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公路抗震设计细则范文1
关键词:连续梁桥墩设计 设计方法抗震设计方法
Continuous beam bridge piers designed according to the new method of seismic code
Wang Shutao
Shanghai Municipal Engineering Design Institute Group Design Institute Co., Ltd. Foshan Smetana
Summary: China in August 2008 issued a "highway bridge seismic design rules" (JTG / T B02-01-2008), 08 standard on October 1, 2008 come into effect, 08 the use of a standardized design and seismic ductility capacity protection design. Seismic design in the 08's way of thinking, the continuous girder bridge pier design and fixed the previous design has undergone tremendous changes. Based on 08 issued a "highway bridge seismic design details," the understanding of the fixed pier for seismic continuous beam design, respectively, continuous bridge fixed pier pier, foundation, fixed bearing different parts of the seismic design methods are discussed.
Keywords: continuous beam pier design seismic design method design methods
2 08抗震规范的两个基本思想
2.1延性抗震设计思想
在强震作用下，连续梁桥一联的纵向水平地震力大部分由固定墩承受。如果纯粹依靠强度来抵抗地震作用，无疑会造成材料的巨大浪费，既不经济，又不现实。因此在抗震设计中，固定墩一般按照弯曲延性构件进行设计，即在设计地震作用下固定墩墩底进入塑性范围，利用弯曲塑性铰减小地震力，耗散地震能量。同时通过细部构造设计，使固定墩具有较好适应反复弹塑性变形循环的滞回延性，保证在遭遇预期的大震时，结构的变形要求能够得到保证（如式1）。这就是延性抗震设计的基本思想。
（1）
式中：为地震作用下结构的最大延性需求值；为结构的容许延性值（延性能力）。
由于延性需求的计算涉及到弹塑性变形问题，因此其计算相对比较困难。为了简化抗震设计过程，08抗震规范采用基于强度的抗震设计方法来作为简化的延性抗震设计方法。其主要设计过程如下：首先，计算结构的弹性周期，根据弹性加速度反应谱得到结构的弹性地震力；计算时考虑抗震重要性系数、场地系数、阻尼调整系数。
流程如图1所示。
2.2能力保护设计思想
能力保护设计思想是结构动力概念设计的一种体现，其基本思想为：通过设计，使结构体系中的延性构件和能力保护构件（脆性构件以及不希望发生非弹性变形的构件，统称为能力保护构件）形成强度等级差异，确保结构构件不发生脆性的破坏模式。这种思想的主要优点是设计人员可对结构在屈服前、屈服后的性状给予合理的控制，同时也降低了结构对许多不确定因素的敏感性。
对连续梁桥固定墩，为了避免桥墩墩身及支座的剪切破坏，应对墩身的抗剪及支座按能力保护构件进行抗震设计；同时，由于基础属于隐蔽工程，一旦破坏，修复的难度非常大，因此基础也应作为能力保护构件进行抗震设计。
综上所述，固定墩的抗震设计可按如下思路进行：桥墩按弯曲延性构件设计，桥墩抗剪、支座及基础按能力保护构件设计。当桥墩出现弯曲塑性铰后，由于桥墩抗剪能力、支座及基础抗力均高于相应延性构件的要求，因而不论地震动强度有多大，这类构件均可避免脆性破坏以及难以修复的破坏。具体的抗震设计流程如下：
（1）进行弹性反应谱分析；
（2）采用基于强度抗震设计方法，计算固定墩设计地震力；
（3）按延性设计思想，根据设计地震力对固定墩进行抗弯设计；
（3）按能力保护设计思想，根据固定墩抗弯强度，对固定墩进行抗剪设计；
（4）按能力保护设计思想，对固定支座及固定墩基础进行抗震设计。
上述流程如图2所示。
3 固定墩抗震设计方法
3.1延性构件设计地震力的计算
对于只有一个固定墩的连续梁桥，当跨数不多、而且桥墩的地震惯性力可以忽略时，固定墩的弹性地震力可以采用如图3所示的单自由度模型进行计算。图中：为上部结构梁体形心至固定墩墩底高度，为上部结构梁体质量。下面以《公路桥梁抗震设计细则》为例，阐述延性构件设计地震力的计算方法。
根据简化单自由度模型，得到固定墩水平弹性地震力：
（3）
式中：已考虑了抗震重要性系数、场地系数、阻尼调整系数；为重力加速度。
固定墩按弯曲延性构件设计。则根据基于强度抗震设计方法，通过引入综合影响系数，得到地震作用下的墩底设计弯矩为：
（4）
3.2 抗弯设计
3.2.1 纵筋设计
根据墩底设计弯矩，进行墩底截面的纵向钢筋设计。纵向钢筋设计应满足：
（5）
式中：为截面等效屈服弯矩，如图4所示。
需要说明的是，屈服弯矩大于墩底设计弯矩，并不表示桥墩没有屈服，或者说满足强度要求，而是间接通过满足式（5）所示的条件，保证桥墩在屈服后，其延性（变形）能够满足给定的要求，如不倒塌等。
3.2.2 塑性铰区箍筋设计
为了保证桥墩弯曲塑性铰区具有给定的延性能力，必须对塑性铰区的箍筋进行设计。通过箍筋的约束效应，提高核心混凝土的极限压应变，从而提高塑性铰区的延性变形能力。在各国抗震规范中，一般通过限制最小配箍率（如式6）及合理的箍筋构造形式来保证塑性铰区具有给定的延性能力。
（6）
式中：为塑性铰区配箍率；为计算方向的箍筋面积；为箍筋间距；为垂直计算方向的截面尺寸。
3.3 抗剪设计
根据我国08年颁布的《公路桥梁抗震设计细则》简单介绍固定墩抗剪设计的基本过程。
为避免发生脆性破坏，固定墩的抗剪设计应按照能力保护设计思想进行，即要求：
（7）
式中：为抗剪强度折减系数，＝0.85；为桥墩可能承受的最大地震剪力，应根据墩底的超强弯矩进行计算，如下式：
或 （8）
式中：＝1.2，为强度超强因子，用来反映各种可能导致墩底抗弯强度提高的影响因素，如材料实际强度与设计强度之间的差异等。
为桥墩的名义抗剪强度，由混凝土抗剪强度和箍筋抗剪强度组成,即
主要与截面的有效剪切面积、混凝土抗压强度、位移延性以及的截面的轴压比有关；主要与箍筋强度、箍筋面积、截面尺寸及箍筋间距有关。二者计算具体参见Caltrans抗震设计准则[1]中有关规定。
4 固定墩基础及支座的抗震设计
基础属于隐蔽工程，应按照能力保护构件进行抗震设计。与固定墩墩底截面的超强抗弯强度相对应，传递到基础上的最大地震力为：弯矩、剪力、恒载轴力或恒载轴力与地震动轴力的组合（如考虑竖向地震的作用），如图5所示。根据上述荷载组合，按现行的《公路桥涵地基与基础设计规范》[2]及《公路桥梁抗震设计细则》对基础的竖向承载力及强度进行验算。
对设置于固定墩墩顶的固定支座，应按照能力保护构件进行抗震设计。支座的最大水平承载能力应满足：
（10）
5 结语
连续梁桥固定墩应按照08颁布的《公路桥梁抗震设计细则》JTG（2008-10-01）从延性抗震设计、能力保护设计思想出发，对固定墩桥墩、基础及支座的抗震设计进行了系统的探讨。对于固定墩系统的不同部位，其性能要求、破坏模式、修复难易程度均有所不同，相应的在进行抗震设计时应区别对待：
（1）桥墩按弯曲延性构件设计。除纵筋设计应满足要求外，还需对塑性铰区的箍筋构造进行详细设计，以确保塑性铰区能够提供给定的延性能力。
（2）桥墩抗剪、基础及支座按能力保护构件进行设计。设计时应考虑墩底截面抗弯强度的超强影响，以保证墩底出现弯曲塑性铰后，这些部位由于具有较高的强度储备而得到保护。
参考文献
1、交通部标准，公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01―2008）[S]，北京：人民交通出版社，2008
2、交通部标准，公路桥涵地基与基础设计规范（TJT 024-85）[S]，北京：人民交通出版社，1985
3、范立础，卓卫东，桥梁延性抗震设计[M]，北京：人民交通出版社，2001
4、叶爱君，桥梁抗震[M]，北京：人民交通出版社，2001
5、Caltrans, Seismic design criteria（Version 1.2）[S], California Department of Transportation,2001
姓名：王淑涛性别：男 年龄：30 学历：硕士研究生职称：工程师
公路抗震设计细则范文2
关键词：抗剪 Priestley 抗震细则
中图分类号：文献标识码：
0引言
国内外近几十年来的破坏性地震震害表明，因钢筋混凝土桥墩剪切破坏导致桥梁结构严重破坏甚至倒塌，已成为现代桥梁震害的最主要特征之一。在最近的几次强地震中，由于钢筋混凝土桥墩剪切强度不足造成的桥梁破坏占有很大的比例。仅在1994年的Northridge地震中，就有6/7的桥梁破坏缘于墩柱的剪切破坏。因此，在桥梁抗震规范中规定合适的抗剪强度计算公式，对于减轻桥梁震害是十分必要的。
1抗剪强度计算理论
1.1桁架-拱模型理论
在地震作用下钢筋混凝土桥墩的抗剪机理与静力荷载作用下的钢筋混凝土构件类似，可以采用简化力学模型理论中的桁架一拱理论进行解释说明，同时需要同时考虑动力因素的影响。
静力荷载作用下，钢筋混凝土构件的受力与拉杆拱的受力模式非常相似钢筋混凝土桥墩与建筑结构中钢筋混凝土构件之间存在一个主要受力区别，即钢筋混凝土桥墩主要承受轴向力。轴压力的存在抑制了裂缝的产生和发展，增大受压区高度，使纵向钢筋拉应力减小，从而提高了构件的抗剪能力。同时，当压应力过大时，使得混凝土内部微裂缝发展，抗剪能力又会降低。
在动力荷载作用下，钢筋混凝土桥墩在动力荷载作用下的抗剪传力机理同样可以用桁架―拱模型理论进行分析，但是必须将动力因素的影响考虑在内。核心区混凝土裂缝不断发展，扩张及闭合，骨料咬合力逐渐减弱，从而导致混凝土抗剪能力降低。随着受压区混凝土保护层剥落、塑性铰区的非弹性变形，斜裂缝加速发展，使混凝土受压区高度减小，从而产生构件抗剪能力退化现象。轴压力的存在增加了混凝土的受压区高度，从而提高了构件的抗剪承载力，但却使构件的屈服荷载更加接近极限破坏荷载，降低了构件的变形能力。在动力作用下，钢筋混凝土构件的抗剪机理和承载力的各组成部分不断变化，但总的来说，构件抗剪能力随非弹性变形量的增大而急剧下降。
桁架―拱模型理论目前在各国的设计规范中均被广泛采用，除美国、欧洲、新西兰桥梁设计规范外，我国建筑规范及现行的《公路桥梁工程抗震设计细则》等均采用此理论。
1.2极限破坏理论
极限破坏理论是剪力在破坏阶段内、外力平衡的基础上。极限破坏理论重要的是确定破坏截面上的应力分布，并采用混凝土强度破坏理论，当应力值达到破坏强度值时发生剪切破坏。
由于假设不同，破坏截面上的应力值取值也不同。一种假定认为破坏截面压区混凝土承受正应力σs、σy和剪应力τ呈曲线分布。另一种假定为剪压区的压应力和剪应力为均匀分布，用增大剪压区相对高度来近似考虑斜截面上纵筋销栓力和骨科咬合力。确定截面的应力值后，代入混凝土强度理论计算公式，应力值达到破坏强度值时剪切破坏发生。
由于破坏截面压区高度和应力分布情况复杂，从理论分析来确定剪切破坏时的力学关系和计算公式相当困难，因此建立的抗剪能力计算公式带有很大的局限性，缺少通用性。我国89桥梁设计规范和日本建筑规范等采用的就是是极限破坏理论。
1.3压力场理论
Vecchio和Collins于1986年最先提出了压力场理论，用于对开裂钢筋混凝土构件进行非线性分析，但只适用于无塑性铰的构件，该理论己被加拿大和美国AASHTOLRFD桥梁设计规程采用。压力场理论主要从以下三点对钢筋混凝土截面抗剪机理进行把握：
（1）混凝土拉应力作用下截面的抗压性能；
（2）拉应力一应变之间的软化关系；
（3）穿过裂缝间的骨料咬合作用对剪力的传递。
从一定程度上看压力场是合理的。它满足力和力矩、位移协调及混凝土和钢筋应力-应变关系的平衡。钢筋混凝土构件的抗剪能力V等于钢筋贡献部分Vs与混凝土贡献部分Vc之和。钢筋贡献部分基于可变角度θ的桁架模型，而混凝土贡献部分则是斜向开裂混凝土拉应力fc1承担的剪力；混凝土拉应力fc1，在裂缝处为零，在裂缝中间达到最大值。
2抗剪计算公式
2.1Priestley公式[1]
Priestley等人根据实验，将轴压力对截面抗剪能力的影响是作为一个单独的因素来考虑，他提出的抗剪能力计算公式为：
其中，混凝土的贡献：
式中，k是一个随塑性区延性增大而下降的系数； 是混凝土抗压强度标准值（MPa）； 是截面的有效剪切面积（m2），取为全截面面积的0.8。
箍筋的贡献，对于矩形截面：
对于圆形截面：
式中， 是弯剪裂缝和墩轴线的夹角； 是平行于剪切方向的箍筋面积（m2）； 是单肢箍筋的面积（m2）； 是箍筋的屈服强度（MPa）；S是箍筋间距（mm）； 是核心混凝土的宽度或直径（mm）。
轴压力的贡献：
式中， 是墩轴线与荷载作用点危险截面的弯曲受压中心点连线的夹角（°）；D是全截面的长度或直径（mm）；c是弯曲受压区高度（mm）；a是危险截面到反弯点的距离，悬臂墩柱取墩柱高度（mm），对于存在反向弯曲的墩柱取墩柱高度的一半；P是轴力（MN）。
2.2公路桥梁抗震设计细则公式[2]
墩柱塑性铰区域沿顺桥向和横桥向的斜截面抗剪强度应按下列公式验算：
式中： 是剪力设计值（kN）； 是混凝土抗压强度标准值（MPa）； 是箍筋提供的抗剪能力（kN）； 是核心混凝土面积（cm2）； 是同一截面上箍筋的总面积（cm2）； 是箍筋间距（cm）； 是箍筋抗拉强度设计值（MPa）；b是沿计算方向墩柱的宽度（cm）； 是抗剪能力折减系数，取0.85。
2.3公式对比
Priestley公式中抗剪强度包含3项，其中轴压力对截面抗剪强度的影响被认为是一个单独的因素而考虑，认为抗剪强度由于轴压力的存在而由斜压机构产生的提高，可以作为抗剪强度中的一个独立因素。认为抗剪强度由于轴压力的存在而由斜压机构产生的提高，可以作为抗剪强度中的一个独立因素。这是由于轴压力的存在使裂缝的产生和发展受到抑制，从而使受压区高度增大，纵向钢筋的拉应力减小，提高桥墩的抗剪承载能力。但是当压应力过大时，混凝土内部的微裂缝得到发展，使抗剪强度降低。
我国公路桥梁抗震设计细则（以下简称08细则）中桥墩抗剪能力的计算公式没有考虑轴压力的影响，参考的是Caltrrans规范（2000年版）中塑性铰区内的抗剪能力计算公式。采用简化计算的方法，保守的取延性影响系数为0.023，轴力影响系数为1.0，同时对计算出的抗剪能力进行折减，折减系数为0.85，因此，我国抗震细则公式对混凝土抗剪能力的计算偏保守。
3结论
Priestley计算公式中考虑的因素较多，包括配箍率、轴压力、剪跨比、延性系数、截面面积，并且认为轴压力对截面抗剪强度的影响可以作为一个独立的因素来考虑。我国公路桥梁抗震设计细则公式则参考Caltrrans规范中的公式，采用简化计算的方法，取最保守的系数，并考虑一个0.85的折减。
[参考文献]
公路抗震设计细则范文3
关键词：公路桥梁；抗震加固；措施
桥梁是公路工程的重要一环，多为我国国省干线公路交通网上的关键节点，当地震发生时，桥梁较易发生破坏，一旦失去通行能力将会严重阻碍抗震救灾工作并带来一系列的次生灾害，造成生命及财产的更大损失。也造成了公路和铁路桥梁的严重毁坏。因此，研究公路桥梁抗震加固技术具有必要性和工程意义。
一、桥梁抗震加固的必要性
随着我国国民经济的快速发展，交通运输业得到了长足发展，交通量猛增，车辆载重增大。很多桥梁特别是依据旧规范修建的老桥，或因设计、施工以及使用上的种种原因存在不同损伤的桥粱，均处于无法满足现代化交通现状的局面。如将这些桥全部蘑建，不但影响现有交通也耗费人力、物力 实践证明，采用适当的加固技术，可有效恢复和提高旧桥的承载能力和通行能力、延长桥梁的使用寿命。采用此法不但可以节省大量投资，亦可通过维修和加固旧桥消除交通安全隐患，以提高公路通行能力和服务水平、满足现代化交通运输的需求。
需要进行抗震性能评价与加固的情况有：地震中遭受严重破坏桥梁的修复或加固：其次是随着新规范的颁布，设计方法的更新，对以前未按新规范设计的桥梁进行抗震性能评价。通过评价的结论提出有效的加固方法，提高单个构件及桥梁体系的抗震性能以满足新的抗震设防要求。对于由《公路工程抗震设计规范》（JTJO04-s9）进行设计的桥梁，其设防标准单一，往往没有足够的构造措施保证结构的整体延性，也没有采用能力设计的思想来防止桥墩等构件的剪切破坏。而新刊布的《公路桥梁抗震设计细则》（JTG / T B02一O1—2008）提出了以预防为主的抗震设计方针。使得用旧的抗震标准设计的公路桥的抗震性能不足。对于这类公路桥应进行震害检查，明确其抗震弱点，力求通过抗震加固及维修等手段提高其抗震性能。
二、桥梁与抗震
近几年自然灾害频繁发生，特别是地震带来的强破坏性，给人们的生命和财产带来很大的危害。我国处于二大地震带之间，是一个地震多发国家，强震后带来的不仅仅是生命财产的损害，还会引发一个长期的政治、经济问题及情感上难以愈合的创伤。地震发生后，公路桥梁成了通往震中的唯一生命线，对抢救人民的生命财产安全起着非常重要的作用，在震后公路桥梁也是人们重建家园，恢复生产的重要环节之一，所以在地震中，公路桥梁是生命系统的重要组成部分，由于其重要的作用，所以在公路桥梁设计过程中抗震性能会成为设计的重点关注问题，公路桥梁抵抗地震的灾害能力增强了，对抢救人民生命财产和恢复灾后重建有着极其重要的意义。根据历次大地震的调查研究，公路桥梁的地震破坏主要形式总结归纳如下：桥梁上部结构受水平力作用滑落；桥墩塑性铰的抗弯、抗剪强度不足，导致桥墩破坏；桥墩、桩基础钢筋的连接及锚固性能不足，导致桥墩破坏（最为常见）；常规桥梁抗震设计首先应是抗震构造措施，根据汶川地震相关调查表明干线公路桥梁由于采用了合理的抗震构造措施，结构安全富余较多，震后其破坏远小于地方道路桥梁。抗震构造措施是总结桥梁震害经验的基础上提出的设计原则，事实表明抗震构造措施可以起到有效减轻震害作用，而所耗费的工程代价往往较低。
三、桥梁的加固技术研究
对于处于地震多发区的已经修建的桥梁，应根据更为先进的设计思想对其进行抗震性能评价，并结合评价结果考虑是否应给予相应的抗震加固措施。
3.1结构连接件的维护
当支承连接件不能承受桥梁上、下部结构产生的相对位移时，可能会失去相应的作用，并导致梁体坠毁。而这种情况往往都是由施工单位和养护单位对桥梁支承连接件的性能质量的重视度不够所引起的。因此，应定期对桥梁支座、伸缩缝等连接构件进行维护。在国内，目前采用较多的维护方法有采用挡块、连梁装置等安装于伸缩缝等上部接缝处；安装限位装置于简支的相邻梁间；为耗散作用于机构的地震能量增加耗能装置及减隔震支座；增加支承面的宽度等措施。此外，在桥梁使用期间定期检查并维护支座时应随时清除伸缩缝内的杂物。
3.2上部结构加固
加固上部结构主要有粘贴钢板加固法、增大截面加固法和结构体系转换法。粘贴钢板加固法主要在梁板桥的主梁底部出现严重横向裂缝时使用。在粘贴钢板、钢筋或纤维时应特别注意粘贴位置，即粘贴位置应尽量远离中性轴加固区。同时还应注意黏结剂的性能以保证锚固的可靠性；增加截面加固法主要是增设钢筋在主梁下部以提高主梁的抗弯能力。同时，如果增设的钢筋较多可考虑将主梁下部的截面面积增大以避免超筋构件的出现。另外，应设置锚固筋，传力销、剪力键等可靠的连接物在新老结构材料之间以避免增加的重量破坏原截面；结构体系转换法主要指将可承受负弯矩的钢筋设置在简支梁的梁端，使相邻两主梁连起来就可形成多跨连续梁，进而达到提高桥梁承载力的目的。
3.3下部结构加固
下部结构的加固主要有柱罩、填充墙、连梁、加固支座、加固帽梁、桥台和加固基础等措施。填充墙具有提高柱的横向能力和限制柱的横向位移等特点，可用于多柱桥梁；连梁可提高混凝土排架的横向能力。连梁可置于排架底部标高处替代墩帽，也可置于地面标高和排架底部标高之间的某个位置以调整特定排架的横向刚度。一直以来支座都是地震中受损最容易的部位，而为加固支座现在一般都采用隔震支座加固桥梁的方式，此外还有用铅芯橡胶支座或者缆索与弹性支座配套使用代替弹性支座的方法；帽梁加固方法最常见的是给现有帽梁增设垫板；桥台加固主要有两种方法，一是支座延长装置，二是用木材、混凝土或钢筋填塞夹缝，后者采用较多；通常基础加固的方法是增设覆盖层、均匀增加基础、增加接触面积或将基础锚固于土中等。
四、结束语
桥梁抗震加固是一项很复杂的工程，涉及地震工程学、弹塑性力学、损伤力学、计算力学、新材料开发和应用、现代检测技术等多个学科分支，必须通过学科交叉与融合研究，对桥梁的地震损伤进行正确计估和计算，并结合经济上的合理性，才能给出理想的桥梁抗震加固方案。■
参考文献
[1]李伟，崔雷等.桥梁抗震设计及对策分析吉林交通科技[J].2010；2（4）：1045-1047.
[2]庄卫林，刘振宇，蒋劲松.汶川大地震公路桥梁震害分析及对策[J].岩石力学与工程学报，2009，28（7）：1377-1387.
公路抗震设计细则范文4
关键词：Midas/Civil；桥梁下部结构；抗震计算
中图分类号：U442 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）09-0005-03
1 工程概况
本工程位于中山市石岐区岐港片区，广丰工业大道（石岐段）上，跨越现状南六涌，河涌宽约38m。根据水利及航道部门技术要求，南六涌无通航要求，水位受水系的水闸控制，设计洪水位取2.3m。根据现状河道走向、地形及周边环境，拟建桥梁与主河道斜交，约成30度角。桥跨布置为3×16m预应力砼简支空心板梁桥，共两幅，每幅桥宽20m。下部结构采用桩柱式桥墩，直径1m的柱接1.2m的钻孔灌注桩，桥台采用薄壁式台，桩基础，台前设4m长的M7.5浆砌片石铺砌，台后用碎石与粗砂混合料回填。
图1 广丰工业大道南六涌桥立面图
拟建桥梁两侧均有水泥路到达场地，交通较方便，原始地貌单元为珠江三角洲海陆交互沉积平原，地形开阔，无池塘、坑道、土洞等不良地质。区域内水网密布，地表水系发育，地下水对混凝土结构无腐蚀性。
2 技术指标
安全等级：二级；
设计基准期：100年；
环境类别：Ⅰ类环境；
设计速度：50；
设计荷载：公路-Ⅰ级；
净空：无通航净空要求；
地震动峰值加速度：0.1g。
3 结构荷载取值
3.1 永久作用
桥梁永久荷载考虑上部板梁自重及二期恒载，二期恒载包括桥面铺装和栏杆等，以均布荷载形式加载，合计95.4KN/m。下部桥墩自重。混凝土容重取26kN/m3，计算时将荷载转化为质量。
3.2 地震计算参数
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）等相关资料，本项目区域地震基本烈度Ⅶ度（加速度取0.10g）。按《中国地震动参数区划图（GB18306-2001）》表3.1.2判定本桥梁按照B类桥梁进行抗震设防设计。
本桥所在地抗震设防烈度为Ⅶ度，场地类型为Ⅱ类，根据《抗震细则》的9.3.6条规定：“混凝土梁桥、拱桥的阻尼比不宜大于0.05”，因此在这里取阻尼比为0.05。
按《公路桥梁抗震设计细则》6.1.3，本桥属于规则的常规桥梁，抗震分析采用多振型反应谱法，水平设计加速度反应谱S由下式（规范5.2.1）确定：
式中：
Tg—特征周期（s）
T—结构自振周期（s）
—水平设计加速度反应谱最大值
Ci—抗震重要性系数
Cs—场地系数
Cd—阻尼调整系数
A—水平向设计基本地震加速度峰值
反应谱拟合的相关参数见表1：
4 工况组合
永久作用，主要考虑：上部结构重力（恒载）、预应力作用、土压力。
地震作用，地震动作用以及地震土压力。
E1地震作用：永久作用+地震作用；
E2地震作用：永久作用+地震作用+支座摩阻力；
图2 E1地震作用加速度反应谱
图3 E2地震作用加速度反应谱
4.1 计算软件及模型
本次计算选取Midas/Civil2013有限元软件，建立全桥整体有限元模型，考虑结构整体抵抗纵、横向地震作用的影响，模态组合采用CQC法。利用软件土弹簧工具模拟桩-土之间的相互作用，以达到最大限度真实的模拟下部桩基础；全桥模型如图4所示：
图4 广丰工业大道南六涌桥桥midas有限元模型
5 计算结果
5.1 E1地震作用纵、横桥向桥墩强度计算（抗震规范7.3.1）
根据计算结果，在最不利荷载组合工况下，E1地震顺桥向弯矩包络图及最大受力情况如图5和表2所示。
从桥墩顺桥向验算结果表中可以看出在E1地震作用下：桥墩强度满足现行规范要求。
根据计算结果，在最不利荷载组合工况下，E1地震横桥向弯矩包络图及最大受力情况如图6和表3所示。
图5 E1地震顺桥向弯矩包络图
图6 E1地震横桥向弯矩包络图
从桥墩横桥向验算结果表中可以看出在E1地震作用下：桥墩强度满足现行规范要求。
5.2 E2地震作用下墩柱抗震强度验算（抗震规范7.3.4）
根据《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008））第7.3.4条进行墩柱顺桥向、横桥向斜截面抗剪强度验算。柱顶、底塑性加密区箍筋采用直径14mm钢筋，间距8cm；
=0.1×（2×1.5390）×200×280/8=2154.6kN
=0.067××22166.4=7184.2kN
=0.85×（0.0023××22166.4+2154.6）=2041.0kN
根据计算结果可以看出，墩柱塑性铰区域斜截面抗剪强度满足规范要求。
5.3 E2地震作用墩顶位移验算（抗震规范第7.4.6条）
在E2地震作用下，属于规则类的常规桥梁可按下式验算桥墩墩顶位移：
Δd≤Δu
式中：
Δd——在E2地震作用下墩顶的位移（cm）
Δu——桥墩容许位移（cm）；
E2地震作用下，墩顶的顺桥向和横桥向水平位移按抗震规范第6.7.6条计算，。计算结果如表4
所示。
计算表明，E2地震作用墩顶位移满足要求，墩柱塑性铰区域的塑性变形能力满足规范要求。
6 计算结论
通过进行结构有限元分析表明，在规范地震荷载作用下，现设计图纸下部墩柱的结构构造及配筋满足规范要求，达到设防目标，结构设计安全可靠。
参考文献
[1] 公路工程技术标准（JTGB01-2003）[S].
[2] 公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）[S].
[3] 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范
（JTGD62-2004）[S].
[4] 公路桥梁抗震设计细则（JTG/TB02-01-2008）[S].
公路抗震设计细则范文5
【关键字】 桥梁；地震破坏；结构设计
中图分类号： K928 文献标识码： A
1前言
认识桥梁的震害及其原因，是做好桥梁抗震设计工作的前提，才能保证桥梁在地震中的可靠性、安全性，以减少损失，发挥其在抗震救灾中的作用。已建桥梁的结构形式多为简支梁和连续梁桥。所以本文重点讨论梁桥。
2地震中公路桥梁破坏的主要原因
一，桥址处山体崩塌滑坡等次生灾害引起的桥梁破坏。二，场地剧烈运动引起结构过大的振动而产生强大惯性力导致的强度破坏。三，场地过大的相对变位引起的结构内力或位移破坏及长周期地震导致的结构破坏。
3地震中公路桥梁破坏主要形式分析
3.1桥梁的整体坍塌
桥梁整体坍塌是因为桥梁所处位置山体多出现崩塌、滑坡等地质灾害, 位于山下的桥梁受到滑坡及崩塌体的巨大冲击力而断裂倒塌。因此，桥梁在选址上应该尽量避免断裂层和地质病害多发段。
3.2落梁破坏
落梁破坏是指桥梁上部结构在地震力的作用下梁移过大，而导致梁体的整体滑落。梁体的过大位移还会导致伸缩缝和挡块的破坏，出现上部结构梁体相碰撞等。产生落梁破坏是由于支座约束梁体的位移能力不足和挡块的强度不够，缺乏必要的防落梁措施。
防落梁措施主要有以下几种：一、加大墩梁搭接长度，墩梁搭接长度实际上应该是梁与支座垫石的搭接长度，特别是垫石较高的情况，所以垫石的顺桥向宽度宜设置至墩边，这样可以增大墩梁搭接长度。二、纵向、横向约束装置。这种装置必须有足够的强度，同时不能妨碍支座变形。
3.3支座滑移破坏
支座滑移破坏是地震发生时常见的一种破坏形式。是梁体与支座之间的相对滑移。梁体在巨大的惯性力作用下带动支座滑移产生的破坏。所以支座应有一定的强度要求。但由于梁体与支座间出现相对滑动, 对于桥墩和基础实际上起到隔震效果, 使得墩柱和基础损伤一般较轻。所以在支座选择时，不仅要考虑支座本身的安全，还应考虑支座对整个结构影响的作用。
3.4墩柱破坏
墩柱破坏分为墩柱弯曲破坏和墩柱剪切破坏。
墩柱弯曲破坏是指由于在地震力作用下墩柱的抗弯承载力不足而导致墩柱破坏。其具体形式为墩柱一侧的混凝土被压溃而另一侧混凝土出现大裂缝。多发生在墩的底面。由于桥墩在破坏过程中出现塑性变形和刚度下降，降低了地震力的破坏强度，所以这种破坏形式通常可以避免桥梁在地震中发生倒塌。墩柱弯曲破坏是因为墩柱的延性设计不足即横向箍筋配置不足; 二是构造上的缺陷: 箍筋搭接失效、纵向筋过早切断锚固长度不足、箍筋端部没有弯钩等。而相应的措施是进行结构延性设计。
墩柱剪切破坏是指由于在地震力作用下墩柱的抗剪承载力不足而导致墩柱破坏，其具体形式为墩柱四周的混凝土全部发生粉碎性破坏。一般发生在帽梁与墩柱连接处、墩柱与承台的连接处。这种破坏形式是导致桥梁倒塌的主要原因。
墩柱剪切破坏的原因是墩柱的抗剪强度不足即横向箍筋配置不足，其解决方法是进行能力保护设计。
3.5基础破坏
基础破坏主要表现在地基土破坏和桩身破坏。地基土破坏主要为地层震陷和砂土液化。基础破坏表现在基础顶端混凝土破裂。因此设计时应避免基础作用于地震带、液化土层及软土上。而对于桩基础应进行能力保护设计。
3.6桥台破坏
桥台破坏是由于地震时自身受到的地震力、台后地震主动土压力及上部结构的撞击力导致的破坏。表现在桥台本身开裂、破坏，桥台后填土挤压桥台挡土墙等。
4地震分级设防理念
分级设防采用“小震不坏， 中震可修，大震不倒”的分级设防理念, 规定了在不同等级的地震激励下桥梁结构应具有不同的抗震性能。
“小震不坏”， 要求桥梁在遭遇低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不损坏，不修理任然可以继续使用;“中震可修”，要求桥梁在遭遇相当于本地区抗震设防烈度的设计地震影响时，有限损坏，经及时修后理任然可以继续使用; “ 大震不倒”，要求桥梁在遭遇高于本地区抗震设防烈度的预估地震影响时，不至于坍塌，结构严重损坏，但任然可以加固后恢复交通。
5桥梁抗震设计方法
现在主要采用反应谱法及动态时程分析法进行桥梁的抗震设计。
反应谱方法用于抗震设计包括两个基本步骤: 第一步是根据强震记录统计用于设计的地震动反应谱; 第二步是将结构振动方程进行振型分解，将物理位移用振型广义坐标表示。最后，将各振型反应最大值组合起来设计。
反应谱的优点是，第一步工作只需做一次，一旦设计反应谱确定后，反应谱的计算工作只限于第二步上。反应谱的最大缺点是原则上只适用于线性结构体系的抗震设计。
动态时程分析法，重要的建筑物、大跨径桥梁和其它特殊结构物开始采用多节点、多自由度的结构有限元动力计算方法，把地震强迫振动的激振―地震加速度时程直接输入，对结构进行地震时程反应分析，这通称为动态时程分析。动态时程分析法可以精确地考虑结构、土和深基础相互作用，以及地震波相位差及不同地震波多分量多点输入等因素建立结构动力计算图式和相应的地震振动方程。同时，考虑结构几何和材料非线性以及各种减震、隔震装置非线性性质的非线性地震反应分析更趋成熟与完善。
6桥梁抗震结构合理设计
虽然地震强度高是桥梁损坏的主要原因, 但桥梁结构刚度高度不规则, 连接件设置不合理, 结构本身设计缺陷在客观上加剧了结构的破坏。因此，桥梁结构在构造上还应满足一定的要求：
在高烈度地震区尽可能采用整体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。不适宜采用斜交桥。
采用板式橡胶支座的桥梁,如支座与上部结构间没有连接移约束措施, 混凝土挡块在地震中可以牺牲, 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是: 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移在不发生落梁的范围又不增加墩柱地震力。
7结语
在地震作用下，结构构件的损伤是不可避免。广大桥梁设计者不仅要考虑通过传统的结构抗震设计方法即依靠增加结构构件的尺寸、配筋从而提高结构自身的强度、变形能力来抗震的，也应考虑通过适当选择塑性铰的发生顺序和细部延性设计以防止结构的倒塌。
参考文献
[1]范立础, 李建中.汶川桥梁震害分析与抗震设计对策..2009 年5月第5 期
[2]刘健新.汶川地震桥梁破坏及中外桥梁抗震设计规范对比..陕西西安064-10-7
[3]郑罡, 唐光武,.桥梁抗震性能评定文献综述..公路交通技术.2005 年10 月第5 期
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[5]才南.探讨桥梁震害及抗震设计沈阳市市政工程设计研究院，2012
公路抗震设计细则范文6
关键词：连续梁桥；地震响应；抗震性能；有限元分析
中图分类号： U448.21+2 文献标识码：A
1 桥梁概况
依托工程为4孔40米T形连续梁桥，主桥全长160m。单幅桥宽均为12m。墩高15
2 有限元模型的建立
依据设计资料，采用Midas Civil空间有限元分析软件建立结构动力特性和地震反应的三维有限元模型。计算模型均以顺桥向为X轴，横桥向为Y轴，竖向为Z轴。边界条件为：按实际模拟主墩，1号墩和2号墩与主梁固结，按实际模拟桩基，采用土弹簧模拟桩基与土的相互作用；0号桥台、3号桥台处设盆式橡胶支座，采用弹性连接模拟支座的约束情况。
3抗震设防标准与设计反应谱
依据《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）对桥梁抗震设防类别的分类，该桥的抗震设防类别为B类，其抗震设防目标如表1所示。
表1设防水准和抗震性能目标
抗震设防水准 设防目标
50年超越概率63％（小震） 一般不受损坏或不需修复可继续使用
50年超越概率2％（大震） 应保证不致倒塌或产生严重结构损伤，经临时加固后维持应急交通使用
(a) E1地震反应谱（b）E2 地震反应谱
图2水平向地震反应谱
B类桥梁必须进行E1地震作用和E2地震作用下的抗震设计，E1 和E2地震作用对应的超越概率分别为50年超越概率63%（重现期100年）和50年超越概率2%（重现期约2000年）。根据工程场地的地震动参数和场地条件，本依托工程E1和E2水平设计地震动加速度反应谱（阻尼比为0.05）如图2所示。
4 地震作用反应分析
根据结构动力计算模型，采用多振型反应谱分析方法对主桥在E1地震作用下的结构反应进行分析，采用时程分析法对E2地震作用下的结构反应进行分析。在反应谱分析中，为保证计算精度，在按振型叠加法计算结构的最大地震反应时，考虑的振型阶数均在计算方向获得90%以上的有效质量，振型组合采用CQC法。
4.1E1地震作用下桥梁抗震性能验算
在永久作用和E1地震作用下，对桥墩各控制截面进行抗震性能验算，验算结果表明各控制截面均满足抗弯承载力，验算结果表1和表2。
表1顺桥向各桥墩关键截面抗震性能验算
墩号 截面位置 最不利轴力（kN） 地震弯矩（kN.m） 初始屈服弯矩（kN.m） 能力
需求比 验算
结果
4号墩 墩底 17977 36206 71689 1.98 弹性
5号墩 墩底 24257 37789 79389 2.10 弹性
6号墩 墩底 21593 38403 61726 1.61 弹性
7号墩 墩底 15896 33447 38391 1.15 弹性
表2横桥向各桥墩关键截面抗震性能验算
墩号 截面位置 最不利轴力（kN） 地震弯矩（kN.m） 初始屈服弯矩（kN.m） 能力
需求比 验算
结果
4号墩 墩底 17910 42534 92830 2.18 弹性
5号墩 墩底 24142 52199 103342 1.98 弹性
6号墩 墩底 21537 38186 98277 2.57 弹性
7号墩 墩底 15875 27193 77928 2.87 弹性
4.2E2地震作用下桥梁抗震性能验算
在永久作用和E2地震作用下，对进入塑性工作状态的桥墩进行塑性铰区容许转角验算，计算结果见表3和表4。
表3顺桥向塑性铰区容许转角验算
墩号 截面位置 塑性转角需求
（rad/m） 容许塑性转角
（rad/m） 能力需求比 验算结果
4号墩 墩底 0.00027 0.044 163.0 满足
5号墩 墩底 0.00036 0.045 125.6 满足
6号墩 墩底 0.00091 0.009 9.9 满足
7号墩 墩底 0.003 0.013 4.3 满足
表4横桥向塑性铰区容许转角验算
墩号 截面位置 塑性转角需求
（rad/m） 容许塑性转角
（rad/m） 能力需求比 验算结果
4号墩 墩底 0.00021 0.034 161.9 满足
5号墩 墩底 0.00026 0.035 134.6 满足
6号墩 墩底 0.00035 0.009 25.7 满足
7号墩 墩底 0.00042 0.0096 22.8 满足
5小结
通过对本桥下部结构进行抗震分析，计算结果表明，本桥主墩和桩基强度满足规范要求。在E1地震作用下，桥墩、桩基础在均保持为弹性工作状态，满足“小震不坏”的性能目标要求。在E2地震作用下，桥墩墩底截面均已屈服，通过对潜在塑性铰区域截面的塑性转动能力验算可知，塑性转动能力满足设计要求，满足“大震不倒”的性能目标要求。
参考文献
[ 1] 范立础. 桥梁抗震[ M] . 上海: 同济大学出版社, 1997.
[ 2]谢旭. 桥梁结构地震响应分析[M]. 北京: 人们交通出版社, 2006.
