城市桥梁抗震设计规范
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中华人民共和国行业标准(CJJ-XXXX)城市桥梁抗震设计规范(征求意见稿)主编单位:同济大学参编单位:上海市政工程设计研究院、上海市城市建设设计研究院,天津市政工程设计研究院、北京市政工程设计研究院二○○九年三月1目次1 总则 (4)2 术语和符号 (6)2.1术语 (6)2.2符号(略) (8)3 抗震设计的基本要求 (9)3.1抗震设防分类和设防水准 (9)3.2地震影响 (10)3.3抗震设计方法分类 (11)3.4桥梁抗震体系 (11)3.5 抗震概念设计 (13)3.6抗震设计流程图 (15)4 场地、地基与基础 (19)4.1场地 (19)4.2液化土 (22)4.3地基的承载力 (26)5地震作用 (27)5.1一般规定 (27)5.2设计加速度反应谱 (27)5.3 设计地震动时程 (29)5.4地震主动土压力和动水压力 (30)5.5荷载组合 (32)6抗震分析 (33)6.1一般规定 (33)6.2建模原则 (35)6.3反应谱法 (38)6.4时程分析方法 (39)6.5规则桥梁抗震分析 (39)6.6能力保护构件计算 (44)26.7桥台 (47)7 抗震验算 (48)7.1 一般规定 (48)7.2 E1地震下抗震验算 (48)7.3E2地震下抗震验算 (49)7.4支座验算 (53)7.5 能力保护构件验算 (54)8 抗震构造细节设计 (56)8.1墩柱结构构造措施 (56)8.2结点构造措施 (58)9桥梁减隔震设计 (61)9.1一般规定 (61)9.2减隔震装置 (61)9.3减隔震桥梁地震反应分析 (62)9.4减隔震桥梁抗震验算 (66)10大跨度桥梁抗震设计 (67)10.1一般规定 (67)10.2抗震概念设计 (67)10.3建模与分析原则 (67)10.4性能要求与抗震验算 (69)11抗震措施 (70)11.1一般规定 (70)11.2 6度区 (70)11.3 7度区 (71)11.4 8度区 (72)11.5 9度区 (74)31 总则1.0.1根据《中华人民共和国防震减灾法》,贯彻预防为主的方针,使城市桥梁经设防后减轻结构的地震破坏,避免人员伤亡,减少工程直接经济损失和因交通运输中断或阻滞导致间接经济损失,特制定本规范。
1.0.2抗震设防烈度为6度及以上地区的城市桥梁,应进行抗震设计。
1.0.3本规范适用于抗震设防烈度6、7、8和9度地区的梁式桥;双向主干道立交工程和城市轨道交通高架桥。
斜拉桥、悬索桥、拱桥等可参照本规范给出的抗震设计原则进行设计。
1.0.4抗震设防烈度大于9度的地区和有特殊要求的重大和复杂的桥梁抗震设计,应进行专门研究,并按有关专门规定执行。
注:本规范一般略去“设防烈度”字样,如“设防烈度为6度、7度、8度、9度”简称为“6度、7度、8度、9度”。
1.0.5本规范采用两级抗震设防,E1和E2两级地震作用下,根据本规范第3.1.1条的重要性分类,各类桥梁抗震设防目标见表1.05。
表1.0.5 城市桥梁抗震设防目标41.0.6 抗震设防烈度应按国家规定的权限审批、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。
1.0.7按本规范进行抗震设计时,尚应符合现行国家其它有关勘察、设计规范的要求。
注:如有冲突,应经专家论证,报上级主管部门的批准才能执行。
52 术语和符号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,由抗震设防烈度和城市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。
2.1.4E1地震作用earthquake action E1工程场地重现期较短的地震作用,对应于第一级设防水准。
2.1.5E2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seismic effect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地震动参数它包括地震波加速度峰值、反应谱曲线特征周期、地震动持续时间和拟合的人工地震时程。
2.1.9地震安全评价地震安全评价是指建设工程场地及其地震环境,按照工程的重要性和相应的设防风险水准,给出确定设计工程抗震参数以及6相关资料。
2.1.10 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。
2.1.11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。
2.1.12抗震设计中的场地土分类根据地震时场地土层的振动特性对场地所划分的类型,同类场地具有相似的反应谱特征。
2.1.13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。
2.1.14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。
2.1.15延性抗震设计ductility seismic design允许桥梁结构墩柱发生塑性变形,要求利用结构延性抗震。
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称为延性构件。
2.1.17能力保护设计capacity design为使桥梁结构在预期地震作用下,保证桥梁非塑性铰区构件在弹性范围工作,其抗震性能高于塑性铰区的设计方法。
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称为能力保护构件。
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。
72.1.20防止落梁系统为防止在地震中发生桥梁上部结构落下而设置的构造系统。
它由加长桥梁支承部分的长度、防止落梁装置、限制位移量构造和防止桥面出现梯状竖向错位装置组成。
2.1.21桥梁支承部分长度指从梁的端部到墩台的内侧边缘的长度。
2.1.22防止落梁装置防止落梁装置设在相邻边梁或内梁端部,它是防止在发生意想不到的相对大位移时,由于桥梁支承部分的长度不够发生落梁而设计的。
2.1.23限制位移装置为防止桥梁支座损伤所引起的梁墩间的相对大位移而设计的构造装置。
2.1.24防止竖向梯状大错位的装置大型铸钢支座桥梁,因支承体系的破坏,使桥面高低错位出现阶梯状落差,影响车辆通行,为防止这种现象而设计的构造。
2.1.25缓冲橡胶挡块地震时,梁与梁、梁与墩、梁与防止落梁的挡块可能发生冲击而增大地震影响,为防止这种现象而设计的缓冲装置。
2.2符号(略)83 抗震设计的基本要求3.1抗震设防分类和设防水准3.1.1城市桥梁应按其在城市交通网络上位置的重要性以及承担交通量的多寡,分为甲A、甲B、乙、丙四类,见表3.1.1。
表3.1.1 桥梁抗震设防分类3.1.2各类桥梁的抗震设防水准,应符合下列要求:1甲A类桥梁,地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求,其值应按批准的地震安全性评价结果确定;抗震措施,当抗震设防烈度为6~8 度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当为9 度时,应符合比9 度抗震设防更高的要求。
2甲B和乙类桥梁,地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求;抗震措施,一般情况下,当抗震设防烈度为6~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当为9 度时,应符合比9 度抗震设防更高的要求。
3丙类桥梁,地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。
4根据桥梁使用功能重要性和投资条件,重大桥梁工程应专门确定更高的抗震设防水准。
5立体交叉跨线桥梁的抗震设防水准不应低于下线桥梁。
93.2地震影响3.2.1桥梁所在地区遭受的E1和E2地震影响, 应采用所在地区设防烈度相应的设计基本地震加速度和反应谱特征周期以及本规范第3.2.2条第2款规定的E1和E2地震调整系数来表征。
3.2.2各类桥梁的地震影响,应符合下列要求:1甲A类桥梁E1和E2地震加速度峰值应按地震安全评价结果取值,相应的E1和E2地震重现期分别为950年和2500年;2其它各类桥梁E1和E2地震加速度峰值取值,应根据设防烈度的设计地震加速度峰值,乘以表3.2.2-1中的E1和E2地震调整系数得到。
表3.2.2-1 各类桥梁E1和E2地震调整系数注:括号内数值为相应于表3.1.3-2括号内数值的调整系数。
3相应于设防烈度的设计地震加速度取值,应根据地震烈度区划图、地震动参数区划图按表3.2.2-2采用。
表3.2.2-2 设计加速度a0注:g为重力加速度;103.3抗震设计方法分类3.3.1根据桥梁场地抗震设防烈度和桥梁结构的重要性,甲B、乙和丙类桥梁的抗震设计方法分为:A、B和C三类:1A类:应满足相关构造和抗震措施要求,不需进行抗震分析;2B类:应进行E1地震下的抗震分析和抗震验算;并满足相关构造和抗震措施要求;3C类:应进行E1地震和E2地震的抗震分析和验算,并满足本章3.4节结构抗震体系以及相关构造和抗震措施要求。
3.3.2甲A桥梁的抗震设计可参考本规范第10章给出的大跨度桥梁抗震设计原则进行设计。
3.3.3根据桥梁结构的重要性和场地的抗震设防烈度, 甲B、乙和丙类桥梁的抗震设计方法应按表3.3.3选用。
表 3.3.3 桥梁抗震设计方法选用3.4桥梁抗震体系3.4.1采用C类抗震设计方法的桥梁,结构抗震体系应满足以下要求:1有可靠和稳定传递地震荷载到地基的途径;避免因局部削弱或突变形成薄弱部位和连锁式破坏;2有效的约束,能可靠地控制结构地震位移,避免发生落梁破坏;3有明确、可靠的地震能量耗散部位;4桥梁结构构件发生塑性变形后,部分结构构件损伤不会导致整个体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。