ch5桥梁延性抗震设计

桥梁的延性抗震方法与减隔震设计张学义发表时间：2019-06-20T11:18:43.430Z 来源：《基层建设》2019年第8期作者：张学义[导读] 摘要：桥梁工程作为生命线工程的重要组成部分，应尽量减少其在地震作用下的破坏。

天津市市政工程设计研究院 300392 摘要：桥梁工程作为生命线工程的重要组成部分，应尽量减少其在地震作用下的破坏。

桥梁的减、隔震设计是目前常用的桥梁抗震方案。

本文对于桥梁延性抗震思想和减、隔震设计进行了简要的阐述与分析，比较了两种方法的异同。

以希腊的里翁-安蒂里翁桥为例，详细分析了其设计中所采用的减、隔震措施。

并提出了一种桥梁减、隔震的设计构想。

关键词：延性；减、隔震；漂浮 1．桥梁的延性抗震设计方法 1．1延性抗震设计方法的概念及其发展从本质上讲，延性反映了一种非弹性变形的能力，保证刚度和强度不会因为非弹性变形而急剧降低。

对材料而言，延性材料是指在发生较大的非弹性变形时强度和刚度都没有明显下降的材料，与之对应的是脆性材料，则指一出现非弹性变形或在非弹性变形极小的情况下便发生破坏的材料；对结构和构件而言，如果结构或构件在发生较大的非弹性变形时，其强度和刚度仍没有明显的下降，则这类结构或结构构件称为延性结构或延性构件。

延性结构具有的延性水平与结构中包含的延性构件具有的延性水平密切相关。

但这并不意味着结构包含一些延性水平高的构件，其整体延性水平就一定高，实际上在某些情况下，即使个别构件的延性水平很高，但结构的整体延性水平却可能很低。

1．2 能力设计的方法能力设计原则是Park等在20世纪70年代中期提出的一个重要原则，并最早在新西兰混凝土设计规范（NZS3101，1982）中得以应用，以后这个原则先后被美国、欧洲和日本等国家和地区的桥梁抗震规范所采用。

能力设计方法的基本原理为：在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）之间建立强度安全等级差异，以确保结构不会发生脆性的破坏模式。

混凝土桥梁施工过程延性抗震设计黎志辉;练志娟;徐定超【摘要】Ductility seismic design of concrete bridge construction process is discussed,from the restrictive conditions,the conceptual design,the choice of the upper structure,piers and foundation,ductility seismic choose,the essay puts forward strengthening the stirrup design experiment method,the bridge is raised ductility seismic intensity,and solved the ductility seismic design of bridge construction.%从限制条件、概念设计、上部结构选择、桥墩和基础选择、延性抗震选择等方面，对混凝土桥梁施工过程延性抗震设计进行论述，提出了加强箍筋设计的实验方法，提高了桥梁延性抗震强度，解决了桥梁施工中延性抗震设计的难题。

【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2016(042)009【总页数】2页(P163-163,164)【关键词】延性抗震设计;桥梁;箍筋;延性实验【作者】黎志辉;练志娟;徐定超【作者单位】扬州大学建筑科学与工程学院，江苏扬州 225127;扬州大学建筑科学与工程学院，江苏扬州 225127;扬州大学建筑科学与工程学院，江苏扬州225127【正文语种】中文【中图分类】U441.3桥梁，承载着人类祈求沟通的心愿，鼓舞着人们追求跨越的梦想，一座功能明确、造型精美、技术先进的桥梁，建成以后往往成为一个地方的地标建筑，桥梁是道路的重要组成部分，是交通工程中的关键性枢纽，在交通发展中起着非常重要的作用。

钢筋混凝土桥梁延性抗震设计的研究及发展朱　日希,弓俊青(北方交通大学土建学院,北京100044)摘　要:介绍了延性抗震设计的概念和方法,对当前钢筋混凝土桥梁延性抗震设计的研究成果进行了综述,并讨论了钢筋混凝土桥梁延性抗震设计方面需要解决的几个问题。

关键词:钢筋混凝土结构;桥梁;抗震设计;延性中图分类号:U 448.34;U 442.55 文献标识码:A 文章编号:1003-4722(2000)-0001-05收稿日期:1999-08-01基金项目:国家自然科学基金资助项目(59978001);铁道部科技发展基金资助项目(99G 41)作者简介:朱　日　希(1937-),男,教授,1958年毕业于唐山铁道学院桥梁隧道专业,1986～1988年美国L eh ish 大学访问学者,1994年美国L eh ish 大学高级访问学者。

1　引　言结构在强烈地震作用下,大部分将进入弹塑性变形阶段,与弹性变形相比,过大的塑性变形会使结构开裂,混凝土脱落,甚至破坏;但另一方面,由于弹塑性阶段的结构刚度降低,结构自振周期增大,改变了结构的地震反应特性,非弹性的不可恢复变形可以耗散输入的地震能量,从而减小地震对结构的作用;在非线性状态下,结构是否破坏将取决于塑性变形能力或耗散能量的能力,而不取决于强度,强度条件并不能恰当地估价结构的抗震能力。

如何有效地利用结构非线性变形的耗能能力,同时结构又不会产生过大的强度损失和过大的塑性变形,避免开裂太大而不易修复或破坏,就必须对结构的弹塑性变形特性及破坏机理作深入的研究,进行结构延性抗震设计,以减轻甚至避免震害的产生。

在近年来发生的几次大地震中,桥梁结构的震害严重,如1971年圣费尔南多地震中,许多新建桥梁遭到不同程度的破坏。

在1976年我国唐山大地震中,桥梁大多毁坏或严重破坏,在7至11度区内的130座桥梁中,完好或基本完好的仅占25.38%;同样在1994年诺斯里奈地震和1995年阪神大地震中,许多高架桥严重破坏,直接与间接经济损失巨大。

桥梁设计中的抗震设计规范解读设计一座桥梁时，抗震设计是必不可少的一项工作。

抗震设计规范旨在规范桥梁的抗震能力，以保证桥梁在地震或其他外力作用下不会倒塌或轻微损坏。

本文将解读桥梁设计中的抗震设计规范。

一、桥梁抗震设计的基本原则在设计中，桥梁的抗震设计需要遵循以下基本原则：1. 建立适当的耐震能力目标：桥梁的设计耐震能力要与场地特点和重要性相适应，以达到灾害损失控制的要求。

2. 充分考虑动力效应：桥梁在地震作用下所承受的力不仅包括静力荷载，还包括动力荷载。

因此，在抗震设计时，应对桥梁在地震中的动力反应进行充分的研究。

3. 选取适当的地震波：地震波是桥梁抗震设计中的重要参考依据。

选择与实际场地相符合的地震波，能更好地反映地震灾害的损伤情况。

4. 均衡造价与耐震能力：建立可靠的抗震设计方案，尽可能达到规定要求，但也要考虑造价因素。

5. 要有系统的桥梁抗震设计文件：桥梁抗震设计文件需要详尽、清晰、全面地说明整个设计过程，以便建造方、监理方或审核单位审核和验收。

二、抗震设计规范的具体要求根据相关规范，进行桥梁的抗震设计时，需要遵循以下具体要求：1. 桥墩设计：与桥梁基础联结强度要求高，桥墩的纵向和横向的强度应适宜，特别是在桥墩土基础不良的情况下，要对桥墩加强抗震支撑和加固。

2. 桥面铺装设计：（1）桥面铺装的振动感应要素在桥梁的横向和纵向上的传递原则应有规定。

（2）桥面铺装的直接基础的作用范围是桥墩、上部结构和基础，后期在桥梁设计方案及施工中应考虑铺装的垂直和水平方向受震影响的设定。

（3）桥面铺装设计中的连接构件，如伸缩缝、支座、传动杆、角钢、焊缝、螺栓等，应有相应的规范，特别是在连接构件处的振动应力会引起硬件结构变形，对硬件的材料和工艺水平等要求较高。

3. 桥梁设计标准：（1）要求各种附属设施的设计、材料和施工，必须获得质量检验合格证书。

（2）在桥梁设计和制造中，对材料的选用和材料的变形、疲劳特性以及统计学参数要求非常的苛刻。

桥梁延性抗震设计方法研究桥梁在地震中的表现和抵抗能力一直是抗震设计中的关键问题之一、桥梁的结构特点决定了其对震动的敏感性和脆性。

桥梁的延性是指在地震作用下，桥梁能够发生一定程度的塑性变形而不发生破坏的能力。

因此，研究桥梁延性抗震设计方法对于提高桥梁结构的抗震能力具有重要意义。

第一，基于土木工程结构的动力响应理论。

当前，桥梁抗震设计主要依据地震波的输入和结构的动力响应进行。

因此，深入研究桥梁结构在地震作用下的动力响应特征，探索桥梁结构的动力反应控制方法，对提高桥梁的抗震能力具有重要意义。

第二，采用塑性设计原理。

桥梁的延性是指在地震作用下，结构能够发生塑性变形，从而能够承受更大的能量，降低震害程度。

因此，采用塑性设计原理对桥梁进行抗震设计是有效的方法之一、研究桥梁延性抗震设计方法，需要对桥梁的受力性能进行全面的分析和评估，确保结构在地震作用下具有良好的延性。

第三，探索合理的能量耗散机制。

桥梁在地震中会受到巨大的动力荷载，因此能量的耗散是保证结构稳定性的关键。

通过合理设置耗能元件，如阻尼器、摩擦支座等，可以降低结构的震害程度。

因此，研究桥梁延性抗震设计方法需要考虑合理的能量耗散机制，并探索适用于桥梁结构的耗能元件的设计方法。

第四，考虑桥梁的整体性能。

桥梁是一个整体结构，各部分之间具有复杂的相互作用关系。

因此，研究桥梁延性抗震设计方法需要考虑桥梁结构的整体性能，而不仅仅是局部部分的性能。

通过全面的结构分析，找出桥梁结构的薄弱环节，并针对性地加强这些薄弱环节，可以提高整个桥梁结构的抗震能力。

通过以上的研究方法，可以提出一种桥梁延性抗震设计方法，该方法能够保证桥梁结构在地震作用下具有良好的延性和耗能能力，降低地震造成的破坏和震害。

同时，该方法还需要综合考虑经济性和可行性，确保抗震设计的有效性和实用性。

总之，研究桥梁延性抗震设计方法对于提高桥梁结构的抗震能力具有重要意义。

通过基于土木工程结构的动力响应理论、采用塑性设计原理、探索合理的能量耗散机制以及考虑桥梁的整体性能，可以提出一种有效的桥梁延性抗震设计方法，为实际工程提供有效的抗震设计参考。

浅述桥梁延性抗震设计中的能力设计理念摘要：文章以桥梁的延性抗震设计为切入点，着重阐述了延性抗震设计中的能力设计理念，其中包括了该设计理念的基本原理、计算方法、基本步骤、构造要求以及与传统抗震设计方法的主要优势等等内容，希望通过本文的一些论述，能够对今后桥梁的延性抗震设计提供一些参考经验。

关键词：桥梁；延性抗震设计；能力设计理念0 引言当前我国的交通建设高速发展，桥梁建设的发展更是取得了令人瞩目的傲人成绩。

在桥梁建设发展的过程中，桥梁的抗震设计备受关注，尤其在5.12汶川大地震以后，桥梁的抗震设计更是取得了飞速的发展，从以前纯粹依靠结构的刚度来抵抗地震引起的动力，发展到通过结构的柔度来适应地震引起的波动，抗震设计的理念从如何去抵抗地震力转变为如何去适应地震变形，抗震设计的基本措施也相应调整为：隔震、延性、消能。

其中延性抗震设计即为使结构能够承受地震带来的变形。

本文将着重阐述延性抗震设计中的能力设计理念，希望能为大家更好地了解延性抗震设计，更好地进行桥梁的抗震设计提供一些参考。

1 延性抗震的历史与概念在上世纪70年代以前，全世界的桥梁抗震设计基本上都是纯粹以结构的刚度来抵抗地震引起的动力，基本上都算是“以刚克刚”的设计理念。

直到1971年美国发生了圣·费尔南多地震之后，人们才开始重视延性设计，从单一的强度设计理念转变为强度-延性双重设计的理念，并逐渐正式提出延性抗震设计理念，用中国的话说是“刚柔并济”的设计理念。

目前，延性抗震设计理念已被绝大多数地震国家的桥梁设计规范所采纳。

延性抗震设计，从根本上说就是使结构能够承受地震带来的变形。

从力学本质上，延性反应了结构的一种非弹性变形的能力，这种能力包括两个方面，一是能够承受较大的非弹性变形，同时强度没有明显下降；二是能够利用滞回特性吸收能量。

延性的这种非弹性变形能力，是结构从屈服到破坏的后期变形能力，这种能力保证了结构强度不会因为发生了非弹性变形而急剧下降，如此在适应变形、消能、保证足够强度的三重条件下，增强了结构抵御地震破坏的能力，从而确保了桥梁的安全性能。

桥梁的延性抗震设计理念桥梁得抗震设计人类要遭受地震、干旱、洪涝、台风、冰雹、暴雪、沙尘暴等自然灾害,需要认识它们,预防它们。

之前有幸设计过西北地区铁路抗震及华北地区城市桥梁抗震,均采用延性设计方法,提到桥梁得抗震设计,得先从以下几个关于地震得概念说起。

地震震级衡量一次地震大小得等级,定义为离震中100km处用Wood-Anderson式标准地震仪所记录得最大水平地动位移得常用对数值,震级一般分为9级,8级及以上称为巨大地震。

地震烈度衡量地震破坏作用大小得一个指标,标明某一地区地面与各类建筑物遭受某一次地震影响得强弱程度,烈度分为12度,一次具体得地震,只有一个震级,而不同得地区有不同得烈度,一般离震中越近,烈度越高。

汶川地震震级后期修正为8级,但就是距离震中最近得汶川县映秀镇与北川县县城为两个中心呈长条状区域烈度为11度,地震损害影响最大。

青川县烈度为10度,西南端至四川省宝兴县与芦山县,东北端达到陕西省略阳县与宁强县区域烈度为8度。

《中国地震动参数区划图》已经将中国每个地区今后一个时期内在一般场地条件下可能遭遇到得最大地震烈度区划,就是规范中抗震设防烈度得选取依据。

中国主要地震分布我国处于世界上全球环太平洋地震带与欧亚地震带之间,主要分布在1)东南部台湾与福建广东沿海2)华北太行山沿海与京津塘地区3)青藏高原与四川、云南西部4)西北新疆、甘肃与宁夏瞧瞧您得家乡就是否在潜在震区,人类在自然灾害面前有时显得就是无奈无助桥梁主要震害1)上部结构破坏上部结构遭受直接震害被破坏得情形较少,往往就是由于其它部位毁坏而导致上部结构破坏,主要防止落梁或者伸缩缝处撞梁破坏,所以抗震规范中基本都就是下构(桥墩(盖梁)、承台、基础得抗震验算规定要求),2)支承连接部位震害桥梁支承连接部位震害极为常见,支承破坏后引起传力方式改变,从而进一步加大震害3)下部结构与基础震害下部结构与基础严重破坏就是引起桥梁倒塌得主要原因,下部结构与基础承受较大得水平地震力,瞬时反复振动在相对薄弱得截面产生破坏。

浅析桥梁延性抗震设计[摘要]：大跨度桥梁的抗震设计是一项综合性的工作，需要比较全面的专业知识和功能完善的专用抗震分析软件，从抗震动力学出发来思考问题、解决问题。

[关键词]：桥梁设计延性抗震设计中图分类号：k928.78 文献标识码：k 文章编号：1009-914x（2012）29- 0143 -011.引言：在钢筋混凝土桥梁结构的抗震设计中，必须考虑结构进入弹塑性变形后的动力特性和抗震性能。

我国现行的桥梁设计规范是用对地震作用乘上一个结构综合抗震系数的方法来考虑结构弹塑性变形的影响。

但这一做法在大部分情况下并不能放映桥墩的真实非线性地震影响及破坏失效规律，并且物理概念不明确，所以现在大多数国家普遍采用了延性抗震设计方法。

2桥梁延性抗震设计2.1桥梁震害主要表现：⑴上部结构的破坏：桥梁上部结构本身遭受震害而被毁坏的情形比较少见，往往是由于桥梁结构的其他部位的毁坏而导致上部结构的破坏；⑵支承连接部位的震害：桥梁支承连接部位的震害极为常见。

由于支承连接部位的破坏会引起力传递方式的变化，从而对结构其他部位的抗震产生影响，进一步加重震害。

⑶下部结构和基础的震害：下部结构和基础的严重破坏是引起桥梁倒塌，并在震后难以修复使用的主要原因。

除了地基毁坏的情况，桥梁墩台和基础的震害是由于受到较大的水平地震力，瞬时反复振动在相对薄弱的截面产生破坏而引起的。

2.2桥梁延性抗震设计桥梁延性抗震设计应分两个阶段进行：a.对于逾期会出现塑性铰的部位进行仔细额配筋设计；b.对整个桥梁结构进行抗震能力分析验算，确保其抗震安全性。

阶段可以有反复，直到通过抗震能力验算，或者进行减、隔震设计以提高抗震能力。

2.2.1塑性铰区横向钢筋设计横向钢筋不仅约束混凝土，保证截面延性，而且要保证纵向钢筋不压溃屈曲。

因此，塑性铰区的横向钢筋的配置要同时满足这两个要求。

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要求；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8cm；矩形截面的最小体积含箍筋率，纵向和横向均为0.3%。

延性设计理念及桥梁抗震分析有限元建模要点摘要：随着近年来我国桥梁设计技术的迅速发展，桥梁抗震分析在桥梁设计中显得愈加重要。

论文简要论述延性抗震设计理论，总结现行规范下两种抗震分析方法的特点，并简述抗震分析建模的要点。

关键词：桥梁抗震；延性设计；有限元建模引言：交通运输在抗震救灾行动中扮演着极为重要的角色，是抢救人民生命财产和开展震后修复工作的重要渠道，所以在桥梁设计阶段，需要熟知延性抗震基本思路和不同抗震分析方法特点，并且在抗震分析的有限元建模过程中要精确有效，采取适当的抗震设计方法和措施，优化桥梁的抗震性能，以保证桥梁的良好抗震能力，发挥其交通枢纽作用。

一、桥梁延性抗震设计基本概念（一）结构延性定义人们从实际地震中观察到的结构反应性能显示，强度不足不一定总是导致结构倒塌，甚至不一定严重破坏，实际上只要结构的初始强度能够基本维持，不出现因非弹性变形的而导致强度过度下降，那么结构就能在地震中幸存，而且震后常只需花少量的费用即可修复，但是如果非弹性变形导致强度急剧降低，则结构的严重破坏甚至倒塌现象是通常可见的，以上便是延性抗震的最初认识。

结构的延性，通常定义为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：承受较大的非弹性变形，同时强度没有明显下降的能力；利用滞回特性吸收能量的能力。

桥梁抗震设计的基本原则之一，是要保证结构在预期的设计地震作用下的安全性。

根据这个原则，按延性概念来设计抗震结构，意味着结构在预期的设计地震作用下必须具有一定可靠度保证的延性储备。

（二）现行桥梁抗震设计基本思路现行桥梁抗震规范《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）和《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ 166-2011）均采用两水平设防、两阶段设计：A类桥梁的抗震设防目标是中震（E1地震作用）不坏，大震（E2地震作用）可修；B、C类桥梁的抗震设防目标是小震（E1地震作用）不坏，中震（E1地震作用）可修，大震（E2地震作用）不倒。

《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1998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。

（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。

①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、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。