《桥梁延性抗震设计》学习.docx

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1、桥梁延性抗震设计学习摘录北京地铁亦庄线高架桥所处的地震区划为VIIl度，因此根据铁路抗震设计规范GB50111-2006的要求，桥梁结构应满足规定的延性要求；关于延性设计的概念，在“规范”中未予以详述，根据范立础教授等人编著的桥梁延性抗震设计一书展开系统学习，以期对北京地铁亦庄线的高架桥梁设计，尤其是墩一桩的合理设计予以把握。以下为桥梁延性抗震设计主要内容：1.延性设计概念(1)地震灾害与国策近10年来国内外主要灾害性地震简况时间地点震中位置震级震源深度(km)死亡人数伤残人数直接经济损失纬度经度1989.10.17美国加州洛马普里埃塔(LomaPrieta)37.3N238.IE7.118k

2、m643700余人约70美元1994.01.17美国加州北岭(Northridge)34.2N241.5E6.718km655000约200亿美元1995.01.17日本神户(kobe)34.6N135.OE7.220km60003.4万约1000亿美元1999.08.17土耳其伊兹米特(Izmit)40.7N29.9E7.417km1.4万2.1万超200亿美元1999.09.21中国台湾23.8N121.IE7.61.Okm20001万118亿美元19501988年中国大陆7级以上地震的灾害时间地点震级(M)基本烈度震中烈度受灾面积(km2)死亡人数(人)伤残人数(人)直接经济损失(亿元)

3、1955.4.14康定7.51095000842241955.4.15乌恰7.09916000181966.3.22邢台7.2610230007938861310.01969.7.18渤海7.493001970.1.5通海7.791017771562126783301973.2.6炉霍7.99106000219924731974.5.11永善7.1892300164116000.91975.2.4海城7.369920132842924.01976.5.29龙陵7.689732791.41976.7.28唐山7.861132000242769164851近1001976.8.16松潘7.2698

4、500038341985.8.23乌恰7.498526702001.01988.11.6澜沧7.68991700748775120.51998年3月1日开始，我国政府正式实施了第一部规范防震减灾工作的重要法律一防震减灾法，在防震减灾法中规定，“新建、扩建、改建建设工程，必须达到抗震设防要求；重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程，必须进行地震安全性评价，并根据地震安全性评价的结果，确定抗震设防要求，进行抗震设防”。根据现行的地震烈度区划图，我国地震烈度在6度及以上的地震区面积占全国的60%,7度和7度以上的地震区面积占全国面积的1/3；我国有46%的城市位于基本烈度7度或7度以上的地震区

5、。（2）工程震害现象与教训A.地震灾害（直接震害和次灾害）地表的破坏主要有地表断裂、滑坡、砂土液化、软土震陷等。地表断裂（地裂缝）分为构造地裂缝和重力地裂缝。构造地裂缝与地质构造有关，是地震断层错动后在地表留下的痕迹，一般说来，构造地裂缝切割很深，可以从地壳内的岩层断裂开始直达地表，而且不受地形地貌的影响。沿着震源体的错动方向，构造地裂缝可延绵数十或上百公里。如美国的圣安德列斯（SanAndress）断层为典型的构造地裂缝。重力地裂缝是由于地表土质软硬不均匀及微地面重力影响，在地震作用下形成的。它与震前土质的稳定状态密切相关，其规模不能反映地震动的强烈程度。这种地裂缝在地震区分布极广，在道路、

6、古河道、河岸、堤上等松软潮湿土壤处常可看见。可引起房屋开裂以及道路、桥梁等工程设施的破坏，并对地下管道造成严重的破坏。滑坡：略。砂土液化地震动使排列较为松散的饱和无粘性土颗粒产生压实趋势，若短时间内土中的水排泄不出来，则土体内部产生超静定孔隙水压力，当孔隙水压力增大到与砂土剪切面上的正应力相等时，土颗粒便形同“液体”呈悬浮状态。地震液化使地基失稳导致大量工程结构严重破坏。软土震陷软土震陷在地震中时有发生，但人们研究的很少。一般软土系指水下天然沉积的饱和粘性土（包括淤泥、淤泥质、泥炭质土等），具有高压缩性及高孔隙比，含水量高，承载力低。我国滨海城市如天津、上海等地的部分地区属于这一类土。软土震陷

7、的主要特征是在强烈的地震作用下，孔隙水压力增大，并从边界排出，软粘土被压密，产生沉陷或不均匀沉陷。对结构来说，特别是超静定结构，不均匀沉陷引起的内力重分配可导致结构破坏乃至倒塌。工程结构的破坏地基失效引起的结构破坏强烈地震时，地裂缝、滑坡、砂土液化、软土震陷等，可使地基开裂、滑动、不均匀沉降等，进而丧失稳定和承载力，这类破坏一般难以抵抗，主要通过场地选择和或地基处理解决。结构强烈振动引起的结构破坏地震时，地面的运动引起的结构振动，使结构的内力和变形大幅地增加，从而导致结构破坏和倒塌。这类破坏主要源于两个方面原因：一是结构遭遇的地震强度远远超过设计预期的强度，使结构无法抵御而破坏，这是导致结构破

8、坏的外因；二是在结构设计和细部构造以及施工方法上存在的缺陷，如结构构件强度和延性不足、各构件之间连接不牢、结构布置和构造不合理等，这是导致结构破坏的内因。由于目前无法准确预测桥址处未来发生的地震动的强度，所以，设计对地震动特性不敏感的结构就显得特别重要。合理的抗震设计并非单纯地提高结构的强度和刚度，而是要设法避免结构出现大的地震作用效应。B.震害现象（可能原因）与教训早期桥梁震害现象人类正式记录的桥梁震害发生在1906年美国就金山大地震；1923年关东大地震促使日本制订了世界第一部公路桥梁抗震设计规范一一内务省道路法、道路设计细则草案（1926年）；1948年福冈地震和1964年新泻地震，使人

9、们充分认识到砂土液化现象危害；1971年圣费尔南多（SanFernandO）地震,使人们开始注重结构的延性；从早期的历次破坏性地震中，人们经过调查发现，桥梁的震害现象可以归纳为：上部结构坠毁：上部结构自身因直接的地震动力效应而损坏的现象极少见，但因支承连接件失效等引起的落梁现象，在早期的破坏性地震中常有发生。梁在顺桥向发生坠梁时，梁端撞击桥墩侧壁，给桥梁下部结构带来很大的破坏。支承连接件破坏：桥梁的支座、伸缩缝和剪力键等支承连接件历来被认为是桥梁结构特性中抗震性能比较薄弱的环节。桥台、桥墩破坏：严重的破坏现象包括墩台倒塌、断裂和严重倾斜；对钢筋混凝土桥台和桥墩，破坏现象还包括桥墩的轻微开裂、保护层混凝土剥落和纵向钢筋屈曲等。基础破坏:扩大基础自身的震害现象极少发现,然而有时因不良的地质条件,也会出现沉降、滑移等；桩基础的承台由于体积、强度和刚度都很大，因此也极少发生破坏，但桩基的破坏现象则时有发生，尤其是对深桩基础。限于早期的认识水平，桩基的破坏可能出现在桩基的任意位置，而且往往位于水下或地下，不利于震后迅速发现，修复难度相当大。近30年来桥梁的震害现象最近30年是桥梁抗震理论取得(3)桥梁地震反应分析方法的演变(4)桥梁工程的抗震设防(5)桥梁工程的抗震设计原则2 .桥梁延性抗震设计理论3 .桥梁延性抗震设计方法4 .箍筋约束混凝土桥墩的延性设计