混凝土桥墩设计中的抗震分析

第３６卷第１１期　２００８年１１月　同济大学学报（自然科学版）　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＴＯＮＧＪＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ）　Ｖｏ１．３６Ｎｏ．１１　Ｎｏｖ．２００８　东海大桥预应力混凝土桥墩抗震性能分析　王志强，葛继平，魏红一　（同济大学桥梁工程系，上海２０００９２）　摘要：建立了可以在循环荷载作用下考虑有、无粘结预应力筋影响的纤维模型分析方法并进行了验证．采用该方法　建立了东海大桥引桥桥墩的分析模型．发现东海大桥引桥桥墩中采用的有粘结预应力筋对初始侧向抗弯刚度有影　响，对侧向承载能力几乎没有影响，并且该种类型桥墩残余位移较大．为了改善桥墩震后残余位移，针对桥墩特点　比较了几种预应力筋布置方式，证明在箱形墩的截面中心布置无粘结预应力钢铰线既可以满足正常使用阶段性　能，又能提高桥墩的抗震性能．但是预应力的施加水平、预应力筋含量等关键参数的取值，需要进一步研究确定．　关键词：箱型桥墩；抗震性能；有粘结预应力筋；无粘结预应力筋；纤维单元法；滞回性能　中图分类号：Ｕ　４４３．２２　文献标识码：Ａ　文章编号：０２５３—３７４Ｘ（２００８）１１—１４６２—０５　Ｓｅｉｓｍｉｃ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｃｏｌｕｍｎ　ｏｆ　Ｅａｓｔ　Ｓｅａ　Ｂｒｉｄｇｅ　ＷＡＮＧＺｈｉｑｉａｎｇ，ＧＥＪｉｐｉｎｇ，ＷＥ，Ｈｏｎｇｙｉ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｂｆｉａｇｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｌ：Ｔｈｅ　ｆｉｂｅｒ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｂｏｎｄｅｄ　ａｎｄ　ｕｎｂｏｎｄｅｄ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｃｏｌｕｍｎ　ｕｎｄｅｒ　ｃｙｃｌｉｃ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａｎｄ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｆｉｂｅｒ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｉｅｒ　ｏｆ　Ｅａｓｔ　Ｓｅａ　Ｂｒｉｄｇｅ　ｉｓ　ｂｕｉｌｔ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｑｕａｓｉｓｔａｔｉｃ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｂｏｎｄｅｄ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｈｉｇｈ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｓｔｅｅｌ　ｂａｒｓ　ｈａｖｅ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｐｉｅｒ，ａｎｄ　ｌｉｔｔｌｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ａｎｄ　ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｄｒａｍａｔｉｃ　ｒｅｓｉｄｕａ１　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｉｅｒ　ｏｆ　Ｅａｓｔ　Ｓｅａ　Ｂｒｉｄｇｅ．Ｔｏ　ｍｉｔｉｇａｔｅ　ｔｈｅ　ｒｅｓｉｄｕａｌ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｉｅｒ．　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｓｔｒａｎｄｓ　ａｒｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｔｈｅ　ｈｏｌｌｏｗ　ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｐｉｅｒｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｕｎｂｏｎｄｅｄ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｓｔｒａｎｄｓ　ａｔ　ｔｈｅ　ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｒｏｓｓ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｓａｔｉｓｆｙ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄｓ　ｏｆ　ｓｅｒｖｉｃｅａｂｉｌｉｔｙ　ｌｉｍｉｔｅｄ　ｓｔａｔｅ　ａｎｄ　ｈａｖｅ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｓｕｐｅｒｉｏｒ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｆｕｒｔｈｅｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｆｏｃｕｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｐｉｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｏｌｌｏｗ　ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｐｉｅｒ；ｓｅｉｓｍｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｂｏｎｄｅｄ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｎｄｏｎｓ；ｕｎｂｏｎｄｅｄ　ｐｒｅ—　ｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｎｄｏｎｓ；ｆｉｂｅｒ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ；ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　１９７１年加州圣・费兰多地震后，人们对钢筋混　凝土墩柱延性进行了大量的研究，从而促进了桥梁　延性抗震设计的重大发展［卜２ｊ．１９９５年日本阪神大　地震中，一些延性能力不足的桥墩发生了较大的破　坏，另一些延性桥梁虽然没有倒塌，但是这些桥梁因　为存在较大的残余变形，也丧失了使用功能，必须拆　除重建，显示了减小残余位移的重要性［　．在这样　的背景下，研究人员开始了针对减小震后墩柱残余　收稿日期：２００７—０３—１９　基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０５０８０３２）　作者简介：王志强（１９７１一），男，副教授，工学博士，主要研究方向为桥梁抗震．Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｚｈｉｑ＠ｍａｉｌ．ｔｏｎｇ￣ｉ．ｅｄｕ．ｃ

桥梁工程中桥梁抗震设计

摘要：临沂地处郯庐断裂带，桥梁的抗震设计尤为重要，结合临沂境内桥梁的抗震设计，确保桥梁在使用过程中的安全性与可靠性，对桥梁抗震设计进行探析。

关键词：桥梁工程；抗震设计；要点

临沭县沭河大桥，上部结构采用3×40+3×40+3×40+3×40+2×40m预应力钢筋混凝土简支箱梁，桥面连续，3孔一联，下部采用柱式桥墩，钻孔灌注桩基础。项目区域处于多种大地构造单元的复合部位，各种应力复杂集中，在漫长的地质年代里，经历过数次构造变动，形成各种不同类型的构造单元，隆起、凹陷、褶皱、断裂彼此交织复合。依据构造地质观点，按其构造形迹、性质、空间展布及其组合关系，项目所在区域位于沂沭河冲积平原，分布于黄泛平原和低山丘陵、岗地之间，由黄河泥沙和沂沭河冲积物填积原来的湖荡形成，地势低平，长期以来，地壳较为稳定或略有上升，地面以剥蚀作用为主，形成广阔、平坦和向东南微微倾斜的山麓面，加之流水侵蚀破坏而支离破碎，形成波状起伏高差不大的丘岗和洼地。

根据《地震烈度区划图》，场区抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，设计基本地震动峰值加速度为0.20g，桥位区为Ⅱ类场地土，特征周期为0.45s，场区内无饱和砂土。

该桥采用延性抗震设计，并引入能力保护原则。确保结构在E2地震作用下具有足够的延性变形能力，并有适当的安全储备，通过能力保护设计，确保塑性铰只在选定的位置出现，并且不出现剪切破坏。延性构件和能力保护构件之间形成强度梯度，确保能力保护构件不早于延性构件失效。桥梁抗震设防类别按B类桥梁，桥梁抗震设防目标为在E1地震作用下震后可正常使用，结构总体反应在弹性范围，基本无损伤，结构的强度和刚度基本保持不变；在E2地震作用下震后桥梁经临时加固后可供维持应急交通使用，E2地震作用的损伤状态为不致倒塌的结构损伤，结构强度不能出现大幅度降低。

该桥的桥梁抗震措施等级为四级，桥梁的抗震重要性系数E1地震作用下取0.43，E2地震作用下取1.3。

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钢筋混凝土桥墩延性抗震设计方法分析

作者：聂年圣;牛瑞森

来源：《价值工程》2010年第32期

摘要：介绍了延性抗震设计的概念和方法，对钢筋混凝上桥墩延性抗震设计的几个内容进行了分析，并对此提出了相关建议。

Abstract: The paper introduces the concepts and methods of ductility seismic, analyzes the

several content of the reinforced concrete bridge pier ductility design, and puts forward relevant

proposals.

关键词:钢筋混凝土桥墩；延性；抗震设计

Key words: reinforced concrete bridge piers；ductility；seismic design

中图分类号：TU37 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）32-0112-01

0引言

延性，通常是指在初始强度没有明显退化情况下的非弹性变形的能力，它包括两个方面的能力：一是承受较大的非弹性变形，同时强度没有明显的下降；二是利用滞回特性吸收能量的能力[1]。结构的延性称为整体延性，构件的延性称为局部延性。常用的两个延性指标为：位移延性（displacement ductility）和曲率延性（curvature ductility）[2]。延性抗震设计是以结构非线性动态行为为基础的，主要研究在结构不发生大的破坏和丧失稳定的前提下提高构件的滞回耗能能力、塑性铰的设置与极限变形能力。

1钢筋混凝土桥墩延性抗震设计内容

1.1 延性桥墩钢筋的布置①纵向钢筋的考虑。理论分析表明，桥墩中纵向钢筋含量对桥墩的延性有一定的影响。但纵筋含量对延性如何影响，目前的认识相差很大，有的结论甚至截然相反。但不管怎样，延性桥墩中纵向钢筋的含量不宜太低，也不宜太高。为了能提供更好的约束效果，Caltrans规范还规定纵筋之间的最大间距不得超过20cm；欧洲规范规定纵筋之间的最大间距不得超过核心混凝土最小尺寸的1/3或35cm，但可以超过20cm；新西兰规范规定，对矩形及圆形截面延性桥墩，纵筋之间的最大间距不得超过截面直径的1/4，也不得超过20cm。②塑性铰区横向箍金的确定。在延性桥墩抗震设计中，各国规范对横向箍筋的规定是最多的，横向箍筋主要起起到三个方面的作用：一是用于约束塑性铰区混凝土，二是提供抗剪能力，三是防止纵向钢筋压屈。我国公路桥梁抗震设计规范规定8、9度区桥梁墩柱加密区段箍筋的配置要满足：圆形截面应采用螺旋式箍筋，间距不大于10cm，箍筋直径不小于8mm；矩形截面龙源期刊网

钢筋混凝土筒仓的抗震设计分析

摘要：钢筋混凝土筒仓是一种运用很广的贮存设施，为了确保其使用安全我们一定对其做好抗震设计。本文从详细阐述钢筋混凝土筒仓的基本概况入手，进而分别从筒仓的支持系统、结构布置、筒仓选型等方面具体探讨了钢筋混凝土筒仓如何进行抗震设计。

关键词：钢筋混凝土；筒仓；抗震设计

钢筋混凝土筒仓的基本概况

筒仓是一种用来储存矿石、谷物粮食、水泥砂石等散料的仓储构筑物，是生产企业用来调节与贮存用料的一种附属设施。筒仓按照制作材料可以分为钢筋混凝土筒仓、钢筒仓和砖石筒仓等几类。从实用性与经济性等各方面综合考虑，钢筋混凝土筒仓是我们运用较为广泛的一种，本文将重点探讨这类筒仓的抗震设计。

钢筋混凝土筒可以根据制作方法的不同分为预制装配式筒仓、整体浇注式筒仓、预应力与非预应力筒仓等种类，在这些筒仓中整体浇注的钢筋混凝土筒仓具备较大的优势。由于筒仓多贮存散状的物料，而且存储的量较大，在地震频发的年代，其安全问题就值得我们重点关注。为了确保物料的储存安全，我们一定要设计出安全系数高、可靠性强的筒仓。

钢筋混凝土筒仓具备较高的地震承载力，因为其柱子的截面较小、抗剪承载力较高、密实性较好等优点，发生地震不会引起较大的地震反应和局部失稳现象，本身具备较强的抗震能力，在具体的设计中，我们还可以通过对支承系统、结构布置、选型等方面的设计提高其抗震能力。

钢筋混凝土筒仓支承系统的抗震设计分析

根据大量的实践调查数据分析可知，筒仓最容易受到地震灾害威胁的是其支承系统。如果支承混凝土筒仓的砌体结构被地震破坏，整个仓体就肯定会随之坍落。

首先，我们要设计好钢筋混凝土筒仓的仓底支承结构。具体的，钢筋混凝土筒仓的仓底支承结构有柱支承、筒仓内壁支承、仓壁与内柱共同支承等形式。钢筋混凝土筒仓所储物料一般都会比较重，采用柱支承结构很容易因为筒仓的重心较高而容易遭到地震的破坏，实际情况中这类筒仓坍塌的比例也较大。因此从抗震方面考虑，我们会优先选用筒仓内壁支承结构和仓壁与内柱共同支承结构。