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中华人民共和国行业推荐性标准
公路桥梁抗震设计细则
Guidelines for Seismic Design of Highway Bridges
JTG/T B02-01—2008
主编单位:重庆交通科研设计院
批准部门:中华人民共和国交通运输部
实施日期:2008年10月01日
中华人民共和国交通运输部
公 告
2008年第27号
关于公布公路桥梁抗震设计细则
(JTC/TB02—01—2008)的公告
现公布《公路桥梁抗震设计细则》(JTC/T B02—01-2008),作为公路工程行业推荐性标准,自2008年10月1日起施行,原《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004—89)中相应部分同时废止。
该细则的管理权和解释权归交通运输部,日常解释及管理工作由主编单位重庆交通科研设计院负责。请各有关单位在实践中注意总结经验,若有修改意见请函告重庆交通科研设计院,以便修订时研用。
特此公告。
中华人民共和国交通运输部
二OO八年八月二十九日
前 言
根据交通部《关于下达1999年度建设标准、规范、定额等编制、修订工作计划的通知》(交通部公路发[1999]82号),由重庆交通科研设计院组织对《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004 89)桥梁抗震设计部分进行修订,编写《公路桥梁抗震设计细则》。
在编写过程中,编写组开展了相关的专题研究工作,吸取了国内有关科研、院校、设计等单位的研究成果和实际工程经验;参考、借鉴了国内外先进的抗震类标准规范。
2005年10月完成征求意见稿后,对全国交通、铁路、建设和地震部门的有关单位和个人广泛地征求了意见。根据反馈意见和建议,经反复讨论、修改,于2008年7月完成编写任务。
修订后的《公路桥梁抗震设计细则》共有11章、4个附录。修订的主要内容包括:
(1)扩大了适用范围,增加了非规则桥梁的抗震设计内容;对斜拉桥、悬索桥、单跨跨径超过150m的特大跨径梁桥和拱桥,给出了抗震设计原则和有关规定;增加了减隔震桥梁的设计原则和有关规定。
(2)修订了相应的设防标准和设防目标,采用了两水平设防、两阶段设计的抗震设计思想,由单一的强度抗震设计修改为强度和变形双重指标控制的抗震设计。
(3)补充、细化了场地和地基部分的有关规定。
(4)修订了地震作用部分,修订了水平设计加速度反应谱,反应谱周期由5s增加到10s,增加了场地系数、阻尼调整系数、竖向设计加速度反应谱等内容,增加了地震作用分量组合、设计地震动时程等有关规定,取消了综合影响系数。补充修订了地震土压力计算公式。
(5)增加了桥梁延性抗震设计和能力保护原则的有关规定,增加了延性构造细节设计的有关规定。
(6)增加了抗震分析建模原则和抗震分析方法等有关规定。
(7)修订了抗震措施的有关规定。
各单位在使用过程中,若发现问题或提出意见和建议,请及时与主编单位联系(地址:重庆市南岸区学府大道33号,邮编:400067,电话:023-62653430),以便修订时研用。
主编单位:重庆交通科研设计院
参编单位:同济大学
中国地震局工程力学研究所
清华大学
长安大学
大连理工大学
云南省公路科学研究所
交通部公路科学研究院
主要起草人:唐光武 李建中 陶夏新 秦 权 刘健新 林家浩 张 力 许晓锋 李桓兴 王克海 郑 罡 黄福伟
1 总 则
1.0.1 为贯彻执行《中华人民共和国防震减灾法》,实行预防为主的方针,减轻公路桥梁的地震破坏,保障人民生命财产安全,减少经济损失,更好地发挥公路交通网的功能及其在抗震救灾中的作用,制定本细则。
1.0.2 本细则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。斜拉桥、悬索桥、单跨跨径超过150m的特大跨径梁桥和拱桥,可参照本细则给出的抗震设计原则进行设计。
1.0.3 本细则根据公路桥梁的重要性和修复(抢修)的难易程度,将桥梁抗震设防分为A类、B类、C类和D类四个抗震设防类别,分别对应不同的抗震设防标准和设防目标。
1.0.4 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。
1.0.5 本细则适用于抗震设防烈度为6度、7度、8度和9度地区的公路桥梁抗震设计。抗震设防烈度大于9度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,按有关专门规定执行。
1.0.6 抗震设防烈度必须按国家规定权限审批、颁发的文件(图件)确定。一般情况下,抗震设防烈度可采用现行《中国地震动参数区划图》规定的地震基本烈度。对桥址已作过专门地震安全性评价的桥梁,应按批准的抗震设防烈度或设计地震动参数进行抗震设防。
1.0.7 公路桥梁的抗震设计,除应符合本细则的要求外,尚应符合国家、行业其他有关标准规范的规定。
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2 术语、符号
2.1 术语
2.1.1 抗震设防烈度 seismic fortification intensity
按国家规定权限批准的作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。
2.1.2 抗震设防标准 seismic fortification criterion
衡量抗震设防要求的尺度,由抗震设防烈度和公路桥梁使用功能的重要性确定。
2.1.3 地震作用 earthquake action
作用在结构上的地震动,包括水平地震作用和竖向地震作用。
2.1.4 E1地震作用 earthquake action El
工程场地重现期较短的地震作用,对应于第一级设防水准。
2.1.5 E2地震作用 earthquake action E2
工程场地重现期较长的地震作用,对应于第二级设防水准。
2.1.6 地震效应seismiceffect
由地震作用引起的桥梁结构内力与变形等效应的总称。
2.1.7 设计基本地震动加速度 design basic acceleration of ground motion
重现期为475年的地震动加速度的设计取值。
2.1.8 特征周期 characteristic period
抗震设计用的加速度反应谱曲线下降段起始点对应的周期值,取决于地震环境和场地类别。
2.1.9 设定地震 scenario earthquake
根据场址地震危险性概率估计、区域地震动衰减关系确定的与设防地震动协调一致的地震,用震级和距离对表达。
2.1.10 非一致地震动输入 multi-support-excitation
特大跨径桥梁抗震分析,尤其是时程分析中各个桥墩的地震动输入有所不同,反映了地震动场的空间变异性和空间相关性。
2.1.11 液化liquefaction
地震中覆盖土层内孔隙水压急剧上升,一时难以消散,导致土体抗剪强度大大降低的现象。多发生在饱和粉细砂中,常伴生喷水、冒砂以及构筑物沉陷、倾倒等现象。
2.1.12 侧向滑移 lateral spreading
伴随液化发生的较大范围地基土水平方向移动的现象。
2.1.13 抗震概念设计 seismic concept design
根据地震灾害和工程经验等归纳的基本设计原则和设计思想,进行桥梁结构总体布置、确定细部构造的过程。
2.1.14 弹性抗震设计 elastic seismic design
不允许桥梁结构发生塑性变形,用构件的强度作为衡量结构性能的指标,只需校核构件的强度是否满足要求。
2.1.15 延性抗震设计 ductility seismic design
允许桥梁结构发生塑性变形,不仅用构件的强度作为衡量结构性能的指标,同时要校核构件的延性能力是否满足要求。
2.1.16 延性构件ductile member
延性抗震设计时,允许发生塑性变形的构件。
2.1.17 能力设计 capacity design
为确保延性抗震设计桥梁可能出现塑性铰的桥墩的非塑性铰区、基础和上部结构构件不发生塑性变形和剪切破坏,必须对上述部位、构件进行加强设计,以保证非塑性铰区的弹性能力高于塑性铰区。
2.1.18 能力保护构件 capacity protected member
采用能力保护设计原则设计的构件。
2.1.19 减隔震设计 seismic isolation design
在桥梁上部结构和下部结构或基础之间设置减隔震系统,以增大原结构体系阻尼和(或)周期,降低结构的地震反应和(或)减小输入到上部结构的能量,达到预期的防震要求。
2.1.20 抗震措施 seismic measure
地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容,包括抗震构造措施。
2.1.21 抗震构造措施 details of seismic measures
根据抗震概念设计原则,一般不需计算,对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。
2.1.22 常规桥梁 ordinary bridge
包括单跨跨径不超过150m的混凝土梁桥、圬工或混凝土拱桥。
2.1.23 特殊桥梁 special bridge
包括斜拉桥、悬索桥、单跨跨径150m以上的梁桥和拱桥。
2.2 符号
2.2.1 作用和作用效应
2.2.3 几何特征
2.2.4 材料指标
2.2.5 延性设计参数
2.2.6 其他参数
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3 基本要求
3.1 桥梁抗震设防目标及设防分类和设防标准
3.1.1 各抗震设防类别桥梁的抗震设防目标应符合表3.1.1的规定。
3.1.2 一般情况下,桥梁抗震设防分类应根据各桥梁抗震设防类别的适用范围按表3.1.2的规定确定。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。
3.1.3 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。
3.1.4 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3.1.4—1确定。
3.1.5 立体交叉的跨线桥梁,抗震设计不应低于下线桥梁的要求。
3.2 确定地震作用的基本要求
3.2.1 各类公路桥梁抗震设计要考虑的地震作用,应采用所在地区抗震设防烈度相应的设计基本地震动加速度和反应谱特征周期以及本细则第3.1.4条第2款规定的抗震重要性系数来表征。
3.2.2 公路桥梁抗震设防烈度和设计基本地震动加速度取值的对应关系,应符合表3.2.2的规定。
3.2.3 对场址进行专门的地震安全性评价时,除符合现行《工程场地地震安全性评价》(GB l7741)的规定外,确定抗震设防标准及地震作用时还应满足本细则的相关规定。
3.3 抗震设计流程图
3.3.1 桥梁抗震设计应采用图3.3.1的抗震设计流程进行。
3.4 作用效应组合
3.4.1 公路桥梁抗震设计应考虑以下作用:
1 永久作用,包括结构重力(恒载)、预应力、土压力、水压力。
2 地震作用,包括地震动的作用和地震土压力、水压力等。
3.4,2 作用效应组合应包括永久作用效应+地震作用效应,组合方式应包括各种效应的最不利组合。
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4 场地和地基
4.1 场地
4.1.1 桥位选择应在工程地质勘察和专门工程地质、水文地质调查的基础上,按地质构造的活动性、边坡稳定性和场地的地质条件等进行综合评价,应查明对公路桥梁抗震有利、不利和危险的地段,宜充分利用对抗震有利地段。
4.1.2 在抗震不利地段布设桥位时,宜对地基采取适当抗震加固措施。在软弱黏性土层、液化土层和严重不均匀地层上,不宜修建大跨径超静定桥梁。
4.1.3 各级公路桥位宜避绕抗震危险地段,对于高速公路、一级公路必须通过抗震危险地段时,宜作地震安全性评价分析。
4.1.4 对地震时可能因发生滑坡、崩塌而造成堰塞湖的地段,应估计其淹没和溃决的影响范围,合理确定路线的高程,选定桥位。当可能因发生滑坡、崩塌而改变河流流向,影响岸坡和桥梁墩台以及路基的安全时,应采取适当措施。
4.1.5 桥梁工程场地土层剪切波速按下列要求确定:
1 A类桥梁,由工程场地地震安全性评价工作确定。
2 B类桥梁,可通过现场实测确定。现场实测时钻孔数量应满足如下要求:中桥不少于1个,大桥不少于2个,特大桥宜适当增加。
3 C类和D类桥梁,当无实测剪切波速时,可根据岩土名称和性状按表4.1.5划分土的类型,并结合当地的经验,在表4.1.5的范围内估计各土层的剪切波速。
4.1.6 工程场地覆盖层厚度按下列要求确定:
1 一般情况下,应按地面至剪切波速大于500m/s的坚硬土层或岩层顶面的距离确定。
2 地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2.5倍的土层,且其下卧岩土剪切波速不小于400m/s时,可按地面至该土层顶面距离确定。
3 剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体,应视同周围土层。
4 土层中的火山岩硬夹层,应视为刚体,其厚度应从覆盖土层中扣除。
4.1.7 土层平均剪切波速按下式计算:
4.1.8 桥梁工程场地类别,根据土层平均剪切波速和场地覆盖土层厚度,按表4.1.8的规定划分为四类。
4.1.9 桥梁工程场地范围内有发震断裂时,应对断裂的工程影响进行评价。
1 当符合下列条件之一时,可不考虑发震断裂错动对桥梁的影响:
1)抗震设防烈度小于8度。
2)非全新世活动断裂。
3)抗震设防烈度为8度和9度时,前第四纪基岩隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于
60m和90m。
2 当不能满足上述条件时,宜采取下列措施:
1)A类桥梁应尽量避开主断裂,抗震设防烈度为8度和9度地区,其避开主断裂的距离为桥墩边缘至主断裂带外缘分别不宜小于300m和500m。
2)A类以下桥梁宜采用跨径较小便于修复的结构。
3)当桥位无法避开发震断裂时,宜将全部墩台布置在断层的同一盘(最好是下盘)上。
4.2 地基的承载力
4.2.1 地基抗震验算时,应采用地震作用效应与永久作用效应组合。
4.2.2 地基抗震承载力容许值应按下式计算:
4.2.3 柱桩的地基抗震容许承载力调整系数可取1.5,摩擦桩的地基抗震容许承载力调整系数可根据地基土类别按表4.2.3取值。
4.3 地基的液化和软土地基
4.3.1 存在饱和砂土或饱和粉土(不含黄土)的地基,除6度设防外,应进行液化判别;存在液化土层的地基,应根据桥梁的抗震设防类别、地基的液化等级,结合具体情况采取相应措施。
4.3.2 当在地面以下20m范围内有饱和砂土或饱和粉土(不含黄土),符合下列条件之一时,可初步判别为不液化或不考虑液化影响:
1 地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前时,7度、8度时可判为不液化。
2 粉土的黏粒(粒径小于0.005mm的颗粒)含量百分率,7度、8度和9度分别不小于10、13和16时,可判为不液化土。
3 天然地基的桥梁,当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时,可不考虑液化影响:
4.3.3 当初步判别认为需进一步进行液化判别时,应采用标准贯入试验判别法判别地面下15m深度范围内土的液化;当采用桩基或埋深大于5m的基础时,尚应判别15—20m范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数(未经杆长修正)小于液化判别标准贯入锤击数临界值Ncr时,应判为液化土。当有成熟经验时,尚可采用其他判别方法。
在地面下15m深度范围内,液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算:
4.3.4 对存在液化土层的地基,应探明各液化土层的深度和厚度,按下式计算每个钻孔的液化指数,并按表4.3.4综合划分地基的液化等级。
4.3.5 抗液化措施应根据桥梁重要性类别及地基的液化等级按表4.3.5确定。
4.3.6 全部消除地基液化沉降的措施,应符合下列规定:
1 采用桩基时,桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度(不包括桩尖部分),应按计算确定。
2 采用深基础时,基础底面应埋入液化深度以下的稳定土层中,其深度不应小于1m。
3 采用加密法(如振冲、振动加密、挤密碎石桩、强夯等)加固时,应处理至液化深度下界,且处理后复合地基的标准贯入锤击数不宜小于按第4.3.3条确定的液化判别标准贯入锤击数临界值。
4 用非液化土替换全部液化土层。
5 采用加密法或换土法处理时,在基础边缘以外的处理宽度,应超过基础底面下处理深度的1/2且不小于基础宽度的1/5。
4. 3.7 部分消除地基液化沉降的措施应符合下列规定:
1 处理深度应使处理后的地基液化指数减小,其值不宜大于5。
2 加固后复合地基的标准贯入锤击数不宜小于按第4.3.3条确定的液化判别标准贯入锤击数临界值。
3 基础边缘以外的处理宽度,应符合第4.3.6条第5款的规定。
4.3.8 减轻液化影响的基础和上部结构处理,可综合采用下列各项措施:
1 选择合适的基础埋置深度。
2 调整基础底面积,减少基础偏心。
3 加强基础的整体性和刚度。
4 减轻荷载,增强上部结构的整体刚度和均匀对称性,避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等。
4.3.9 当地基内有液化土层时,液化土层的承载力(包括桩侧摩阻力)、土抗力(地基系数)、内摩擦角和黏聚力等,可根据液化抵抗系数Ce予以折减。折减系数α应按表4.3.9采用。液化土层以下地基承载力的提高系数,应符合本细则第4.2节的规定;液化土层以上地基承载力不宜提高。在计算液化土层以下地基承载力时,应考虑其重力。
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5 地震作用
5.1 一般规定
5.1.1 各类桥梁结构的地震作用,应按下列原则考虑:
1 一般情况下,公路桥梁可只考虑水平向地震作用,直线桥可分别考虑顺桥向X和横桥向Y的地震作用。
2 抗震设防烈度为8度和9度的拱式结构、长悬臂桥梁结构和大跨度结构,以及竖向作用引起的地震效应很重要时,应同时考虑顺桥向X、横桥向Y和竖向Z的地震作用。
3 地震作用分量组合。
采用反应谱法或功率谱法同时考虑三个正交方向(水平向X、Y和竖向Z)的地震作用时,可分别单独计算X向地震作用产生的最大效应召Ex、Y向地震作用产生的最大效应EY与Z向地震作用产生的最大效应刀Ez。总的设计最大地震作用效应E按下式求取:
4 当采用时程分析法时,应同时输入三个方向分量的一组地震动时程计算地震作用效应。
5.1.2 地震作用可以用设计加速度反应谱、设计地震动时程和设计地震动功率谱表征。
5.1.3 A类桥梁、桥址抗震设防烈度为9度及9度以上的B类桥梁,应根据专门的工程场地地震安全性评价确定地震作用。桥址抗震设防烈度为8度的B类桥梁,宜根据专门的工程场地地震安全性评价确定地震作用。工程场地地震安全性评价应满足以下要求:
1 桥址存在地质不连续或地形特征可能造成各桥墩的地震动参数显著不同,以及桥梁一联总长超过600m时,宜考虑地震动的空间变化,包括波传播效应、失相干效应和不同塔墩基础的场地差异。对反应谱法或功率谱法应取场地包络反应谱或包络功率谱。
2 桥址距有发生6.5级以上地震潜在危险的地震活断层30km以内时,A类桥梁工程场地地震安全性评价应符合以下规定:考虑近断裂效应要包括上盘效应、破裂的方向性效应;注意设计加速度反应谱长周期段的可靠性;给出顺断层方向和垂直断层方向的地震动2个水平分量。B类桥梁工程场地地震安全性评价中,要选定适当的设定地震,考虑近断裂效应。
其他桥梁的地震作用,按本章以下各节的规定确定。
5.2 设计加速度反应谱
5.2.1 水平设计加速度反应谱。
阻尼比为0.05的水平设计加速度反应谱S(图5.2.1)由下式确定:
5.2.3 特征周期rs按桥址位置在《中国地震动反应谱特征周期区划图》上查取,根据场地类别,按表5.2.3取值。
5.2.4 阻尼调整系数,除有专门规定外,结构的阻尼比ζ应取值0.05,式(5.2.2)中的阻尼调整系数Cd取值1.0。当结构的阻尼比按有关规定取值不等于0.05时,阻尼调整系数Cd应按下式取值。
5.3 设计地震动时程
5.3.1 已作地震安全性评价的桥址,设计地震动时程应根据专门的工程场地地震安全性评价的结果确定。
5.3.2 未作地震安全性评价的桥址,可根据本细则设计加速度反应谱,合成与其兼容的设计加速度时程;也可选用与设定地震震级、距离大体相近的实际地震动加速度记录,通过时域方法调整,使其反应谱与本细则设计加速度反应谱兼容。
为考虑地震动的随机性,设计加速度时程不得少于三组,且应保证任意两组间同方向时程由式(5.3.2)定义的相关系数ρ的绝对值小于0.1。
5.4 设计地震动功率谱
5.4.1 已作地震安全性评价的桥址,设计地震动功率谱要根据专门的工程场地地震安全性评价的结果确定。
5.4.2 未作地震安全性评价的桥址,可根据设计地震震级、距离,选用适当的衰减关系推算;或根据设计加速度反应谱按下式估算(单边功率谱):
5. 5 地震主动土压力和动水压力
5.5.1 E1地震作用抗震设计阶段,应考虑地震时动水压力和主动土压力的影响,在E2地震作用抗震设计阶段,一般不需考虑。
5.5.2 地震土压力按附录D规定计算。桥台后填土无黏性时,地震时作用于桥台台背的主动土压力也可按下列简化公式计算:
抗震设防烈度为9度地区的液化区,桥台宜采用桩基。其作用于台背的主动土压力可按式(5.5.2—3)计算。
5.5.3 地震时作用于桥墩上的地震动水压力应分别按下列各式进行计算:
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6 抗震分析
6.1 一般规定
6.1.1 本章适用于单跨跨径不超过150m的混凝土梁桥、圬工或混凝土拱桥等常规桥梁的抗震分析,对于墩高超过40m,墩身第一阶振型有效质量低于60%,且结构进入塑性的高墩桥梁应作专项研究。
6.1.2 常规桥梁抗震设计流程可参见图6.1.2—1和图6.1.2—2。
6.1.3 根据在地震作用下动力响应特性的复杂程度,常规桥梁分为规则桥梁和非规则桥梁两类。表6.1.3限定范围内的梁桥属于规则桥梁,不在此表限定范围内的梁桥属于非规则桥梁,拱桥为非规则桥梁。
6.1.4 根据第6.1.3条的规则桥梁和非规则桥梁分类,各类桥梁的抗震分析计算方法可参见表6.1.4。
6.1.5 地震作用下,桥台台身地震惯性力可按静力法计算。
6.1.6 在进行桥梁抗震分析时,E1地震作用下,常规桥梁的所有构件抗弯刚度均按毛截面计算;E2地震作用下,延性构件的有效截面抗弯刚度应按式(6.1.6)计算,但其他构件抗弯刚度仍按毛截面计算。
6.1.7 D类桥梁、圬工拱桥、重力式桥墩和桥台,可只进行E1地震作用下结构的地震反应分析。
6.1.8 对于上部结构连续的桥梁,各桥墩高度宜尽可能相近。相邻桥墩高度相差较大导致刚度相差较大的情况,宜在刚度较大的桥墩处设置活动支座或板式橡胶支座。
6.1.9 不宜在梁桥的矮墩设置固定支座,矮墩宜设置活动支座或板式橡胶支座。
6.1.10 在高烈度区,宜尽量避免采用对抗震不利的桥型。
6.2 梁桥延性抗震设计
6.2.1 钢筋混凝土墩柱桥梁,抗震设计时,墩柱宜作为延性构件设计。桥梁基础、盖梁、梁体和结点宜作为能力保护构件。墩柱的抗剪强度宜按能力保护原则设计。
6.2.2 沿顺桥向,连续梁桥、简支梁桥墩柱的底部区域,连续刚构桥墩柱的端部区域为塑性铰区域;沿横桥向,单柱墩的底部区域、双柱墩或多柱墩的端部区域为塑性铰区域。典型墩柱塑性铰区域见图6.2.2。
6.2.3 盖梁、基础的设计弯矩和设计剪力值按能力保护原则计算时,应为与墩柱的极限弯矩(考虑超强系数)所对应的弯矩、剪力值;在计算盖梁、结点的设计弯矩、设计剪力值时,应考虑所有潜在塑性铰位置以确定最大设计弯矩和剪力。
6.2.4 墩柱的设计剪力值按能力保护原则计算时,应为与墩柱的极限弯矩(考虑超强系数)所对应的剪力;在计算设计剪力值时,应考虑所有潜在塑性铰位置以确定最大的设计剪力值。
6.3 建模原则
6.3.1 在E1和E2地震作用下,一般情况下应首先建立桥梁结构的空间动力计算模型。计算模型应反映实际桥梁结构的动力特性。
6.3.2 桥梁结构动力计算模型应能正确反映桥梁上部结构、下部结构、支座和地基的刚度、质量分布及阻尼特性,从而保证在E1和E2地震作用下引起的惯性力和主要振型能得到反映。一般情况下,桥梁结构的动力计算模型应满足下列要求:
1 计算模型中的梁体和墩柱可采用空间杆系单元模拟,单元质量可采用集中质量代表;墩柱和梁体的单元划分应反映结构的实际动力特性。
2 支座单元应反映支座的力学特性。
3 混凝土结构的阻尼比可取为0.05;进行时程分析时,可采用瑞利阻尼。
4 计算模型应考虑相邻结构和边界条件的影响。
6.3.3 在E1地震作用下,宜采用总体空间模型计算桥梁的地震反应;在E2地震作用下,可采用局部空间模型计算。总体和局部空间模型应满足以下要求:
1 总体空间模型宜包括所有桥梁结构及其连接方式,通过对总体空间模型的分析,确定结构的空间耦联地震反应特性和地震最不利输入方向。
2 局部空间模型应根据总体模型的计算结果,取出部分桥梁结构进行计算,局部模型应考虑相邻结构和边界条件的影响。
6.3.4 规则桥梁可按本细则第6.7节的要求选用简化计算模型。
6.3.5 进行直线桥梁地震反应分析时,可分别考虑沿顺桥向和横桥向两个水平方向地震输人;进行曲线桥梁地震反应分析时,可分别沿相邻两桥墩连线方向和垂直于连线水平方向进行多方向地震输入[用曲梁单元时,只需计算一联两端连线(割线)和垂直割线方向的地震输入],以确定最不利地震水平输入方向。
6.3.6 进行非线性时程分析时,墩柱可采用钢筋混凝土弹塑性空间梁柱单元。
6.3.7 抗震分析时应考虑支座的影响。板式橡胶支座可用线性弹簧单元模拟;活动盆式支座可用双线性理想弹塑性弹簧单元模拟,其恢复力模型见图6.3.7。板式橡胶支座的剪切刚度按式(6.3.7—1)计算;活动盆式支座的临界滑动摩擦力按式(6.3.7-2)计算。
1 板式橡胶支座剪切刚度K(kN/m):
6.3.8 建立桥梁抗震分析模型应考虑桩土的共同作用,桩土的共同作用可用等代土弹簧模拟,等代土弹簧的刚度可采用表征土介质弹性值的m参数来计算。
6.3. 9 墩柱的计算长度与矩形截面短边尺寸之比大于8时,或墩柱的计算长度与圆形截面直径之比大手6时,应考虑p—△效应。
6.4 反应谱法
6.4.1 反应谱法包括单振型反应谱法和多振型反应谱法。单振型反应谱法和多振型反应谱法的选用可参见表6.1.4。规则桥梁的抗震计算可采用本细则第6.7节给出的计算方法。
6.4.2 采用反应谱法计算时,反应谱应按本细则第5.2.1条规定确定。
6.4.3 用多振型反应谱法计算时,所考虑的振型阶数应在计算方向获得90%以上的有效质量。地震作用效应应按下列规定计算:
1 单一方向的地震作用效应(内力、位移),一般可采用SRSS方法,按式(6.4.3-1)确定:
6.5 时程分析方法
6.5.1 地震加速度时程应按本细则第5.3节的规定选取。
6.5.2 时程分析的最终结果,当采用3组时程波计算时,应取3组计算结果的最大值;当采用7组时程波计算时,可取7组计算结果的平均值。
6.5.3 在E1地震作用下,线性时程法的计算结果不应小于反应谱法计算结果的80%。
6.6 功率谱法
6.6.1 适用反应谱法计算的结构,一般也可用功率谱法计算。两种方法可作相互检验,功率法计算结果与反应谱法计算结果相差不应超过20%。
6.6.2 当不考虑地震动输入的空间变化效应时,结构响应的自功率谱可按附录C.1计算;当考虑行波效应时,结构响应的自功率谱可按附录C.2计算。
6.6.3 结构响应的期望极值可根据其自功率谱Sy(ω)按附录C.3计算。
6.7 规则桥梁计算
6.7.1 规则桥梁水平地震力的计算,采用反应谱方法计算时,分析模型中应考虑上部结构、支座、桥墩及基础等刚度的影响。
6.7.3 规则桥梁的柱式墩,采用反应谱法计算时,其顺桥向水平地震力可采用下列简化公式计算。其计算简图如图6.7.3所示。
6.7.4 采用板式橡胶支座的规则桥梁,用反应谱法计算时,其顺桥向水平地震力一般应分别按下列情况计算。
1 全联均采用板式橡胶支座的连续梁桥或桥面连续、顺桥向具有足够强度的抗震联结措施(即顺桥向联结措施的强度大于支座抗剪极限强度)的简支梁,其水平地震力可按下述简化方法计算:
1)上部结构对板式橡胶支座顶面处产生的水平地震力
6.7.5 采用板式橡胶支座的规则简支梁桥和连续梁桥,当横桥向设置有限制横桥向位移的抗震措施时,桥墩横桥向水平地震力可按式(6.7.2—1)计算。
6.7.7 采用非线性时程方法计算规则桥梁的变形和内力时,可参照本细则第6.5节的有关条文。
6.8 能力保护构件计算
6.8.1 在E2地震作用下,如结构未进入塑性工作范围,桥梁墩柱的剪力设计值、桥梁基础和盖梁的内力设计值可用E2地震作用的计算结果。
6.8.2 延性墩柱沿顺桥向和横桥向剪力设计值Vc0可按下列规定计算:
1 延性墩柱沿顺桥向剪力设计值Vc0
1)延性墩柱的底部区域为潜在塑性铰区域
6.8.3 延性桥墩盖梁的弯矩设计值Mp0,可按下式计算:
6.8.4 延性桥墩盖梁的剪力设计值Vc0可按下式计算:
6.8.5 梁桥基础沿顺桥向、横桥向的弯矩、剪力和轴力设计值应根据墩柱底部可能出现塑性铰处沿顺桥向、横桥向的弯矩承载力(考虑超强系数φ°)、剪力设计值和墩柱最不利轴力来计算。
6.9 桥台
6.9.1 桥台的水平地震力可按下式计算:
6.9.2 作用在桥台上的主动土压力和动水压力按本细则第5.5节计算。
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7 强度与变形验算
7. 1 一般规定
7.1.1 在E1地震作用下,结构在弹性范围内工作,基本不损伤;在E2地震作用下,延性构件(墩柱)可发生损伤,产生弹塑性变形,耗散地震能量,但延性构件(墩柱)的塑性铰区域应具有足够的塑性变形能力。
7.1.2 梁桥基础、盖梁、梁体以及墩柱的抗剪按能力保护原则设计,在E2地震作用下基本不发生损伤。
7.1.3 在E2地震作用下,混凝土拱桥的主拱圈和基础基本不发生损伤;对系杆拱桥,其桥墩、支座和基础的抗震性能可按梁桥的要求进行抗震设计。
7.1.4 对于D类桥梁、圬工拱桥、重力式桥墩和桥台,可只进行E1地震作用下结构的强度验算。
7.2 D类桥梁、圬工拱桥、重力式桥墩和桥台强度验算
7.2.1 顺桥向和横桥向E1地震作用效应和永久作用效应组合后,应按现行公路桥涵设计规范相关规定验算重力式桥墩、桥台、圬工拱桥主拱及基础的强度、偏心、稳定性。
7.2.2 顺桥向和横桥向E1地震作用效应和永久作用效应组合后,应按现行公路桥涵设计规范相关规定验算D类桥梁桥墩、盖梁和基础的强度。
7.2.3 D类桥梁和重力式桥墩桥梁支座抗震能力可按以下方法验算。
1 板式橡胶支座的抗震验算
1)支座厚度验算
7.3 B类、C类桥梁抗震强度验算
7.3.1 顺桥向和横桥向K1地震作用效应和永久作用效应组合后,应按现行的公路桥涵设计规范相关规定验算桥墩的强度。
7.3.2 对于计算长度与矩形截面计算方向的尺寸之比小于2.5(或墩柱的计算长度与圆形截面直径之比小于2.5)的矮墩,顺桥向和横桥向E2地震作用效应和永久作用效应组合后,应按现行的公路桥涵设计规范相关规定验算桥墩的强度。
7.3.3 顺桥向和横桥向E2地震作用效应和永久作用效应组合后,应按现行的公路桥涵设计规范相关规定验算拱桥主拱圈、联结系和桥面系的强度。
7.3.4 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:
7.3.5 应根据本细则第6.8节计算出的弯矩、剪力和轴力设计值和永久作用效应组合后,按现行《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63)验算基础的承载能力。
7.3.6 应根据本细则第6.8节计算出的盖梁弯矩设计值、剪力设计值和永久作用效应组合后,按现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62)验算盖梁的正截面抗弯强度和斜截面抗剪强度。
7.3.7 应根据本细则第6.9节计算出桥台的地震作用效应和永久作用效应组合后,按现行公路桥涵设计规范相关规定验算桥台的承载能力。
7. 4 B类、C类桥梁墩柱的变形验算
7.4.1 在E2地震作用下,一般情况应按式(7.4.2)验算潜在塑性铰区域沿顺桥向和横桥向的塑性转动能力,但对于规则桥梁,可按式(7.4.6)验算桥墩墩顶的位移;对于高宽比小于2.5的矮墩,可不验算桥墩的变形,但应按本细则第7.3.2条验算强度。
7.4.2 在E2地震作用下,应按下式验算桥墩潜在塑性铰区域沿顺桥向和横桥向的塑性转动能力:
7.4.3 塑性铰区域的最大容许转角应根据极限破坏状态的曲率能力,按下式计算:
7.4.4 φ为理想弹塑性轴力一弯矩一曲率(P—M—φ)曲线的等效屈服曲率,如图7.4.4所示,可根据图中两个阴影面积相等求得,计算中应考
虑最不利轴力组合。
7.4.5 极限破坏状态的曲率φu应通过考虑最不利轴力组合的P—M—φ曲线确定,为混凝土应变达到极限压应变εcu,或约束钢筋达到折减极限应变εRsu,或纵筋达到折减极限应变εlu时相应的曲率。混凝土的极限压应变εcu可按下式计算:
εlu为纵筋的折减极限应变,εlu=0.1.
7.4.6 在E2地震作用下,规则桥梁可按下式验算桥墩墩顶的位移:
7.4.8 对于双柱墩、排架墩,其顺桥向的容许位移可按式(7.4.7)计算;横桥向的容许位移可在盖梁处施加水平力F,进行非线性静力分析。当墩柱的任一塑性铰达到其最大容许转角时,盖梁处的横向水平位移即为容许位移(图7.4.8)。
7.5 B类、C类桥梁的支座验算
7.5.1 在E2地震作用下,应按下列要求进行板式橡胶支座的抗震验算:
1 支座厚度验算
7.5.2 在E2地震作用下,应按下列要求进行盆式支座的抗震验算:
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8 延性构造细节设计
8.1 墩柱结构构造措施
8.1.1 对于抗震设防烈度7度及7度以上地区,墩柱潜在塑性铰区域内加密箍筋的配置,应符合下列要求:
1 加密区的长度不应小于墩柱弯曲方向截面宽度的1.0倍或墩柱上弯矩超过最大弯矩80%的范围;当墩柱的高度与横截面高度之比小于2.5时,墩柱加密区的长度应取全高。
2 加密箍筋的最大间距不应大于lOcm或6ds或b/4;其中ds为纵向钢筋的直径,b为墩柱弯曲方向的截面宽度。
3 箍筋的直径不应小于lOmm。
4 螺旋式箍筋的接头必须采用对接,矩形箍筋应有135°弯勾,并伸入核心混凝土之内6ds以上。
5 加密区箍筋肢距不宜大于25cm。
6 加密区外箍筋量应逐渐减少。
8.1. 2 对于抗震设防烈度7度、8度地区,圆形、矩形墩柱潜在塑性铰区域内加密箍筋的最小体积含箍率ρs.min按以下各式计算。对于抗震设防烈度9度及9度以上地区,圆形、矩形墩柱潜在塑性铰区域内加密箍筋的最小体积含箍率ρs.min应比抗震设防烈度7度、8度地区适当增加,以提高其延性能力。
圆形截面
其他符号意义同式(7.3.4)。
8.1.3 墩柱潜在塑性铰区域以外箍筋的体积配箍率不应小于塑性铰区域加密箍筋体积配箍率的50%。
8.1.4 墩柱的纵向钢筋宜对称配筋,纵向钢筋的面积不宜小于0.006Ah,不应超过0.04Ah,其中Ah为墩柱截面面积。
8.1.5 墩柱纵向钢筋之间的距离不应超过20cm,至少每隔一根宜用箍筋或拉筋固定。
8.1.6 空心截面墩柱潜在塑性铰区域内加密箍筋的配置,应符合下列要求:
1 应配置内外两层环形箍筋,在内外两层环形箍筋之间应配置足够的拉筋,如图8.1.6所示。
2 加密箍筋的配置应满足第8.1.1条和第8.1.2条的规定。
8.1.7 墩柱的纵向钢筋应尽可能地延伸至盖梁和承台的另一侧面,纵向钢筋的锚固和搭接长度应在现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62)要求的基础上增加10ds,ds为纵向钢筋的直径,不应在塑性铰区域进行纵向钢筋的连接。
8.1.8 塑性铰加密区域配置的箍筋应延续到盖梁和承台内,延伸到盖梁和承台的距离不应小于墩柱长边尺寸的1/2,并不小于50cm。
8.1.9 柱式桥墩和排架桩墩的柱(桩)与盖梁、承台连接处的配筋不应少于柱(桩)身最大配筋。柱式桥墩和排架桩墩的截面变化部位,宜做成坡度为2:1—3:1的喇叭形渐变截面或在截面变化处适当增加配筋。
8. 1.10 排架桩墩加密区段箍筋布设应符合以下要求:
1 扩大基础的柱式桥墩和排架桩墩应布置在柱(桩)的顶部和底部,其布置高度取柱(桩)的最大横截面尺寸或1/6柱(桩)高,并不小于50cm。
2 桩基础的排架桩墩应布置在柱(桩)的顶部(布置高度同上)和柱(桩)在地面或一般冲刷线以上1倍柱(桩)径处延伸到最大弯矩以下3倍柱(桩)径处,并不小于50cm。排架桩墩加密区段箍筋配置及箍筋接头应符合第8.1.1条的要求。
8.2 结点构造措施
8.2.1 结点的主拉应力和主压应力可按下式计算:
1 结点中的横向含箍率不应小于本细则第8.1.1条、第8.1.2条对于塑性铰加密区域含箍率的要求,横向箍筋的配置见图8.2.3。
2 在距柱侧面hb/2的盖梁范围内配置竖向箍筋,hb为盖梁的高度,竖向箍筋见图8.2.3,按下式计算竖向箍筋面积Av:
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9 特殊桥梁抗震设计
9.1 一般规定
9.1.1 特殊桥梁包括斜拉桥、悬索桥、单跨跨径150m以上的梁桥和拱桥。
9.1.2 对于特殊桥梁,本细则只给出设计原则。
9.1.3 进行特殊桥梁地震反应分析时,应按第5.1.3条考虑地面运动的空间变化特征。
9.1.4 采用桩基时,应考虑桩一土一结构相互作用对桥梁地震效应的影响。
9.2 抗震概念设计
9.2.1 应尽量采用对称的结构形式,上、下部结构之间的连接构造应尽量均匀对称。
9.2.2 建在抗震设防烈度8度、9度地区的斜拉桥宜优先考虑飘浮体系方案;如飘浮体系导致梁端位移过大,宜采用塔、梁弹性约束或阻尼约束体系。
9.2. 3 建在抗震设防烈度8度、9度地区的大跨径拱桥,主拱圈宜采用抗扭刚度较大、整体性较好的断面形式。当采用钢筋混凝土肋拱时,必须加强横向联系。
9.2.4 建在抗震设防烈度8度、9度地区的下承式拱桥和中承式拱桥应设置风撑,应加强端横梁刚度。
9.2.5 主要承重结构(塔、墩及拱桥主拱)宜选择有利于提高延性变形能力的结构形式及材料,避免发生脆性破坏。
9.3 建模与分析原则
9.3.1 特殊桥梁的地震反应分析可采用时程分析法、多振型反应谱法或功率谱法。时程分析结果应与多振型反应谱法相互校核,线性时程分析结果不应小于反应谱法结果的80%。
9.3.2 地震反应分析所采用的地震加速度时程、反应谱和功率谱的频谱应包括含结构第一阶自振周期在内的长周期成分。
9.3.3 地震反应分析时,采用的计算模型必须真实模拟桥梁结构的刚度和质量分布及边界连接条件,并应满足以下要求:
1 应建立主桥与相邻引桥孔耦联的空间计算模型。
2 墩、塔、拱肋及拱上立柱可采用空间梁单元模拟;桥面系应视截面形式选用合理计算模型;斜拉桥拉索、悬索桥主缆和吊杆、拱桥吊杆和系杆可采用空间桁架单元。
3 应考虑恒载作用下几何刚度和拉索垂度效应弹性模量修正等几何非线性影响。
4 进行非线性时程分析时,支承连接条件应采用能反映支座力学特性的单元模拟;如墩柱已进入非线性工作状态,则应选用适当的弹塑性单元来模拟。
9.3.4 反应谱和功率谱分析应满足以下要求:
1 当墩、塔、锚碇基础建在不同土质条件的地基上时,可采用包络反应谱法或包络功率谱法计算。
2 进行多振型反应谱法分析时,应根据结构特点,考虑足够的振型,振型组合应采用CQC法。
9.3.5 时程分析应满足以下要求:
1 时程分析最终结果,当采用3组时程波计算时,应取3组计算结果的最大值;当采用7组时程波计算时,可取7组结果的平均值。
2 对每组地面运动时程积分时,应同时输入该组所有方向的地面运动时程分量。
3 采用减震耗能装置时,应进行非线性时程分析。
9.3.6 一般情况下,阻尼比可按以下规定确定:
1 混凝土梁桥、拱桥的阻尼比不宜大于0.05。
2 斜拉桥的阻尼比不宜大于0.03。
3 悬索桥的阻尼比不宜大于0.02。
9.4 性能要求与抗震验算
9.4.1 在E1地震作用下,结构不发生损伤,保持在弹性范围内;在E2地震作用下,主缆不发生损伤,主塔、基础、主梁等重要结构受力构件局部可发生可修复的损伤,但要求地震后基本不影响车辆的通行。
9.4.2 在E2地震作用下,边墩等桥梁结构中比较容易修复的构件可按延性构件设计,震后可以修复,可供紧急救援车辆通过。
9.4.3 拱桥桥墩和拱上立柱、斜拉桥引桥桥墩和悬索桥引桥桥墩应按本细则第7章的有关规定进行抗震验算;桥梁支座等连接构件可按第7.5节要求进行抗震验算。
9.5 抗震措施
9.5.1 塔、梁交界处,宜在横桥向梁体两侧设置橡胶缓冲装置。
9.5.2 设简支过渡孔的特殊桥梁,应加宽过渡墩、锚固墩的盖梁宽度,并采取防落梁措施。
9.5.3 选用梁端伸缩缝时,应考虑地震作用下的梁端位移。
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10 桥梁减隔震设计
10.1 一般规定
10.1.1 本章给出的是桥梁减隔震设计的原则。
10.1.2 满足下列条件之一的桥梁,可采用减隔震设计:
1 桥墩为刚性墩,桥梁的基本周期比较短。
2 桥墩高度相差较大时。
3 桥址区的预期地面运动特性比较明确,主要能量集中在高频段时。
10.1.3 存在以下情况之一时,不宜采用减隔震设计:
1 地震作用下,场地可能失效。
2 下部结构刚度小,桥梁的基本周期比较长。
3 位于软弱场地,延长周期可能引起地基和桥梁共振。
4 支座中可能出现负反力。
10.1.4 减隔震设计的桥梁应针对E1地震作用和E2地震作用分别进行设计和验算。
10.1.5 减隔震设计的桥梁,应满足正常使用条件的要求。相邻上部结构之间必须在桥台、桥墩等处设置足够的间隙,以满足位移需求。
10.1.6 减隔震设计的桥梁,其基本周期原则上应为不采用减隔震装置时基本周期的两倍以上。
10.1.7 减隔震桥梁抗震分析时,可分别考虑顺桥向和横桥向的地震作用,位于抗震设防烈度8度、9度区的桥梁,应按本细则第5.1.1条的规定,考虑竖向地震效应和水平地震效应的不利组合。
10.1.8 减隔震装置的构造宜尽可能简单、性能可靠,应在其性能明确的范围内使用,并进行定期的维护和检查;应考虑减隔震系统的可更换性要求。
10.2 减隔震装置
10.2.1 常用的减隔震装置分为整体型和分离型两类。
10.2.2 目前常用的整体型减隔震装置有:
1 铅芯橡胶支座。
2 高阻尼橡胶支座。
3 摩擦摆式减隔震支座。
10.2.3 目前常用的分离型减隔震装置有:
1 橡胶支座+金属阻尼器。
2 橡胶支座+摩擦阻尼器。
3 橡胶支座+黏性材料阻尼器。
10.3 减隔震桥梁建模原则与分析方法
10.3.1 减隔震桥梁的计算模型除满足本细则第6章的规定外,尚应正确反映减隔振装置的力学特性。
10.3.2 计算减隔震桥梁地震作用效应时,宜取全桥模型进行分析,并考虑伸缩装置、桩土相互作用等因素。
10.3.3 减隔震桥梁抗震分析可采用反应谱法、动力时程法和功率谱法。一般情况下,宜采用非线性动力时程分析方法。
10.4 性能要求与抗震验算
10.4. 1 桥墩、桥台、基础等应依据能力保护设计原则进行设计与验算,根据本细则第7章有关条款执行。
10.4.2 减隔震装置应进行如下验算:
1 对于橡胶型减隔震装置,在E1地震作用下产生的剪切应变应小于100%,在E2地震作用下产生的剪切应变应小于250%,并验算其稳定性。
2 非橡胶型减隔震装置,应根据具体的产品指标进行验算。
3 应对减隔震装置在正常使用条件下的性能进行验算。
10.4.3 对减隔震装置的变形、阻尼等力学参数,应进行试验测试。试验得到的力学参数值应在设计值的±10%以内。
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11 抗震措施
11.1 一般规定
11.1.1 各类桥梁抗震措施等级的选择,按表3.1.4—1确定。
11.2 6度区
11.2.1 简支梁梁端至墩、台帽或盖梁边缘应有一定的距离(图11.2.1)。其最小值α(cm)按下式计算:
α≥70+0.5L (11.2.1)
式中:L——梁的计算跨径(m)。
11.2.2 当满足式(11.2.2—1)的条件时,斜桥梁(板)端至墩、台帽或盖梁边缘的最小距离α(cm)(图11.2.2)应按式(11.2.2—2)和式(11.2.1)计算,取大值。
11.3 7度区
11. 3.1 7度区的抗震措施,除应符合6度区的规定外,尚应符合本节的规定。
11.3.2 拱桥基础宜置于地质条件一致、两岸地形相似的坚硬土层或岩石上。实腹式拱桥宜减小拱上填料厚度,并宜采用轻质填料,填料必须逐层夯实。
11.3.3 桥台胸墙应适当加强,并在梁与梁之间和梁与桥台胸墙之间加装橡胶垫或其他弹性衬垫,以缓和冲击作用和限制梁的位移。其构造示意如图11.3.3-1、图11.3.3—2所示。
11.3.4 桥面不连续的简支梁(板)桥,宜采用挡块、螺栓连接和钢夹板连接等防止纵横向落梁的措施。连续梁和桥面连续简支梁(板)桥,应采取防止横向产生较大位移的措施。
11.3.5 在软弱黏性土层、液化土层和不稳定的河岸处建桥时,对于大、中桥,可适当增加桥长,合理布置桥孔,使墩、台避开地震时可能发生滑动的岸坡或地形突变的不稳定地段。否则,应采取措施增强基础抗侧移的刚度和加大基础埋置深度;对于小桥,可在两桥台基础之间设置支撑梁或采用浆砌片(块)石满铺河床。
11.4 8度区
11.4.1 8度区的抗震措施,除应符合7度区的规定外,尚应符合本节的规定。
11.4.2 大跨径拱桥的主拱圈宜采用抗扭刚度较大、整体性较好的断面形式,如箱形拱、板拱等。当采用钢筋混凝土肋拱时,必须加强横向联系。
11.4.3 应采用合理的限位装置,防止结构相邻构件产生过大的相对位移。
11.4.4 梁桥活动支座,不应采用摆柱支座;当采用辊轴支座时,应采取限位措施。
11.4.5 连续梁桥宜采取使上部构造所产生的水平地震荷载能由各个墩、台共同承担的措施,以免固定支座墩受力过大。
11.4.6 连续曲梁的边墩和上部构造之间宜采用锚栓连接,防止边墩与梁脱离。
11.4.7 高度大于7m的柱式桥墩和排架桩墩应设置横系梁。
11.4.8 石砌或混凝土墩(台)的墩(台)帽与墩(台)身连接处、墩(台)身与基础连接处、截面突变处、施工接缝处均应采取提高抗剪能力的措施。
11.4.9 桥台宜采用整体性强的结构形式。
11.4.10 石砌或混凝土墩、台和拱圈的最低砂浆强度等级,应按现行《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61)的要求提高一级采用。
11.4.11 桥梁下部为钢筋混凝土结构时,其混凝土强度等级不应低于C25。
11.4.12 基础宜置于基岩或坚硬土层上。基础底面宜采用平面形式。当基础置于基岩上时,方可采用阶梯形式。
11.5 9度区
11.5.1 9度区的抗震措施,除应符合8度区的规定外,尚应符合本节的规定。
11.5.2 梁桥各片梁间必须加强横向连接,以提高上部结构的整体性。当采用桁架体系时,必须加强横向稳定性。
11.5.3 混凝土或钢筋混凝土无铰拱,宜在拱脚的上、下缘配置或增加适当的钢筋,并按锚固长度的要求伸入墩(台)拱座内。
11.5.4 拱桥墩、台上的拱座,混凝土强度等级不应低于C25,并应配置适量钢筋。
11.5.5 桥梁墩、台采用多排桩基础时,宜设置斜桩。
11.5.6 桥台台背和锥坡的填料不宜采用砂类土,填土应逐层夯实,并注意采取排水措施。
11.5.7 梁桥活动支座应采取限制其竖向位移的措施。
附录A 梁桥结构基本周期的近似公式
A.1 梁桥桥墩基本周期的近似公式
A.1.1 梁桥桥墩的基本周期可通过实测、试验或理论计算确定。一般情况下,可按下列近似公式计算各类桥墩的基本周期:
A.1.2 变截面桥墩等效截面惯性矩可按下式计算:
A.2 采用板式橡胶支座的梁桥基本周期近似计算公式
采用板式橡胶支座的梁桥,桥墩基本周期可按两个质点体系的公式计算,共计算简图如A.2.1所示。
附录B 圆形和矩形截面屈服曲率和极限曲率计算
B.0.1 截面屈服曲率
对于圆形截面和矩形截面,其截面屈服曲率可按下式计算:
附录C 功率谱法的实施原则
C.1 地面均匀运动时结构响应自功率谱的计算
C.2 考虑行波效应时结构响应自功率谱的计算
C.2.1 根据沿桥向波速ν(它可代表νp或νs)构造全部N个桥墩所受的虚拟简谐地面加速度激励向量:
C. 2. 2 计算出在简谐激励[式(C.2.1-2)]作用下结构的任一稳态简谐响应y,则其自功率谱仍可按式(C.1.1)计算。
C.3 结构响应需求的计算
按结构响应(可为位移、内力或其他与位移成线性关系的量)y的自功率谱Sy(ω)计算该响应的期望极值(即需求) y ,可按以下步骤实行:
C.3.1 按下式计算y的第i阶谱矩(取i=0,2计算)
附录D 黏性填土的地震土压力计算公式
D.0.1 地震主动土压力
地震主动土压力按下式计算:
本细则用词说明
对执行细则条文严格程度的用词,采用以下写法:
1 表示很严格,非这样做不可的用词:
正面词采用“必须”;反面词采用“严禁”。
2 表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:
正面词采用“应”;反面词采用“不应”或“不得”。
3 表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:
正面词采用“宜”;反面词采用“不宜”o
4 表示有选择,在一定条件下可以这样做的用词,采用“可”。