第五講橋梁抗震設(shè)計第一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.1震害及其分析橋梁按照結(jié)構(gòu)體系的不同可分為梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋等，其分類的主要區(qū)別在于橋面結(jié)構(gòu)的支撐型式。

上部結(jié)構(gòu)指橋梁支座以上的橋跨結(jié)構(gòu)，多采用混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式構(gòu)件，其斷面常為T形、∏型、箱形或中空圓孔截面，這部分直接承受橋上交通荷載；下部結(jié)構(gòu)指橋梁支座以下的橋墩、橋臺和基礎(chǔ)，這部分主要承受上部橋跨傳來荷載，并將它及本身自重傳給地基。橋墩位于橋梁中間部位，支承相鄰的兩孔橋跨；橋臺位于全橋盡端，它一側(cè)支承橋跨，承受橋跨傳來的荷載，另一側(cè)與路基銜接，承受臺背填土側(cè)壓力。第二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一橋梁抗震設(shè)計規(guī)范鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范2006-12-01實施公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則2008-10-01實施橋梁按照使用用途的不同又分為鐵路橋梁和公路橋梁，其抗震設(shè)計可分別按照下列相應(yīng)規(guī)范進行:5.1震害及其分析第三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.1震害及其分析落梁破壞廟子坪大橋采用板式橡膠支座，梁體直接擱置在支座上。1、上部結(jié)構(gòu)震害地震時橋墩受到地震力的作用，梁墩之間產(chǎn)生相對錯位，導(dǎo)致橋面梁體從墩頂下落第四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一百花大橋小半徑曲線橋、橋墩剛度變化大5.1震害及其分析1、上部結(jié)構(gòu)震害第五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一落梁破壞5.1震害及其分析1、上部結(jié)構(gòu)震害美國1971年圣費爾南多地震中，依據(jù)1957年的抗震規(guī)范設(shè)計和建造的橋梁橋面板嚴(yán)重脫落，促使美國抗震規(guī)范全面修改。第六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.1震害及其分析2、墩臺震害橋梁墩臺非地震時主要作為豎向承重構(gòu)件，地震時是主要抗側(cè)力構(gòu)件，是梁橋抗震的主體。梁橋墩臺大致可分為剛性結(jié)構(gòu)和柔性結(jié)構(gòu)兩大類。石砌和實體混凝土墩臺墩身短粗，屬剛性結(jié)構(gòu)，在水平地震力作用下，墩身混凝土易崩裂．產(chǎn)生剪切破壞。排架式、柱樁式墩臺屬于柔性結(jié)構(gòu)，常出現(xiàn)局部混凝土壓饋、鋼筋屈曲呈燈籠狀，或壓區(qū)混凝土崩潰、鋼筋裸露屈服，導(dǎo)致變形過大而破壞。第七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.1震害及其分析2、墩臺震害汶川地震中的百花大橋第八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.1震害及其分析2、墩臺震害1）墩柱彎曲破壞a)墩柱彎曲強度不足（混凝土過早壓碎或者縱筋過早屈服）b)墩柱鋼筋搭接長度不足引起的破壞c)彎曲延性不足（全截面壓碎）墩柱縱筋焊接破壞第九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一2）墩柱剪切破壞5.1震害及其分析2、墩臺震害第十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.1震害及其分析3、支座震害在強烈地層下，梁橋支座的破壞是一種比較普遍的震害現(xiàn)象，支座震害現(xiàn)象主要有擺柱支座傾斜、支座鋼銷釘剪斷、輥軸支座滾動脫落、橡膠支座移位等。汶川地震中的壽江大橋第十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.1震害及其分析3、支座震害汶川地震中的其他橋梁破壞形式主要表現(xiàn)為支座錨固螺栓拔出剪斷、活動支座脫落及支座本身構(gòu)造上的破壞。第十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.1震害及其分析4、橋臺滑移地震引起的岸坡滑移對橋臺產(chǎn)生移動動土壓力，橋臺在巨大推力作用下產(chǎn)生破壞。橋臺處的主要震害有樁柱式橋臺樁柱傾斜、開裂甚至折斷，重力式橋臺胸墻開裂、滑移或轉(zhuǎn)動，橋頭引道下沉和護岸結(jié)構(gòu)破壞。破壞前破壞后橋臺沉陷和轉(zhuǎn)動第十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.1震害及其分析支承連接部件失效第十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一橋梁墩柱破壞5.1震害及其分析第十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一基礎(chǔ)破壞5.1震害及其分析第十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.1震害及其分析震害分析橋梁震害在很大程度上是由于采用不適當(dāng)?shù)目拐鹪O(shè)計方法及對橋梁抗震破壞機理認(rèn)識不足造成的。其主要表現(xiàn)為抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不合適，設(shè)防目標(biāo)缺乏明確準(zhǔn)則，結(jié)構(gòu)布置、形式和設(shè)計都不利于結(jié)構(gòu)抗震，結(jié)構(gòu)抗震分析方法和抗震構(gòu)造不當(dāng)?shù)纫蛩?。第十七頁，共五十七頁，編輯?023年，星期一從20世紀(jì)70年代后期起，延性概念在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中不斷得到重視。為了最大限度地避免地震動的不確定性，保證結(jié)構(gòu)在大震下能以延性的形式反應(yīng)，新西蘭學(xué)者提出了結(jié)構(gòu)延性抗震設(shè)計中的一個重要原理—能力設(shè)計原理?；谀芰υO(shè)計原理的設(shè)計方法（能力設(shè)計法），在新西蘭最先得到了應(yīng)用；其他國家也先后在各自的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范中，采納應(yīng)用了能力設(shè)計原理的一些基本概念。一、能力設(shè)計原理第十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一能力設(shè)計原理的基本概念在于：在結(jié)構(gòu)體系中的延性構(gòu)件（軟鐵環(huán)）和能力保護構(gòu)件（鑄鐵環(huán)）之間，確立適當(dāng)?shù)膹姸劝踩燃壊町?，確保結(jié)構(gòu)不發(fā)生脆性破壞模式。一、能力設(shè)計原理第十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一上圖闡釋了兩種不同的設(shè)計思路：等安全度設(shè)計和不等安全度設(shè)計。常規(guī)的靜力強度設(shè)計方法屬于前者，即所有構(gòu)件的設(shè)計都是基于統(tǒng)一的強度安全系數(shù)，沒有考慮在不同性質(zhì)的構(gòu)件之間形成適當(dāng)?shù)膹姸劝踩燃壊町?；能力設(shè)計法則屬于后者，即通過延性構(gòu)件和能力保護構(gòu)件（在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，把脆性構(gòu)件以及不希望發(fā)生非彈性變形的構(gòu)件，統(tǒng)稱為能力保護構(gòu)件）之間的強度安全等級差異，確保結(jié)構(gòu)不會發(fā)生脆性破壞模式。一、能力設(shè)計原理第二十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一基于能力設(shè)計原理的設(shè)計方法，稱為能力設(shè)計法。能力設(shè)計法的特征是：基于能力設(shè)計的抗震結(jié)構(gòu)，應(yīng)在主要抗側(cè)力體系中選擇合適的構(gòu)件，通過對這些構(gòu)件合理的設(shè)計和細(xì)部構(gòu)造設(shè)計，使其具有在大變形下的耗能能力。其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件則設(shè)計成具有足夠的強度，以保證預(yù)先選擇的耗能機制能發(fā)揮作用。能力設(shè)計法將控制概念引入結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，有目的地引導(dǎo)結(jié)構(gòu)破壞機制，避免不合理的破壞形態(tài)。二、能力設(shè)計法第二十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一傳統(tǒng)靜力強度設(shè)計方法與能力設(shè)計法比較結(jié)構(gòu)抗震性能傳統(tǒng)設(shè)計方法能力設(shè)計法塑性鉸出現(xiàn)位置不明確預(yù)定的構(gòu)件部位塑性鉸的布局隨機預(yù)先選擇局部延性需求難以估計與整體延性直接聯(lián)系結(jié)構(gòu)整體抗震性能難以預(yù)測可預(yù)測防止結(jié)構(gòu)倒塌破壞概率有限最大第二十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一能力設(shè)計法的主要設(shè)計步驟如下：（1）在概念設(shè)計階段，選擇合理的結(jié)構(gòu)布局；（2）確定預(yù)期的彎曲塑性鉸位置，保證結(jié)構(gòu)能形成一個適當(dāng)?shù)乃苄院哪軝C制；（3）通過計算分析，確定潛在塑性鉸區(qū)截面的需求延性及設(shè)計彎矩；（4）對具有潛在塑性鉸區(qū)截面的延性構(gòu)件，進行抗彎設(shè)計；（5）估算延性構(gòu)件塑性鉸區(qū)截面實際的最大抗彎強度；（6）按塑性鉸區(qū)截面的彎曲強度，進行延性構(gòu)件的抗剪設(shè)計及能力保護構(gòu)件的強度設(shè)計；（7）對塑性鉸區(qū)域進行細(xì)致的構(gòu)造設(shè)計，確保潛在塑性鉸區(qū)截面的延性。第二十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一橋梁延性抗震設(shè)計基于能力保護設(shè)計原則的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計過程，一般都具有以下特征：選擇合理的結(jié)構(gòu)布局；選擇地震中預(yù)期出現(xiàn)的彎曲塑性鉸的合理位置，保證結(jié)構(gòu)能形成一個適當(dāng)?shù)乃苄院哪軝C制；通過強度和延性設(shè)計，確保潛在塑性鉸區(qū)域截面的延性能力；確定適當(dāng)?shù)膹姸鹊燃墸_保預(yù)期出現(xiàn)彎曲塑性鉸的構(gòu)件不發(fā)生脆性破壞模式(如剪切破壞、黏結(jié)破壞等)，并確保脆性構(gòu)件和不宜用于耗能的構(gòu)件(能力保護構(gòu)件)處于彈性反應(yīng)范圍。第二十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一橋梁延性抗震設(shè)計(1)、鋼筋混凝土墩柱橋梁在抗震設(shè)計時，塑性鉸的位置一般選擇出現(xiàn)在墩柱上，墩柱作為延性構(gòu)件設(shè)計，可以發(fā)生彈塑性變形，耗散地震能量；橋梁基礎(chǔ)、蓋梁、梁體和結(jié)點宜作為能力保護構(gòu)件。墩往的抗剪強度宜按能力保護原則設(shè)計。(2)、沿順橋向，連續(xù)梁橋、簡支梁橋墩柱的底部區(qū)域，連續(xù)剛構(gòu)橋墩柱的端部區(qū)域為塑性鉸區(qū)域；沿橫橋向，單柱墩的底部區(qū)域、雙柱墩或多柱墩的端部區(qū)域為塑性鉸區(qū)域。第二十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一橋梁延性抗震設(shè)計(3)、蓋梁、基礎(chǔ)的設(shè)計彎矩和設(shè)計剪力值按能力保按護原則計算時，應(yīng)為與墩柱的極限彎矩(考慮超強系數(shù))所對應(yīng)的彎矩、剪力值；在計算蓋梁、結(jié)點的設(shè)計彎矩、設(shè)計剪力值時，應(yīng)考慮所有潛在塑性鉸位置以確定最大設(shè)計彎矩和剪力。(4)、墩柱的設(shè)計剪力值按能力保護原則計算時，應(yīng)為與墩柱的極限彎矩(考慮超強系數(shù))所對應(yīng)的剪力；在計算設(shè)計剪力值時，應(yīng)考慮所有潛在塑性鉸位置，以確定最大的設(shè)計剪力值。延性抗震設(shè)計1：上部、基礎(chǔ)彈性墩柱延性設(shè)計延性抗震設(shè)計2：上部、墩柱、基礎(chǔ)彈性，支座彈塑性-減隔震設(shè)計第二十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.2公路橋梁抗震設(shè)防要求5.2.1公路橋梁抗震設(shè)防措施等級抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的公路橋梁，須進行抗震設(shè)計?？拐鹪O(shè)防目標(biāo)：E1地震作用下，各類橋梁不壞；E2地震作用下，A類橋梁可修，B、C類橋梁不倒。兩階段抗震設(shè)計：第一階段：E1地震作用下的彈性抗震設(shè)計；第二階段：E2地震作用下的彈塑性抗震設(shè)計，采用延性抗震設(shè)計方法，并引入能力保護設(shè)計原則。第二十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.2公路橋梁抗震設(shè)防要求5.2.1公路橋梁抗震設(shè)防措施等級A類橋梁：單跨跨徑超過150m的特大橋；B類橋梁：除A類以外的高速公路和一級公路上的橋梁及二級公路上的大橋、特大橋等；C類橋梁：除A、B、D類以外的公路橋梁；D類橋梁：位于三、四級公路上的中橋、小橋。地震基本烈度橋梁分類67890.05g0.1g0.15g0.2g0.3g0.4gA7899更高，專門研究B78899≥9C677889D677889各類公路橋梁抗震措施等級第二十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.2公路橋梁抗震設(shè)防要求5.2.1公路橋梁抗震設(shè)防措施等級根據(jù)工程的重要性和修復(fù)(搶修)難易程度，將公路橋梁抗震設(shè)防劃分為四個類別，對于A類、B類、C類橋梁采用兩水平設(shè)防、兩階段設(shè)計；D類橋梁采用一水平設(shè)防、一階段設(shè)計。第一階段的抗震設(shè)計，采用彈性抗震設(shè)計；第二階段的抗震設(shè)計，采用延性抗震設(shè)計方法，并引入能力保護設(shè)計原則。通過第一階段的抗震設(shè)計，即對應(yīng)E1地震作用的抗震設(shè)計，可達到和原規(guī)范基本相當(dāng)?shù)目拐鹪O(shè)防水平。通過第二階段的抗震設(shè)計，即對應(yīng)E2地震作用的抗震設(shè)計，來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性能力，通過驗算，確保結(jié)構(gòu)的延性能力大于延性需求。通過引入能力保護設(shè)計原則．確保塑性鉸只在選定的位置出現(xiàn)，并且不出現(xiàn)剪切破壞等破壞模式。通過抗震構(gòu)造措施設(shè)計，確保結(jié)構(gòu)具有足夠的位移能力。第二十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.2公路橋梁抗震設(shè)防要求5.2.2橋梁抗震設(shè)計的一般規(guī)定宜選擇有利地段，避開不利地段及危險地段?？拐鹩欣囟我话阆抵附ㄔO(shè)場地及其鄰近無近期活動性斷裂，地質(zhì)構(gòu)造相對穩(wěn)定，同時地基為比較完整的巖體、堅硬土或開闊平坦密實的中硬土等?？拐鸩焕囟我话阆抵杠浫躔ば酝翆?、液化土層和地層嚴(yán)重不均勻的地段，地形陡峭、孤突、巖土松散或破碎的地段，此地下水位埋藏較淺、地表排水條件不良的地段。嚴(yán)重不均勻地層系指巖性、土質(zhì)、層厚、界面等在水平方向變化很大的地層?？拐鹞ｋU地段一般系指地震時可能發(fā)生滑坡、崩塌的地段，地震時可能塌陷的地段，溶洞等巖溶地段和已采空的礦穴地段，河床內(nèi)基巖具有傾向河槽的構(gòu)造軟弱面被深切河槽所切割的地段，發(fā)展斷裂、地震時可能坍塌而中斷交通的各種地段。1.選擇對抗震有利地段第三十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.2公路橋梁抗震設(shè)防要求5.2.2橋梁抗震設(shè)計的一般規(guī)定在確定路線的總走向和主要控制點時，應(yīng)盡量避開基本烈度較高的地區(qū)和震害危險性較大的地段；在路線設(shè)計中，要合理利用地形，正確掌握標(biāo)準(zhǔn)，盡量采用淺挖低填的設(shè)計方案以減少對自然平衡條件的破壞。對于地震區(qū)的橋型選擇，宜按下列幾個原則進行：盡量減輕結(jié)構(gòu)的自重和降低其重心，以減小結(jié)構(gòu)物的地震作用和內(nèi)力，提高其穩(wěn)定性；力求使結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量中心與剛度中心重合，以減小在地震中因扭轉(zhuǎn)引起的附加地震力；應(yīng)協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)物的長度和高度，以減少各部分不同性質(zhì)的振動所造成的危害作用；適當(dāng)降低結(jié)構(gòu)剛度，使用延性材料提高其變形能力，從而減少地震作用；加強地基的調(diào)整和處理，以減小地基變形和防止地基失效。2.確定合理的橋梁結(jié)構(gòu)方案第三十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.2公路橋梁抗震設(shè)防要求5.2.2橋梁抗震設(shè)計的一般規(guī)定按照《公路抗震規(guī)范》規(guī)定，在梁橋抗震驗算時，應(yīng)分別根據(jù)順橋和橫橋兩個方向的水平地震作用計算墩臺和支座承受的水平力以及地震動力水壓力，并應(yīng)考慮順橋方向橋臺的水平地震力和地震土壓力。而對于簡支梁和連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)的抗震能力一般不予驗算，但應(yīng)采取抗震構(gòu)造措施?？拐鹪O(shè)防烈度為8度和9度的拱式結(jié)構(gòu)、長懸臂橋梁結(jié)構(gòu)和大跨度等，尚應(yīng)同時考慮豎向地震作用。2.確定合理的橋梁結(jié)構(gòu)方案第三十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.2公路橋梁抗震設(shè)防要求5.2.3公路橋梁設(shè)計反應(yīng)譜1.水平設(shè)計加速度反應(yīng)譜給出的是阻尼比為0.05的水平設(shè)計加速度反應(yīng)譜S最大周期10秒大于Tg段都是以1/T的斜率下降10T(s)0.1Tg0SmaxS第三十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.2公路橋梁抗震設(shè)防要求5.2.3公路橋梁設(shè)計反應(yīng)譜(1).水平設(shè)計加速度反應(yīng)譜最大值Smax橋梁抗震設(shè)防類型路線等級及構(gòu)造物重要性修正系數(shù)E1地震作用E2地震作用A單跨跨徑超過150m的特大橋1.01.7B單跨跨徑不超過150m的高速公路、一級公路上的橋梁，單跨跨徑不超過150m的二級公路上的特大橋、大橋0.43（0.5）1.3（1.7）C二級公路上的中、小橋，單跨跨徑不超過150m的三、四級公路上的特大橋、大橋0.341.0D三級公路上的中、小橋0.23-抗震重要性系數(shù)CiE1和E2為工程場地重現(xiàn)期較短和較長的地震作用，分別對應(yīng)于第一和第二級設(shè)防水準(zhǔn)第三十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.2公路橋梁抗震設(shè)防要求5.2.3公路橋梁設(shè)計反應(yīng)譜(1).水平設(shè)計加速度反應(yīng)譜最大值Smax67890.05g0.1g0.15g0.2g0.3g0.4gⅠ1.21.00.90.90.90.9Ⅱ1.01.01.01.01.01.0Ⅲ1.11.31.21.21.01.0Ⅳ1.01.41.31.31.00.9場地系數(shù)Cs抗震設(shè)防烈度場地類型抗震設(shè)防烈度和水平向設(shè)計基本地震動加速度峰值A(chǔ)抗震設(shè)防烈度6789A0.05g0.10(0.15)g0.20(0.30)g0.40g第三十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.2公路橋梁抗震設(shè)防要求5.2.3公路橋梁設(shè)計反應(yīng)譜(2).特征周期Tg特征周期按橋址位置在《中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》上查取，根據(jù)場地類別，按下表取值。(3).阻尼調(diào)整系數(shù)當(dāng)結(jié)構(gòu)的阻尼比按有關(guān)規(guī)定取值不等于0.05時：區(qū)劃圖上的特征周期/s場地類型劃分ⅠⅡⅢⅣ0.350.250.350.450.650.400.300.400.550.750.150.350.450.650.90第三十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.2公路橋梁抗震設(shè)防要求5.2.3公路橋梁設(shè)計反應(yīng)譜2.豎向設(shè)計加速度反應(yīng)譜豎向設(shè)計加速度反應(yīng)譜由水平向設(shè)計加速度反應(yīng)譜乘上下式給出的豎向/水平向譜比函數(shù)R?；鶐r場地：土層場地：第三十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.3橋梁地震作用計算5.3.1橋梁抗震分析一般規(guī)定根據(jù)在地震作用下動力響應(yīng)特性的復(fù)雜程度，常規(guī)橋梁分為規(guī)則橋梁和非規(guī)則橋梁兩類。下表限定范圍內(nèi)的梁橋?qū)儆谝?guī)則橋梁，不在此表限定范圍內(nèi)的梁橋?qū)儆诜且?guī)則橋梁。第三十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.3橋梁地震作用計算5.3.1橋梁抗震分析一般規(guī)定地震作用下，一般情況下橋墩應(yīng)采用反應(yīng)譜理論計算，橋臺臺身地震慣性力可按靜力法計算。在進行橋梁抗震分析時，E1地震作用下，常規(guī)橋梁的所有構(gòu)件抗彎剛度均按毛截面計算；E2地震作用下，延性構(gòu)件的有效截面抗彎剛度應(yīng)按下式計算，但其他構(gòu)件抗彎剛度仍按毛截面計算。由于圬工拱橋、重力式橋墩和橋臺一般為混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸大、無延性，因此它們和D類橋均可只進行E1地震作用下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析。對于上部結(jié)構(gòu)連續(xù)的橋梁，各橋墩高度宜盡可能相近。相鄰橋墩高度相差較大導(dǎo)致剛度相差較大的橋梁，宜在剛度較大的橋墩處設(shè)置活動支座或板式橡膠支座。不宜在梁橋的矮墩處設(shè)置固定支座，矮墩宜設(shè)置活動支座或板式橡膠支座。在高烈度區(qū)，宜盡量避免采用對抗震不利的橋型。第三十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.3橋梁地震作用計算5.3.3橋墩計算簡圖《公路抗震規(guī)范》計算橋墩地震作用時，不考慮上部結(jié)構(gòu)對下部結(jié)構(gòu)的約束作用，均按單墩確定計算簡圖。(1)實體墩計算實體墩臺地震作用時，可將橋梁墩身沿高度分成若干區(qū)段，把每一區(qū)段的質(zhì)量集中于相應(yīng)重心處，作為一個質(zhì)點。一般認(rèn)為，墩臺高度在50-60m以下，墩身劃分為4-8個質(zhì)點較為合適。對上部結(jié)構(gòu)的梁及橋面，可作為一個集中質(zhì)量，其作用位置順橋向取在支座中心處，橫橋向取在上部結(jié)構(gòu)重心處。第四十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.3橋梁地震作用計算5.3.3橋墩計算簡圖(2)柔性墩柔性墩所支承的上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量遠(yuǎn)大于橋墩本身質(zhì)量，橋墩自身質(zhì)量約為上部結(jié)構(gòu)的1/5-1/8，它的大部分質(zhì)量集中于墩頂處，可簡化為一單質(zhì)點體系。第四十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.3橋梁地震作用計算5.3.4橋墩基本振型與基本周期基本振型墩臺下端嵌固于基礎(chǔ)之上，墩身可視為豎向懸臂桿件。在水平地震力作用下，墩身變形由彎曲變形和剪切變形組成，兩種變形所占的份額與橋墩高度與截面寬度比值H/B有關(guān)。當(dāng)計算實體橋墩橫向變形時，H/B的值較小，應(yīng)同時考慮彎曲變形和剪切變形影響；當(dāng)計算縱向變形時，H/B的值較大，彎曲變形占主導(dǎo)作用。公路橋梁墩身一般不高，質(zhì)量和剛度沿高度分布均勻，實體墩在確定地震作用時一般只考慮第一振型影響，而將高階振型的貢獻略去不計。

柔性墩質(zhì)量主要集中在墩頂，視為單質(zhì)點體系求得周期，確定振型曲線。第四十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.3橋梁地震作用計算5.3.4橋墩基本振型與基本周期基本振型《橋梁抗震細(xì)則》給出了實體墩基本振型表達方式。當(dāng)H/B＞5時(一般為順橋向)，橋墩第一振型，在第i分段重心處的相對水平位移可按下式確定；當(dāng)H/B<5時(一般為橫橋向)，橋墩第一振型在第i分段重心處的相對水平位移為；第四十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.3橋梁地震作用計算8.3.4橋墩基本振型與基本周期基本振型對于柔性墩振動曲線，如右圖所示，圖中Xf(1/2)是考慮地基變形時，順橋向作用于支座頂面上的單位水平力在墩身計算高度H/2處引起的水平位移與支座頂面處的水平位移之比值，若取Xf=0，順橋向可近似?。旱谒氖捻?，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.3橋梁地震作用計算5.3.4橋墩基本振型與基本周期(2)基本周期梁橋的質(zhì)量大部分集中于墩頂處，在求橋墩基本周期時，將墩身重力根據(jù)動力等效原則換算到墩頂處，而把橋墩視為單質(zhì)點體系，近似按下式計算橋墩的基本周期T1：實體墩順橋向：實體墩橫橋向：柔性墩：上部結(jié)構(gòu)重力墩身重力蓋梁重力第四十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.3橋梁地震作用計算5.3.5橋墩水平地震作用(1)規(guī)則橋梁實體橋墩水平地震作用規(guī)則橋梁橋墩順橋向及橫橋向的水平地震作用，一般情況下按下式計算：作用于梁橋橋墩質(zhì)點i的水平地震作用(kN)；重要性修正系數(shù)；橋墩順橋向或橫橋向的基本振型參與系數(shù)：第四十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.3橋梁地震作用計算5.3.5橋墩水平地震作用(2)規(guī)則橋梁的柱式墩水平地震作用梁橋橋墩的柔性墩以彎曲變形為主，用能量法將墩身質(zhì)量換算到墩頂后，可簡化為單自由度體系，其順橋向的水平地震作用可采用下列簡化公式計算：作用于支座頂面處的順橋向水平地震作用；支座頂面處的換算質(zhì)點重力；第四十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.3橋梁地震作用計算5.3.5橋墩水平地震作用(3)采用板式橡膠支座的梁橋水平地震作用①均采用同類型板式橡膠支座的連續(xù)梁或橋面連續(xù)、順橋向具有足夠強度的抗震聯(lián)結(jié)措施(即縱向聯(lián)結(jié)措施的強度大于支座抗剪極限強度)的簡支梁橋，其水平地震作用可按下述簡化方法計算：上部結(jié)構(gòu)對板式橡膠支座頂面處產(chǎn)生的水平地震作用第i號墩組合抗推剛度第四十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.3橋梁地震作用計算5.3.5橋墩水平地震作用(3)采用板式橡膠支座的梁橋水平地震作用②采用板式橡膠支座的多跨簡支梁橋，對剛性墩可按單墩單梁計算；對柔性墩應(yīng)考慮支座與上下部的耦聯(lián)作用(一般情況下可考慮3-5孔)，按下圖的計算圖式進行計算。第四十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.3橋梁地震作用計算5.3.5橋墩水平地震作用(4)墩頂?shù)乃轿灰圃贓2地震作用下，可按下式計算墩頂?shù)捻槝蛳蚝蜋M橋向水平位移：δ—

在E2地震作用下，采用截面有效剛度計算的墩頂水平位移；c—考慮結(jié)構(gòu)周期的調(diào)整系數(shù)，按下表取值。結(jié)構(gòu)周期cT≤0.1s1.5T≥Tg1.00.1s<T<Tg按線性插值求得第五十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期一5.3橋梁地震作用計算5.3.6能力保護構(gòu)件計算(1)延性墩柱沿順橋向Vc0剪力按下式計算①延性墩柱的底部區(qū)域為潛在塑性鉸區(qū)域②延性墩柱的頂、底部區(qū)域均為潛在塑件鉸區(qū)域橋墩正截面抗彎承載力超強系數(shù)，取1.2墩柱凈長度第五