公路桥梁抗震设计的基础知识

公路桥梁抗震设计的基础知识随着人口的大量聚集和经济的高速发展，现代化城市对交通线的依赖性将 越来越强，一旦地震使交通线遭到破坏，可能导致的生命财产以及间接经济损 失也将会越来越巨大。中华人民共和国防震减灾法，自19 9 8年3月1日起施行。其中第一章总则第三条:防震减灾工作，实行预防为主、防御与救助相结 合的方针。第三章地震灾害预防第十七条:新建、扩建、改建建设工程，必须达到抗震 设防要求。本条第三款规定以外的建设工程，必须按照国家颁布的地震烈度区 划图或者地震动参数区划图规定的抗震设防要求，进行抗震设防。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。本法所称重大建设 工程，是指对社会有重大价值或者有重大影响的工程。本法所称可能发生严重 次生灾害的建设工程。第十九条建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行抗震设计， 并按照抗震设计进行施工。我国现行的抗震设计规范是JTG/TB02-01-2008公路桥梁抗震设计细 则。抗震设防标准桥梁抗震主要靠预防，桥梁抗震设防的基本原则是：合理安 全度原则，在经济与安全之间进行合理平衡。桥梁抗震的目标是减轻桥梁工程 的地震破坏，保障人民生命财产的安全，减少经济损失。确定桥梁工程的抗震设防标准，一般应考虑以下三方面的因素：根据桥梁 的重要性程度确定该结构的设计基准期；地震破坏后，桥梁结构功能丧失可能 引起次生灾害的损失；建设单位所能承担抗震防灾的最大经济能力。抗震设防三级设防思想：“小震不坏，中震可修，大震不倒”。、基本要求1、地震作用：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。E1地震作用：工程场地重现期较短的地震作用，对应于第一级设防水准。E2地震作用：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、各抗震设防类别桥梁的抗震设防目标符合下表表1各设防类别桥梁的抗震设防目标桥梁抗震设防类别设防目标E1地震作用E2地震作用A类一般不受损坏或不需修复 可以继续使用可发生局部轻微损伤，不需修复或经 简单修复可继续使用B类一般不受损坏或不需修复 可以继续使用应保证不致倒塌或产生严重结构损 伤，经临时加固后可供维持应急交通 使用C类一般不受损坏或不需修复 可以继续使用应保证不致倒塌或产生严重结构损 伤，经临时加固后可供维持应急交通 使用D类一般不受损坏或不需修复 可以继续使用3、一般情况下，桥梁抗震设防分类应根据各桥梁抗震设防类别的适用范围 按下表的规定确定。但对抗震救灾以及在经济、国防上具有重要意义的桥梁或 破坏后修复（抢修）困难的桥梁，可按国家批准权限，报请批准后，提高设防 类别。表2各桥梁抗震设防类别适用范围桥梁抗震设防类别适用范围A类单跨跨径超过150米的特大桥B类单跨跨径不超过150米的高速公路、一级公路上的桥 梁，但跨跨径不超过150米的二级公路上的特大桥、大 桥C类二级公路上的中桥、小桥，但跨跨径不超过150米的 二、四级公路上的特大桥、大桥D类三、四级公路上的中桥、小桥4、抗震设防烈度为6度及6度以上地区的公路桥梁，必须进行抗震设计， A类、B类和C类桥梁必须进行E1地震作用和E2地震作用下的抗震设计。D类 桥梁只须进行E1地震作用下的抗震设计。抗震设防烈度为6度区的B类、C 类、D类桥梁，可只进行抗震措施设计。5、各类桥梁的抗震设防标准，应符合下列规定：(1)各类桥梁在不同抗震设防烈度下的抗震设防措施等级按下表表3各类公路桥梁抗震设防措施等级抗震设防烈度桥梁分类67890.05go.ig0.15g0.2g0.3g0.4gA类7899更咼，专门研究B类788999C类677889D类677889注：g重力加速度立体交叉的跨线桥梁，抗震设计不应低于下线桥梁的要求。6、公路桥梁抗震设防烈度和设计基本地震动加速度取值的对应关系见下表表4各类公路桥梁抗震设防措施等级抗震设防烈度6789A0.05g0.10 (0.15) g0.20 (0.30)g0.40g注：g重力加速度。地震烈度(seismic int ensi)y表示地震对地表及工程建筑物影响的强弱 程度。(或释为地震影响和破坏的程度)。是在没有仪器记录的情况下，凭地 震时人们的感觉或地震发生后器物反应的程度，工程建筑物的损坏或破坏程 度、地表的变化状况而定的一种宏观尺度。因此烈度的鉴定主要依靠对上述几 个方面的宏观考察和定性描述。地震加速度值是指地震时地面运动的加速度，可以作为确定烈度的依据， 在以烈度为基础作出抗震设防标准时，往往对相应的烈度给出相应的峰值加速 度。二、抗震措施1、各类桥梁抗震措施等级的选择，按照表3确定。2、6度区简支梁梁端至墩、台帽或盖梁边缘应有一定的距离。其最小值a （厘米）按下式计算：a70+0.5L式中：L一梁的计算跨径（米）。3、7度区（1）7度区的抗震措施，除应符合6度区的规定外，尚应符合本节的规定。拱桥基础宜置于地质条件一致、两岸地形相似的坚硬土层或岩石上。实 腹式拱桥宜减小拱上填料厚度，并宜采用轻质填料，填料必须逐层夯实。桥台胸墙应适当加强，并在梁与梁之间和桥台胸墙之间加装橡胶垫或其 他弹性衬垫，以缓和冲击作用和限制梁的位移。桥面不连续的简支梁（板）桥，宜采用挡块、螺栓连接和钢夹板连接等 防止纵横向落梁的措施。连续梁桥和桥面连续的简支梁（板）桥，应采取防止 横向产生较大位移的措施。在软弱黏性土层、液化土层和不稳定的河岸处建桥时，对于大、中桥， 可适当增加桥长，合理布置桥孔，使墩、台避开地震时可能发生滑动的岸坡或 地形突变的不稳定地段。否则，应采取措施增强基础抗侧移的刚度和加大基础 埋置深度；对于小桥可在两桥台基础之间设置支撑梁或采用浆砌片（块）石满 铺河床。4、8度区（1）8度区的抗震措施，除应符合7度区的规定外，尚应符合本节的规定。大跨径拱桥的主拱圈宜采用抗扭刚度较大、整体性较好的断面形式，如 箱形拱、板拱等。当采用钢筋混凝土拱肋时，必须加强横向联系。应采用合理的限位装置，防止结构相邻构件产生过大的相对位移。梁桥活动支座，不应采用摆柱支座；当采用辊轴支座时，应采取限位措 施。连续梁桥宜采取使上部构造所产生的水平地震荷载能由各个墩、台共同 承担的措施，以免固定支座墩受力过大。连续曲梁的边墩和上部构造之间宜采用锚栓连接，防止边墩与梁脱离。高度大于7米的柱式桥墩和排架桩墩应设置横系梁。(8) 石砌或混凝土墩(台)的墩(台)帽与墩(台)身连接处、墩(台)身 与基础连接处、截面突变处、施工接缝处均应采取提高抗剪能力的措施。(9) 桥台宜采用整体性强的结构形式。(10) 石砌或混凝土墩、台和拱圈的最低砂浆强度等级，应按现行公路圬工 桥涵设计规范(JTGD61 )的要求提高一级采用。(11) 桥梁下部为钢筋混凝土结构时，其混凝土强度等级不应低于C25。(12) 基础宜置于基岩或坚硬土层上。基础底面宜采用平面形式。当基础置于 基岩上时，方可采用阶梯形式。5、9度区(1)9度区的抗震措施，除应符合8度区的规定外，尚应符合本节的规定。梁桥各片梁间必须加强横向连接，以提高上部结构的整体性。当采用桁 架体系时，必须加强横向稳定性。混凝土或钢筋混凝土无绞拱，宜在拱脚的上、下缘配制或增加适当的钢 筋，并按锚固长度的要求伸入墩(台)拱座内。拱桥墩、台上的拱座，混凝土强度等级不应低于C25，并应配、配置适 量钢筋。桥梁墩、台采用多排桩基础时，宜设置斜桩。