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文檔簡介

3 3 4 6 4.2橋墩細部構(gòu)造評價 4.3支座性能評價 4.5場地地震地質(zhì)災(zāi)害危險性評價 5.9梁部和節(jié)點區(qū)域抗震性能評價 我國處于世界兩大地震帶即環(huán)太平洋地震帶和亞歐地震帶之間,是一個地震多發(fā)國家。我國地震的特點是發(fā)生頻率高、強度大、分布范圍廣、傷亡大、災(zāi)害嚴(yán)重,根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃),度以上的地震設(shè)防區(qū)。公路橋梁是生命線系統(tǒng)工程中的關(guān)鍵節(jié)點,在抗震救災(zāi)中,路網(wǎng)是搶救人民生命財產(chǎn)和盡快恢復(fù)生產(chǎn)、重建家園、減輕次生災(zāi)害的重要環(huán)節(jié),近年來國內(nèi)外橋梁抗震性能評價、加固改造實踐和震害經(jīng)驗表明,對既有公路橋梁進行抗震性能評價,并對不滿足評價要求的橋梁采取適當(dāng)?shù)目拐鸺庸谈脑鞂Σ?,是減輕地震災(zāi)害的重要途徑。主、防御與救助相結(jié)合的方針,對我國的防震減災(zāi)工作提出了更為明確的要求和相應(yīng)的具體規(guī)定。我國現(xiàn)役公路橋梁由于建設(shè)年代不同,依據(jù)的抗震設(shè)計規(guī)范不同,甚至有些未考慮抗震設(shè)2015)需要對橋梁的抗震性能重新評價。為確保生命線工程中公路橋梁的抗震安全,以及震后橋梁滿足預(yù)期的抗震性能要求,在廣泛吸收、消化國內(nèi)外橋梁抗震評價成熟技術(shù)基礎(chǔ)上,主要借鑒年7月)及2008年汶川地震橋梁震害與修復(fù)經(jīng)驗,獨成冊,制定本細則,作為對既有橋梁進行抗震性能評價的依據(jù)。我國現(xiàn)行地震動區(qū)劃圖是依據(jù)歷史記錄的地震情況,結(jié)合有限的地震地質(zhì)資料,以50年超越概經(jīng)濟條件而確定的,再加之地震是偶然、隨機的極端事件,可能出現(xiàn)實際發(fā)生的地震重現(xiàn)期遠大于475年的情況,這樣實際地震烈度就會遠大于抗震設(shè)防烈度。地震歷史資料顯示,Ⅵ度區(qū)也存在發(fā)生強烈地震(大震)的風(fēng)險,近數(shù)十年來,我國Ⅶ度地震設(shè)防區(qū)、甚至Ⅵ度地震設(shè)防區(qū)發(fā)生個中震水平的地震動參數(shù)。雖然地震預(yù)測預(yù)報仍存在技術(shù)上的困難,但唐山地震、汶川地震的地震經(jīng)驗表明:經(jīng)過抗震設(shè)計和采取抗震措施的結(jié)構(gòu)具有一定的抗震能力,震害相對較輕,絕大多數(shù)的結(jié)構(gòu)基本上能達到大震不倒的設(shè)防目標(biāo)。為此,本細則依據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》近四十多年來,我國公路橋梁建設(shè)發(fā)展得非??欤藿舜罅康男崩瓨?、懸索橋、拱橋以及橋型復(fù)雜的橋梁,由于目前缺少相關(guān)系統(tǒng)深入的研究成果及成熟的技術(shù),對斜拉橋、懸索橋、拱橋、特殊復(fù)雜橋梁以及位于近斷層附近橋梁的抗震性能評價仍應(yīng)做專門研究,本細則只給出這些地震動參數(shù),對同期已完成專門地震安全性評價地震動參數(shù)區(qū)劃圖是為一般工程提供抗震設(shè)防要求,而抗震設(shè)防烈度大于Ⅸ度地區(qū)的橋梁以及行業(yè)有特殊要求的大跨度或特殊橋梁,應(yīng)對其橋址進行專門的地震安全性評價。地震作用大小不僅與地震動峰值加速度有關(guān),還與場地土類型有關(guān),因此應(yīng)按《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》圖”、“中國地震動加速度反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖”、“場地地震動峰值加速度調(diào)整系數(shù)”、“場地基本地震動加速度反應(yīng)譜特征周期調(diào)整表”。抗震設(shè)防地震動參數(shù)取應(yīng)依據(jù)表1-1抗震設(shè)防地震動參數(shù)橋址特征從未做過安評地震動區(qū)劃圖參數(shù)√安評地震動參數(shù)√√通過檢查既有橋梁的設(shè)計、施工質(zhì)量、運營要求,綜合考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)造、構(gòu)件力學(xué)指標(biāo)、變hXYZeGiKccrsdiisaegkbuw0KyhkKφ橋梁抗震設(shè)防類別A類B類橋梁特征大橋、大橋三、四級公路上的中橋、小橋為了與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致,本細則延用了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中橋梁的分類,即:依據(jù)跨徑和橋梁所屬道路等級將其分類為A、B、C和D四類。橋梁抗震設(shè)防類別A類B類E1地震作用一般不受損壞或不需修復(fù)可繼續(xù)使用一般不受損壞或不需修復(fù)可繼續(xù)使用一般不受損壞或不需修復(fù)可繼續(xù)使用一般不受損壞或不需修復(fù)可繼續(xù)使用E2地震作用可發(fā)生局部輕微損傷,不需修復(fù)或經(jīng)簡單修復(fù)可繼續(xù)使用經(jīng)臨時加固后可供維持應(yīng)急交通使用經(jīng)臨時加固后可供維持應(yīng)急交通使用—7—為了評價出橋梁的實際具有的抗震性能,可以不附加人為因素的橋梁分類,直接評價橋梁在不ii-橋梁分類B類注:高速公路和一級公路上的大橋、特大橋,其抗震重要性系數(shù)取B類括號內(nèi)的值。害等基礎(chǔ)上分為橋梁抗震性能初步評價和橋梁抗震性震性能初步評價以橋梁使用狀況、抗震措施和構(gòu)造細橋梁抗震性能初步評價是在考慮抗震設(shè)防水準(zhǔn)、地質(zhì)災(zāi)害的基礎(chǔ)上,主要強調(diào)橋梁的技術(shù)狀況(如結(jié)構(gòu)形式、運營管理情況、使用現(xiàn)狀、外觀施工質(zhì)量等)、抗震措施和構(gòu)造細節(jié)等的評價,目的在于快速、簡便且保守地篩選抗震性能不良的橋梁,加以排序后指導(dǎo)優(yōu)先進行抗震性能的詳細評價以及后續(xù)的加固改造決策。既有橋梁抗震性能詳細評價應(yīng)配合現(xiàn)場實際調(diào)查和檢測、結(jié)構(gòu)抗震需求、能力分析計算等綜合評價橋梁的抗震性能。既有橋梁抗震性能詳細評價應(yīng)依據(jù)結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件的實際材料強度、截面尺寸與構(gòu)件細部構(gòu)造等數(shù)據(jù),采用適宜的結(jié)構(gòu)分析方法,分析橋梁結(jié)構(gòu)整體的抗震性能,計算構(gòu)件的抗震能力。橋梁基礎(chǔ)和抗震設(shè)計中通常會考慮沖刷的影響,但考慮到?jīng)_刷理論計算與實際情況存在差異,進行橋梁抗震性能評價時,應(yīng)對橋梁橋址實際遭受沖刷情況進行調(diào)查,并對沖刷導(dǎo)致橋梁基能力需求比包括承載力能力與需求比和變形能力與需求比,其中變形又包括彈性變形和延性構(gòu)件在該水準(zhǔn)地震作用下,可能發(fā)生破壞。從結(jié)構(gòu)體系中構(gòu)件能力需求的最低比值開始,調(diào)查其小于1.0的構(gòu)件,并評價該構(gòu)件的破壞對整體結(jié)構(gòu)抗震性能的影響,根據(jù)評價結(jié)果和地發(fā)生的風(fēng)險水平,最終決定是否對該橋梁進行加固改造。地震需求包括:上部結(jié)構(gòu)、墩柱、橋臺、支座、基礎(chǔ)等的彎矩、剪力、軸力值以及支座、墩柱、基礎(chǔ)和伸縮縫等的位移、轉(zhuǎn)角和延性值等;各構(gòu)件對應(yīng)響應(yīng)量的能力為根據(jù)構(gòu)件的實際尺寸和材料性能經(jīng)計算分析得到或試驗驗證所具有的能力值。計算構(gòu)件的能力/需求比,應(yīng)明確其是否是可損傷構(gòu)件,例如支座、擋塊等,這類構(gòu)件中震作用下允許產(chǎn)生損傷。表3.0.8地震烈度與II類場地基本地震動峰值加速度對照表IIII類場地基本地震動峰值加速度地震烈度VIVIIIVIIIX≥X1橋梁建設(shè)概況一般包括橋梁設(shè)計和建造階段的相關(guān)資料,說明橋梁所在線路等級,結(jié)構(gòu)形式,跨徑組成,材料強度與特性,設(shè)計采用的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn),場地地質(zhì)條件,建成年代,地震危險2橋梁使用狀況與現(xiàn)狀調(diào)查一般需說明橋梁運營中的使用、維修、養(yǎng)護情況,材料強度實測,場地地質(zhì)補充勘察情況,橋梁關(guān)鍵構(gòu)件(或部位)的現(xiàn)場情況,地基基礎(chǔ)現(xiàn)場情況等?!?—3橋梁重要性評價一般需說明橋梁在路網(wǎng)中的地位、抗震救災(zāi)作用、對經(jīng)濟與國防安全的影響等,給出地震水準(zhǔn)及相應(yīng)的橋梁抗震性能目標(biāo),并與原設(shè)計的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)進行對比說明。4橋梁抗震性能初步評價一般對防落梁措施、支座承載力、橋墩細部構(gòu)造等進行評價;5抗震性能詳細評價一般對橋墩、橋臺、基礎(chǔ)、支座、梁部的能力與需求進行評價與說明??缇€橋梁一旦遭受地震破壞,不僅會影響到自身線路的交通,還會影響到下線交通,因此,上線橋梁抗震性能水平不應(yīng)低于下線線路橋梁的標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)量和維護狀況等,維護狀況包括運營以來歷橋梁地質(zhì)勘測、設(shè)計、施工、加固維修相關(guān)文件的收集橋梁現(xiàn)狀調(diào)查、現(xiàn)場實測橋梁抗震性能初步評價是橋梁抗震性能詳細評價編制橋梁抗震性能評價報告本條明確規(guī)定了現(xiàn)有公路橋梁抗震性能評價的主要內(nèi)容和步驟。首先,收集橋梁勘測、設(shè)計、施工及加固維修的原始資料,進行待評價橋梁的現(xiàn)狀調(diào)查。對橋梁進行抗震性能評價時,應(yīng)補充必要的現(xiàn)場實測數(shù)據(jù),則待評價橋梁現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果主要包含四個內(nèi)容1)橋梁的使用狀況與原設(shè)計或竣工時的差異2隔震裝置、基礎(chǔ)、橋臺等)存在的問題,應(yīng)從結(jié)構(gòu)受力的角度,檢查與原設(shè)計有無明顯的變化;(3)橋梁使用狀況的宏觀檢測,如損傷位置、損傷程度等;(抗震性能初步評價包括構(gòu)造細節(jié)評價和抗震措施評價。其中構(gòu)造細節(jié)評價包含橋墩和節(jié)點構(gòu)造評價;抗震措施評價包含墩梁支撐長度防落梁裝置、限位措施、防撞措施、支座類型、抗震不橋梁抗震性能詳細評價,是對橋梁傳力路徑中的關(guān)鍵構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)抗震性能進行分析評價。根據(jù)設(shè)定的不同地震動水平下橋梁的抗震性能目標(biāo),對其承載力、變形等分析,并對橋梁結(jié)構(gòu)整體抗震性能作出評價并提出處理意見,編制橋梁抗震性能評價報告。6檢查梁部是否出現(xiàn)裂縫、鉸接縫連接不良、局部損傷及影響長度應(yīng)取墩柱全高。對于樁基直徑與橋墩直徑4)螺旋式箍筋的接頭應(yīng)采用對接焊,矩形箍筋應(yīng)有135°彎勾,并伸入核心混凝3墩柱潛在塑性鉸區(qū)域以外的箍筋體積配箍率不應(yīng)小于塑性鉸美國和我國的橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中考慮了截面尺寸、墩柱高度和縱筋配筋率對塑性鉸區(qū)長度進行計算;考慮截面形式、軸壓比和縱筋配筋率方面分別對箍筋的面積配箍率和體積配箍率進行規(guī)范要求。因此,在進行橋梁抗震設(shè)計時,基于我國相關(guān)橋梁抗震規(guī)范,結(jié)合以下規(guī)范或準(zhǔn)則確定橋墩的縱筋配筋率、配箍率及其他構(gòu)造要求。墩柱的螺旋筋和圓形箍筋墩柱的矩形鋼筋的搭接和錨固橋墩縱向鋼筋設(shè)計說明EQ\*jc3\*hps33\o\al(\s\up18(A),A)EQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up7(g),c)EQ\*jc3\*hps33\o\al(\s\up16(f),fy)縱向鋼筋搭接只允許出現(xiàn)在柱的中部,搭接長度至少為60倍的鋼筋直許螺旋筋的搭接,這些范圍內(nèi)螺旋筋的連接應(yīng)該采用完全強度焊接;墩的水平鋼筋的搭接要求錯落分布。等效塑性鉸墩柱箍筋鋼筋的搭接和錨固橋墩縱筋設(shè)計說明延性構(gòu)件塑性鉸長度范圍內(nèi)的配置螺旋筋或圓形箍筋時,箍筋的體積配延性構(gòu)件塑性鉸長度范圍內(nèi)的配置矩形箍筋時,箍筋的體積配筋率按照 延性構(gòu)件塑性鉸長度范圍外的體積配筋率不得少于塑性鉸長度范圍內(nèi)箍延性構(gòu)件無接頭區(qū)采用以下值的較大者:塑性鉸長度和橋墩的彎矩需求能力保護構(gòu)件的鋼筋拼接應(yīng)滿足正常使用階段的要求。在鋼筋應(yīng)變接近度,而我國現(xiàn)行《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》中混凝土單軸抗壓強度為棱柱4.2.3對橋墩縱向鋼筋在蓋梁和承臺里的錨固長度進行評價應(yīng)符合以下要求:橋墩構(gòu)造細節(jié)評價內(nèi)容包括縱向鋼筋配筋率、最小配箍率、縱筋搭接與錨固長度等,在一定強度等級的地震作用下,橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)期部位出現(xiàn)預(yù)定長度的塑性鉸,是避免橋梁結(jié)構(gòu)脆性破壞、縱筋配筋率不足會導(dǎo)致延性不足,不利于抗震;但縱筋配筋率過高不僅會影響施工質(zhì)量,還會影響延性,因此,縱筋配筋率應(yīng)在合理范圍內(nèi),根據(jù)本細則4.2.1的相關(guān)規(guī)定確定。最小配箍率、縱向鋼筋錨固和搭接長度應(yīng)滿足現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和細則等的最低要求,從而確保具有足夠的延性變形能力。從橋墩延性變形的要求出發(fā),需對橋墩(包括墩梁節(jié)點)最小配箍率、箍筋布置和縱向鋼筋在承臺和蓋梁中的錨固長度進行評價。一般常見支座形式有天然或合成橡膠支座、單向、雙向滑動盆式支座、固定盆式支座與球型鋼支座等;限位裝置,如鋼擋塊、混凝土擋塊和鋼剪力銷等;防落梁裝置如拉桿、拉索等。橋臺和墩上的支座系統(tǒng)常見震害有:支座系統(tǒng)的傾覆、滑落、螺栓剪壞或松動、支座墊石破壞等。支座是傳力路徑中的關(guān)鍵連接構(gòu)件,支座破壞也是歷次地震中典型的震害形式。在小震(即超越概率10%地震作用)以上地震作用下,便于更換的板式橡膠支座可以作為“保險絲式”單元,地震中中小跨徑梁橋的板式橡膠支座的摩擦滑移作用使得傳到橋墩的地震力大大降低,應(yīng)評價支座失效是否會導(dǎo)致落梁的風(fēng)險。),k),θ——斜交角(°);E——極限脫落轉(zhuǎn)角(°),一般取5°。Eφ——曲線梁的中心角(°);該公式適用于簡支梁、連續(xù)梁等結(jié)構(gòu)形式。搭接長度作為構(gòu)造措施,滿足其一即可。對相鄰梁之間和主梁與橋臺胸墻之間的構(gòu)造細節(jié)進行評價(如:彈性墊塊、緩沖裝置和限位結(jié)構(gòu)),判定是否設(shè)置橡膠墊或其他彈性襯墊等,以避免其因碰撞導(dǎo)致相鄰主梁或梁與橋臺胸墻發(fā)抗震不利地段一般指:軟弱黏性土層、液化土層和有嚴(yán)重不均勻地層的地段;地形陡峭、孤突、巖土松散、破碎的地段;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。抗震危險地段一般指:地震時可能發(fā)生滑坡、崩塌地段;地震時可能塌陷、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)震斷裂、地震時可能坍塌而中斷交通的各種地段。對地基液化的可能性進行評價,當(dāng)符合下列條件之一1當(dāng)?shù)刭|(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世(Q3)及以前時,VII度、VIII度時可判為不液3天然地基的橋梁,當(dāng)上覆非液化土層厚度和地下水位深度符合下列條件之一),wub),0表4.5.2液化土特征深度d(m)0VII度67飽和土類別VII度67飽和土類別IX度898如果區(qū)域內(nèi)歷史地震和震后發(fā)布的勘察報告資料顯示該場地曾出現(xiàn)過液化時,宜給予進一步的考慮。經(jīng)初步判定可能發(fā)生液化的橋址場地,宜進一步通過現(xiàn)場勘探對場地的潛在液化可能性和程度等進行詳細的評價,評價因場地地基液化對橋梁結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重損壞的可能性,及其對橋梁地基基礎(chǔ)的一級鑒定包括飽和砂土、飽和粉土的液化初判、軟土震陷等,對那些基礎(chǔ)沉陷不敏感的橋梁結(jié)構(gòu),即基礎(chǔ)沉陷對結(jié)構(gòu)抗震性能影響不顯著的情況,可不進行基礎(chǔ)液化和沉陷的評)本條引自《公路結(jié)構(gòu)物抗震加固改造手冊(上)》第3章關(guān)于沉降危險性的初步篩選條件。由于振動會引起孔隙水壓力增加,震后隨著孔隙水壓力的降低,可能會伴有自由場地的沉降,若液化場地的沉降量大于未發(fā)生液化的場地,發(fā)生沉降后,土體會固結(jié),變密實。位于地下水位以上的干性土或部分飽和土也可能發(fā)生沉降,發(fā)生這種沉降的原因是因為地面振動導(dǎo)致土體變密實,松散的天然土、未壓實和壓實不良的填土很容易出現(xiàn)這種情況,如果整個區(qū)域土體變密實的程度不同、不均勻,那么所產(chǎn)生的不均勻沉降將對橋梁造成損壞。另外,本條3橋址在VIII度及以上場地時,前第四紀(jì)基巖隱伏斷裂的土層覆蓋厚度分別大地表斷裂是指當(dāng)斷層運動延伸至地面或橋梁基礎(chǔ)所在深度時,沿活動斷層跡線發(fā)生剪切位移,位移范圍從幾厘米到幾米。由于地表斷裂位移的突發(fā)性,經(jīng)??缭姜M窄的地帶,橋址地表斷裂將會造成橋梁的嚴(yán)重破壞,而避免由此造成的破壞是非常困難的,沒有經(jīng)濟、有效的工程構(gòu)造措施。目前,主要依靠避讓的方式來減輕危害,或者在設(shè)計階段合理選擇小跨徑、便于修復(fù)的橋梁跨越這一地段,但應(yīng)評估地表斷裂對橋梁結(jié)構(gòu)可能會造成的損壞,并采取一些可行的措施降低本條第1款參考了《公路結(jié)構(gòu)物抗震加固改造手冊(上)》第3章關(guān)于地表斷層破裂危險性開展進一步研究,并在橋梁抗震性能詳細評較低,不需要進一步的研究。—21—結(jié)構(gòu)承載力評價主要對應(yīng)于小震作用下(即50年超越概率40%地震作單墩高度與直徑或?qū)挾缺瓤缗c跨間最大跨長比跨與跨間橋墩最大剛度比支座類型地基條件跨間φ<30°且一聯(lián)累計φ<90°,同時曲率半徑(b<0.3普通板式橡膠支座、盆式橡膠支座(鉸接約束)等。使用滑板支座、采用頂鋼板和底鋼板的橡膠支座等屬于非規(guī)則橋梁橋墩為單柱墩、雙柱框架墩、多柱排架墩不易液化、側(cè)向滑移或易沖刷的場地,遠離斷層為了簡化橋梁結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)計算及抗震性能評價,橋梁結(jié)構(gòu)根據(jù)其在地震作用下的動力響應(yīng)的復(fù)雜程度分為兩大類,即規(guī)則橋梁和非規(guī)則橋梁。場地液化對橋梁的潛在威脅包括:有限側(cè)向滑移、地面沉降等,將會導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)在橋墩頂部失去支承,甚至導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌,因此,由液化震害引起的橋梁結(jié)構(gòu)震害往往是比較嚴(yán)重的。因此,應(yīng)對存在場地液化地震地質(zhì)災(zāi)害情況下的橋梁結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的承載力和變形能力進行檢算,以確保關(guān)鍵構(gòu)件具有足夠的抗震性能。及配筋等數(shù)據(jù),建立可靠的橋梁結(jié)構(gòu)分析模型,采用本細則以結(jié)構(gòu)抗震性能為基準(zhǔn),對不同設(shè)防水準(zhǔn)地震作用下待評價橋梁的各構(gòu)件分別進行抗震性能評價。抗震性能評價強調(diào)在不同水準(zhǔn)地震作用下,判別橋梁結(jié)構(gòu)是否滿足對應(yīng)的抗震性能目標(biāo),因此,其采用的結(jié)構(gòu)分析方法除傳統(tǒng)的線彈性分析方法外,對于地震作用水平在中震(50年超越概率大于10%地震作用)及以上時,結(jié)構(gòu)超出線彈性范圍的相關(guān)評價,應(yīng)采用非線性分析方法,且要求結(jié)構(gòu)幾何形狀、剛度、質(zhì)量分布、截面性質(zhì)、支座和基礎(chǔ)等符合實際情況。因此,在進行結(jié)構(gòu)分析前,應(yīng)詳細調(diào)查各類構(gòu)件的材料強度、截面尺寸、橋墩配筋細節(jié)與材料劣化等情形,并按照橋梁結(jié)構(gòu)的實際結(jié)構(gòu)形式建立橋梁結(jié)構(gòu)的動力分析模型,必要時通過現(xiàn)場測試來獲得分析模型和能力校核中用到的參數(shù)或構(gòu)件材料特性,宜考慮混凝土劣化和鋼筋銹蝕等耐久性因素對于結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜的橋梁(如彎橋、斜橋,上、下部結(jié)構(gòu)之間的連接構(gòu)造不均勻?qū)ΨQ,相鄰橋墩高度相差較大,平立面的質(zhì)量、剛度分布明顯不對稱的橋梁),地震作用下橋梁的動力響應(yīng)—23—特性很復(fù)雜,采用簡化計算方法不能很好地反映其動力響應(yīng)特性,因此對結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜的橋梁,要求采用更精確的分析方法和校核過程來確??拐鹦阅茉u價結(jié)果的合理性。當(dāng)橋梁所處場地特征變化較大,并且結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)對場地變化敏感時,宜考慮地震動空間變化的影響,采用非一致激勵(即多支承激勵)方式進行分析,非一致激勵包括波傳播效應(yīng)、矢相干效應(yīng)和不同墩基礎(chǔ)的場地差異。對于剛構(gòu)橋,主梁損傷會引起地震力在結(jié)構(gòu)體系中的重新分布,因此在抗震性能評價分析模型中應(yīng)考慮主梁潛在損傷、破壞對整橋抗震性能的影響。相鄰兩橋墩連線方向和垂直于連線水平方向進行如橋址位于發(fā)震斷層附近,豎向地震作用較大或待評價橋梁結(jié)構(gòu)對豎向地震作用很敏感時,抗震性能評價專題研究,并考慮近斷層效應(yīng)的影響,近斷層地震地面運動在美國圣·費爾南多地震(1971年)、美國洛馬·普里埃塔地震(19史地震中均有表現(xiàn),而脈沖型速度輸入是其最為顯著的特征之一。在幾次大地震的記錄中均出現(xiàn)了以高能脈沖和較長周期為特征的脈沖型運動,可產(chǎn)生較大的沖擊力和變形,造成結(jié)構(gòu)物的嚴(yán)重梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)的影響。近斷層效應(yīng)對水平反應(yīng)譜的影響包括:因近斷層附近的橋梁場地條件和場地地震動的特殊性,目前積累的科研技術(shù)基礎(chǔ)資料不足,慮三個正交方向(順橋向X、橫橋向Y和豎向Z)的地震作用時,可分別單獨計算XE與Z向地震作用在計算方向產(chǎn)生的最大效應(yīng)E,計算方向總的最大地震作用效應(yīng)EYZ體現(xiàn)各振型反應(yīng)在總反應(yīng)中的相對大小,是決定參與疊加計算的振型數(shù)目的重要參數(shù),參數(shù)本身r——第i振型的振型貢獻率;i方向的總質(zhì)量。EQ\*jc3\*hps39\o\al(\s\up2(T),0)Tgg進行橋梁抗震性能評價,應(yīng)給出抗震評價加速度反應(yīng)譜。為與新一代地震區(qū)劃圖內(nèi)容一致,度反應(yīng)譜,地震動加速度反應(yīng)譜放大系數(shù)最大值取2.5。dhsIIII類場地地震動峰值加速場地類別I0I1ⅡIIIIV場地覆蓋土層厚度d場地覆蓋土層厚度d—I1IIIII—I1IIIIIIV場地覆蓋土層等效剪IXIXVIIVIVIII地震烈度AhhX考慮到既有公路橋梁的重要性和在抗震救災(zāi)中的作用,采用多水平設(shè)防,兩等級的抗震性能評價。為了保證橋梁抗震性能評價結(jié)果的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟適用性,對于不同類別橋梁可給出不同抗震設(shè)防水準(zhǔn),及相應(yīng)的抗震性能要求,其對應(yīng)的地震作用通過抗震重要性系數(shù)確定。場地地震動峰值加速度調(diào)整系數(shù)作為本細則既有橋梁抗震評價反應(yīng)譜的場地系數(shù),見表5.3.7-1。加速度的對照情況。在基本地震動峰值加速度取值表中也給出了地震烈度為X度時的Ah建議值,g場地類型征周期分區(qū)值I0I1ⅡIIIⅣ平向譜比函數(shù)R。對于橋梁抗震性能評價需要考慮豎向地震作用時,應(yīng)給出豎向加速度反應(yīng)譜,大多數(shù)抗震設(shè)一種能夠反映結(jié)構(gòu)整體和局部構(gòu)件抗震能力的評價方法,對于各類梁式橋均可采用這種方法來估),級增加荷載,直到結(jié)構(gòu)倒塌,此時對應(yīng)的結(jié)構(gòu)位移可用于評估結(jié)構(gòu)的位移能力;靜力彈塑性分析方法可以考慮結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布,計算模型可模擬構(gòu)件存在的各種非線性因素。對于規(guī)則橋梁的抗震性能評價,是根據(jù)大量震害經(jīng)驗和理論研究成果,采用簡化計算分析方法分析在地震作用下的動力響應(yīng)特性。對于非規(guī)則橋梁,由于其動力響應(yīng)特性復(fù)雜,應(yīng)采用較合理的分析方法來確??拐鹦阅茉u價的可靠性。因此,針對抗震性能水平為無損傷或輕微損傷進行需求分析時,對于規(guī)則橋梁宜采用線性單自由度或多自由度反應(yīng)譜分析法;對于非規(guī)則橋梁宜采用多自由度反應(yīng)譜分析法或線性動力時程分析法。針對抗震性能水平為中等損傷或損傷嚴(yán)重進行需求分析時,無論是規(guī)則還是非規(guī)則橋梁可先采用線性反應(yīng)譜分析方法進行初步評估,當(dāng)結(jié)果表明結(jié)構(gòu)構(gòu)件可能出現(xiàn)損傷時,宜采用非線性動力時程分析法進行評價?!?9—配的加速度時程;也可選用與設(shè)定地震震級、距離和采用非線性時程分析時,由于疊加原理不再適用,因此,各方向的分量需同時考慮,即同時輸入包含兩個或三個方向分量的一組地震動時程。獲取包含兩個或三個方向分量的一組地震動時程,或采用和橋址場地條件接近的天然地震波,經(jīng)調(diào)整得到和設(shè)計加速度反應(yīng)譜匹配的一組地震),當(dāng)考慮基礎(chǔ)剛度及其破壞模式的影響。對于樁土性試驗資料,建立考慮土-樁-結(jié)構(gòu)相互作分析方法。當(dāng)采用線彈性動力分析方法時,擬;當(dāng)采用非線性靜力與動力分析方法時,模擬基礎(chǔ)的剛度和強度對橋梁結(jié)構(gòu)整體響應(yīng)影響較大,因為基礎(chǔ)剛度會影響橋梁體系的總體剛度,進而影響橋梁體系的地震需求和地震力分配關(guān)系。因此,在建立基礎(chǔ)分析模型時,應(yīng)適當(dāng)?shù)啬M實際的橋梁基礎(chǔ)剛度。對于樁基礎(chǔ),分析模型宜考慮樁周圍土體非線性以及樁土相互作用的影響。必要時,還宜現(xiàn)場取樣并進行相關(guān)試驗以確定分析模型中涉及的一些關(guān)鍵參數(shù)取值。由于基礎(chǔ)損傷不易檢查和修復(fù),因此,在地震作用下,不希望在基礎(chǔ)中產(chǎn)生較大的損傷。如果柱式樁基礎(chǔ)在截面和配筋方面與墩柱基本相同或只是截面增加了保護層厚度時,在大震作用橋臺破壞機理總體取決于地震動特性、橋臺結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)類型、岸坡特性、臺背填土特性、場地土壤特性(特別是場地液化)及其與上部結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造等因素。大量的橋臺震害資料表:(;(滑移3)臺身與上部結(jié)構(gòu)碰撞破壞引起的橋臺剪切破壞,如主梁與橋臺在縱向發(fā)生碰撞可能會導(dǎo)致橋臺背墻的破壞,或在地震動下的橋臺旋轉(zhuǎn)及向后傾斜;(4)斜橋和曲線橋橋臺震害特點集中表現(xiàn)為上部結(jié)構(gòu)的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)移位引起主梁與橋臺的碰撞。一般來說,橋臺背墻破壞是允許橋向相對變形則會導(dǎo)致橋臺翼墻和橫橋向剪力鍵等的破壞。對于橋臺本身的抗震能力,應(yīng)校核設(shè)計地震主動土壓力作用下橋臺的穩(wěn)定性。除了由于主梁在橋臺處因搭接長度不足,導(dǎo)致落梁外,很少由于橋臺破壞而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌的,因此,橋臺損傷的風(fēng)險一般是可以接受的,但當(dāng)橋臺處基礎(chǔ)發(fā)生液化震害時則可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌。如果橋梁結(jié)構(gòu)需要震后立即提供緊急交通功能,橋臺破壞而影響救援交通運輸通道的情況下,對橋臺應(yīng)進行盡可能詳盡的抗震能力評價。應(yīng)該注意到,橋臺破壞很少導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的倒塌,且橋臺的抗震加固通常是比較經(jīng)濟的,并可以改善臨近橋墩的抗震能力/需求比值,從而降isiα——橋臺背面與豎直方向之間的夾角(°);β——填土表面與水平面的夾角(°);式中:φ——填土的內(nèi)摩擦角(°);δ——填土與橋臺背的摩擦角(°);θ——地震角(°),可按表5.6.3取值;基本地震動峰值加速度θ(°)φ——臺背土的內(nèi)摩擦角(°);A全橋動力分析模型中應(yīng)建立橋臺分析模型,且依橋臺對橋梁結(jié)構(gòu)體系影響取決于多種因素。當(dāng)考慮橋臺影響時,對于非線性分析,臺背填土以僅受壓不受拉的彈塑性土彈簧模擬;對于線彈性分析,可采用等效彈性剛度模擬。圖5-1為橋f結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性評價時,可采用現(xiàn)行公路橋涵設(shè)計能力需求比值。當(dāng)可從現(xiàn)場獲得材料有關(guān)參數(shù)時在強震作用下,新建橋梁抗震設(shè)計中允許橋墩發(fā)生損傷,但對于既有橋梁結(jié)構(gòu),橋墩可能延性和變形能力不足,可能發(fā)生以下幾種破壞模式中的一種,如彎曲破壞、剪切破壞、彎剪破壞等,見圖5-2所示,如果橋墩的彎曲強度或剪切強度評價橋墩破壞對其他構(gòu)件的影響,需詳盡分析結(jié)構(gòu)可能形成的損傷部位。因為某一局部的損傷破壞都意味著有額外的力將傳給其他構(gòu)件,當(dāng)局部發(fā)生嚴(yán)重損傷時,結(jié)構(gòu)的冗余度越低,結(jié)構(gòu)對橋梁結(jié)構(gòu)整體抗震性能的影響時,應(yīng)建立準(zhǔn)確反映采用數(shù)值積分法進行截面彎矩-曲率分析(考慮相應(yīng)的軸力),得到圖5-3所示的截面彎矩-為截面等效抗彎屈服彎矩;按照能力相等的原則,將彎矩-曲率全曲線模型等效為圖中所示彈塑性雙線性模型時,得到等效抗彎屈服彎矩。值,并評價其對橋梁結(jié)構(gòu)整體抗震性能的影響EQ\*jc3\*hps40\o\al(\s\up8(V),n)EQ\*jc3\*hps40\o\al(\s\up8(V),0)ncsccceggyhscdskekkyh切破壞為脆性破壞模式,延性不足,可導(dǎo)致倒塌災(zāi)害的發(fā)生,因此應(yīng)詳細評價其抗剪能力及其損傷橋向和橫橋向的塑性轉(zhuǎn)動能力,對于規(guī)則橋梁,可只uyyps為了評價在對應(yīng)設(shè)防水準(zhǔn)地震作用下,梁式橋、高架橋梁墩柱是否具有足夠的變形能力而不發(fā)生倒塌,應(yīng)評價墩柱位移能力或塑性鉸區(qū)域塑性轉(zhuǎn)動變形的能力。對于高寬比小于2.5的矮墩,主要破壞模式為剪切破壞,因此可不評價其變形能力而評價其抗彎和抗剪強度。不滿足要求,應(yīng)結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)的防落梁措施,綜x0Rbd對于傳統(tǒng)板式橡膠支座,E1地震作用下支座可能會由于剪切破壞或滑動而導(dǎo)致主梁移位。當(dāng)支座剪切應(yīng)變或抗滑穩(wěn)定性不滿足要求時,應(yīng)對其進行調(diào)整或更換。我國中小跨徑橋梁廣泛采用板式橡膠支座,梁體直接擱置在支座上,支座與梁底和墩頂無螺栓連接,地震作用下,梁底與支座頂面易產(chǎn)生摩擦滑移,導(dǎo)致較大的梁體位移,甚至落梁破壞。因此,應(yīng)對支座的剪切應(yīng)變和抗滑穩(wěn)定性進行校核。對于支座剪切應(yīng)變或抗滑穩(wěn)定性不滿足要求的,應(yīng)對其深入分析。汶川地震震害表明,采用板式橡膠支座的橋梁結(jié)構(gòu),在“中震”或“大震”作用下雖然會導(dǎo)致較大的梁體位移,支座和擋塊的損傷過程具有分級耗能的作用,支座與連接構(gòu)件間的摩擦滑移大大減小了橋墩的水平地震力,從而保護了橋墩。因此在確保不發(fā)生落梁的情況下,板式橡膠支座抗剪或者抗滑穩(wěn)定性不滿足要求,并不能作為抗震性能詳細評價不通過的依據(jù),而應(yīng)具體結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)的防落梁構(gòu)造,根據(jù)支座及其實際連接條件和約束條件合理評價剪切變形、滑動變形及支座損壞后與臨近構(gòu)件可能發(fā)生碰撞等因素,綜合評價支座對橋梁結(jié)構(gòu)整體位移需求X,并與支座的容許滑動位移X比較來評價其抗震能力。對于固定盆式支座,應(yīng)計算對應(yīng)水準(zhǔn)下的地震水平剪力需求E,并與支座容許的水平承載力E比X為對應(yīng)水準(zhǔn)地震作用效應(yīng)和永久作用效應(yīng)組合得到的活動盆式支座水平滑動位移需求;X

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