进行场地类别划分,见表2。等效剪切波速Vsm按式(1)计算:   Vsm=H/■■ (1)   式中:Vsm——计算深度内的土层等效剪切波速(m/s);   H——计算深度(m),应取地面或一般冲刷线以下25m,并不得小于基础底面以下10m;   hi——计算深度内第i土层的厚度(m);   Vsi——第i土层的剪切波速(m/s);   n——计算深度内土层数。   2.2 AASHTO规范[2] AASHTO规范中将场地划分为四类:   ①如果土层剖面是由任何性质的岩石组成,或者土层剖面中有埋深小于60 000mm的硬土且岩石上覆层是稳定的砂、砾石或硬粘土层时,该场地为Ⅰ类土层剖面(soil profile),Ⅰ类土层剖面的剪切波速大于765m/s;   ②如果土层剖面中有硬粘性土或深层无粘性土,埋深超过60 000mm,且岩石上覆层为稳定的砂、砾石或硬粘土层时,该场地为Ⅱ类土层剖面;   ③如果土层剖面中有软至中等硬度的粘土和砂,深度大于9000mm;或软至中等硬度的粘土,有或没有砂或其它无粘性土的中间夹层,该场地为Ⅲ类土层剖面;   ④如果土层剖面为软粘土或粉土,深度大于12000mm,该场地为Ⅳ类土层剖面。Ⅳ类土层剖面的剪切波速小于152m/s,可含有松散的天然沉积层或人工非工程回填土。   2.3 Caltrans 准则[3] Caltrans 准则将场地划分为六类,见表3,其中F类场地需要专门研究。   2.4 加拿大规范[4] 加拿大规范中将场地划分为四类:   1)如果土层符合下列条件之一,即为Ⅰ类土层剖面(soil profile):   (a)由任何性质的岩石组成(其特点是剪切波速大于750m/s,或其它合适的分类形式);   (b)硬土埋深小于60m,且岩石上覆层是稳定的砂、砾石或硬粘土层。   2)如果土层剖面中有硬粘土或深层无粘性土,埋深超过60m,且岩石上覆层为稳定的砂、砾石或硬粘土层时,该场地为Ⅱ类土层剖面;   3)如果土层剖面中有软至中等硬度的粘土和砂,深度大于9m;或软至中等硬度的粘土,有或没有砂或其它无粘性土的中间夹层,该场地为Ⅲ类土层剖面;   4)如果土层剖面为软粘土或粉土,深度大于12m,该场地为Ⅳ类土层剖面。Ⅳ类土层剖面的剪切波速小于150m/s,可含有松散的天然沉积层或非工程回填土。   3 对比分析   通过对比可以看出:   1)各个规范关于场地类型划分的参数主要是场地土剪切波速,都考虑了场地覆盖土层厚度对场地地震效应的影响;   2)Caltrans准则中,除了上述参数外还可参考标准贯入击数、不排水抗剪强度和塑性指数及含水量等参数,而中国的铁路规范则可以参考地基土层的基本承载力值;   3)加拿大规范与AASHTO规范对场地的划分基本相同,只在Ⅰ、Ⅳ土层剖面的剪切波速的分界值有细小差别;   4)中国铁路规范与AASHTO规范及加拿大规范相同,将场地类型分为四类;而Caltrans准则则将场地分为了五类,并列出了需要特别研究的场地类型。   4 结论   通过上述对比不难发现,Caltrans准则较之中国铁路规范,对场地划分比较细,考虑的场地情况类型比较全,而且可用的分类参数也较多,使用起来较为方便。对于已经熟悉国内规范的国内技术人员,若进军欧美等发达国家的公路、铁路设计承包市场,应尽快研究、熟悉和使用这些设计规范。   参考文献:   [1]GB 50111-2006 铁路工程抗震设计规范(2009年版)[S].   [2]AASHTO. AASHTO LRFD Bridge Design Specifications [S]. Washington D.C. 2007.   [3]Caltrans, Seismic Design Criteria, Version 1.4 [S]. Sacramento, California. 2006.   [4]CSA International. National Standard of Canada CAN/CSA-S6-00.Canadian Highway Bridge Design Code. Section 4: Seismic Design[S]. Toronto, 2000.

范文十:结合新抗震规范实际桥梁设计详解 投稿:孟羠羡

北京迈达斯技术有限公司

1新规范桥梁抗震设计详解

一、桥梁构造、材料概况

3

一、桥梁构造、材料概况

材料

¾混凝土

主梁采用JTG04(RC)规范的C50混凝土

桥墩采用JTG04(RC)规范的C40混凝土

¾钢材

采用JTG04(S)规范,在数据库中选Strand1860荷载

¾恒荷载

自重,在程序中按自重输入,由程序自动计算

4

一、桥梁构造、材料概况

¾预应力

钢束(φ15.2 mm×31)

截面面积: Au = 4340 mm2

孔道直径:孔道直径: 130 mm130mm

钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛)

超张拉(开)

预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1860N/mm^2

预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25

管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:1.5e-006(1/mm)

锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值:

开始点:6mm

结束点:6mm

张拉力:抗拉强度标准值的75%,张拉控制应力1395MPa

5

二、桥梁场地概况

该桥位于某7度区二级公路上,水平向基本地震加速度值0.15g。按《中国地震动反应谱特征周期区划图》查的场地特征周期为:0.4s。经现场勘察测得场地土质和剪切波速如下:

6

三、基本参数确定

¾1、判别桥梁类型:

二级公路大桥,故该桥为B类桥梁。

7

三、基本参数确定

¾2、确定设防烈度:

在7度区,按8度设防

8

四、场地类别四、场地类别确定确定

¾3、确定土层平均剪切波速:

土层平均剪切波速为:209.8m/s

9

四、场地类别四、场地类别确定确定

¾4、确定工程场地覆盖层厚度:

按此条规范确认为:11.5m。

10

四、场地类别四、场地类别确定确定

¾5、确定场地类别:

查得场地类别为Ⅱ类场地

11

五、液化判别

¾6、根据土质判断是否需要抗液化措施:

判别地基不液化,不需

进行抗液化措施。

12

E1地震作用下抗震分析步骤震作震

析步

13

¾7、确定桥梁类型:

确定为规则桥梁

14

¾8、确定分析方法:

采用MM法。

15

E1地震反应谱的确定E1地震反应谱的确定

16

E1地震反应谱的确定E1地震反应谱的确定

¾9、确定重要性系数Ci:

得该桥在E1地震作用下重要性系数为

Ci=0.43,在E2地震作用下重要性系数

为Ci=1.3

E1地震反应谱的确定E1地震反应谱的确定

¾10、根据基本烈度(非设防烈度)确定场地系数Cs

C=1.0

18

E1地震反应谱的确定E1地震反应谱的确定

¾11、确定设计基本地震动加速度峰值A:

在设防烈度8度区,A值取为0.3g

19

E1地震反应谱的确定E1地震反应谱的确定

¾12、调整设计加速度反应谱特征周期Tg

Tg调整后为:=0.4s

20

E1地震反应谱的确定E1地震反应谱的确定

¾13、对阻尼比为0.05的标准反应谱进行修正

阻尼比为:0.05,计算阻

尼调整系数得Cd=1

21

E1地震反应谱的确定E1地震反应谱的确定

¾14、生成反应谱

22

空间动力分析模型的建立空间动力分析模型的建立

----参见规范----参见规范6.36.3

与静力分析模型的区别:不在精细地模拟,而重点是要真实、准确地反映结构质量、结构及构件刚度、结构阻尼及边界条件。

质量

刚度

模型

阻尼

边界条件

23

空间动力分析模型的建立

----参见规范----参见规范6.36.3

质量:

¾1、将建立的模型进行质量转换。

集中质量法:一般梁桥选择,计

算省时,不能考虑扭转振型。

一致质量法:通用,耗时,可以

考虑扭转振型。

¾2、将二期等反映铺装的荷载转

换成质量。

¾3、对于没用荷载表示的附属构

件,如路灯等,可在节点上施

加相应的质量块。路灯质量转换

24

空间动力分析模型的建立

----参见规范----参见规范6.36.3

刚度:

¾构件刚度在地震来往复作用下一般会降低,理论上应使用各个构件的相对动刚度,但选择静刚度满足工程要求。阻尼:一般使用阻尼比ξ来反应整个桥梁的全部阻尼。¾1、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土梁桥阻尼比一般选择ξ=0.05¾2、钢桥阻尼比一般选择ξ=0.02

¾3、钢混结合梁桥分别定义钢构件组组阻尼比、混凝土构件组组阻尼比,程序计算各阶振型阻尼比:

¾4、钢混叠合梁桥可使用介于0.02-0.05之间的阻尼比如:0.04

25

空间动力分析模型的建立空间动力分析模型的建立

----参见规范----参见规范6.36.3

边界条件:各个连接构件(支座、伸

缩缝)及地基刚度的正确模拟。

¾支座:

9普通板式橡胶支座:弹性连接输入刚度。9固定盆式支座:主从约束或弹性连接。9活动盆式支座:理想弹塑性连接单元。9滑板支座:双线性连接单元。

9摩擦摆隔震支座、钢阻尼器、液体

阻尼器:程序专门的模拟单元。

26

空间动力分析模型的建立空间动力分析模型的建立

----参见规范----参见规范6.36.3

¾地基刚度的模拟:

9在墩低加上弹簧支承,算出各个方向上的弹簧刚度。9真实模拟桩基础,利用土弹簧准确模拟土对桩的水平侧向力、竖向摩阻力。一般可用表征土介质弹性的“M”法。

27

自振特性分析

¾桥梁参与组合计算的振型阶数的确定

9两种方法确定结构自振特性:特征值求解和利兹向量求解。

为了快速满足规范6.4.3,经常会用利兹向量法来计算参与组合计算的振型。

28

振型组合方法的确定

¾SRSS法和CQC法:

9根据规范6.4.3,有SRSS法和C

QC法以供选择。

当结构振型分布密集,互有耦

联时,推荐用CQC。

29

地震作用分量组合的确定

根据规范5.1.1,该直线桥只需考虑顺桥向X和横桥向Y的地震作用。

30

地震主动土压力

桥台高4 m,台背宽10 m,侧宽3 ,土的容重m

为20kN/m3,土的内摩擦角为:φ=43o

根据规范5.5.2,土压力分布力41.17kN/m,本例转化成集中力台背为:412 。侧向为:124kNkN

31

地震动水压力

一般冲刷线算起的水深为:5m。

水的容重为:10kN/m3,

根据规范5.5.3,地震动水压力为0.92kN

32

强度验算

按现行的公路桥涵设计规范相应的规范验算桥墩的抗弯强度

33

E2地震作用下抗震分析步骤震作震

析步

34

¾1、确定分析方法:

采用MM法或NTH法。

35

MM法MM法

¾2、E2反应谱的确定

步骤与E1反应谱的确定相同,但需注意系数C

作用下反应谱如下。i的取值不同,其他参数相同,得E2地震

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MM法MM法

¾3、空间模型建立及荷载施加

与E1地震作用下的分析步骤相同

9空间动力分析模型的建立(延性构件抗弯刚度需做相应折减)

9自振特性分析

9振型组合方法的确定

9地震作用分量组合的确定

地震主动土压力

地震动水压力

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MM法MM法

¾4、强度验算

按现行的公路桥涵设计规范相应的规范验算桥墩的抗弯强度,但与E1的强度验算不完全相同,与加州交通部(CALTRANS)规范一致。

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MM法MM法

¾4、强度验算

理论方法求解

利用规范公式

6.1.6计算Ieff

求延性构件的有效CIVIL程序计算截面抗弯刚度Ieff

查附录A得到Ieff通过轴压比、纵筋配筋率查附录

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MM法MM法

¾4.1、理论方法求解My、φy

1、确定M−φ曲线

条带法(纤维模型、将材料的应力-应变关系曲线转换成截面内力-变形关系曲线)基本假定:

(1)平截面假定;(2)剪切应变的影响忽略不计;(3)钢筋与混凝土之间无滑移现象一般采用逐级加变形的方法求M−φ曲线。

2、根据M−φ曲线确定屈服弯矩、屈服曲率一般采用几何作图法(包括等能量法、通用屈服弯矩法等)将确定的M−φ曲线近视简化为双折线型或三折线型骨架模型,规范

7.4.4推荐的是几何作图法中的等能量法将M−φ曲线转换为双折线骨架模型。

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MM法MM法

φy¾4.2、civil程序计算My、

1、用动力弹塑性模块中的纤维模型来求解屈服弯矩M

(1)混凝土的应力-应变曲线需按照保护层混凝土和约束混凝土的y。本构关系分别确定。

(2)程序会按照ACI或ACJ规范自动计算M−φ曲线并转换成三折线骨架模型得到屈服弯矩My、各折线的折减率等。

2、用静力弹塑性模块中的铰属性来得到屈服弯矩My。

i)对截面进行配筋设计后,将程序中美国联邦紧急管理厅出版的《房屋抗震加固指南》FEMA定义的基本两种铰属性,分配给定义好的单元,自动计算屈服面特性方法

值,得到截面屈服弯矩My。

ii)通过pushover分析得到铰的基本属性,计算截面屈服弯矩My。

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MM法MM法

¾4.2、pushover分析方法

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MM法MM法

¾i、根据铰的特性值椭圆内插计算My

My=3398kN⋅m

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MM法MM法

¾ii、利用pushover分析计算My

由程序的pushover图形结果

得My=3376kN⋅m44

MM法MM法

¾5、变形验算

规范7.4.2条是对截面层次上的

曲率延性系数验算的变化形式

规范7.4.6条是对构件层次上的

位移延性系数验算的变化形式

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MM法MM法

¾5、变形验算

规则性桥梁,故仅需按7.4.6验算墩顶位移

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MM法MM法

¾6、变形验算

计算E2作用下墩顶双向实际位移

c=1.0计算得墩顶纵向水平位移Δd=16cm

横向水平位移Δd=5.6cm

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MM法MM法

¾6、墩顶容许位移值计算

根据公式算得Lp=30cm,纵桥向容许位移Δu=54cm

横向容许位移采用pushover分析方法计算。

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MM法MM法

¾6、横向容许位移计算

因为塑性铰的容许转动能力对应的是塑性铰的极限状态,通过对结构做pushover分析得到墩的底部塑性铰在第52载荷步先达到极限状态。

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