铁路工程抗震设计规范

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,铁路工程抗震设计规范(新),适用范围：,新规范将,6,度区纳入了抗震设防范围,条,),连续刚构桥、斜拉桥，跨径大于,m,的钢梁或大于的梁式桥及拱桥，不包含在新规范中。,抗震设计要求：,新规范增加了按多遇地震、设计地震、罕遇地震三个水准设计的要求（,条）。,地震动峰值加速度,多遇地震：,0.33Ag,设计地震：,1.0Ag,罕遇地震：,2.1Ag,（,8,度区,1.9Ag,，,9,度区,1.6Ag,）,3.,抗震性能要求（,）,性能要求,I,：地震后不损环或轻微破坏，能够保证其正常使用，结构处于弹性工作阶段,性能要求,II:,地震后可能损坏，经修补，短期内能恢复正常使用功能，结构处于非弹性工作状态,性能要求,III:,地震后可能产生较大破坏，但不出现整体倒塌，经抢修后可限速通车，结构处于弹塑性工作阶段。,抗震设防烈度和地震动峰值加速度的对应表(3.0.2条，7.2.4条)：,抗震设防烈度（度）,6,7,8,9,多遇地震,0.02g,0.04g,0.05g,0.07g,0.10g,0.14g,设计地震,0.05g,0.10g,0.15g,0.20g,0.30g,0.40g,罕遇地震,0.11g,0.21g,0.32g,0.38g,0.57g,0.64g,抗震设防烈度（度）,6,7,8,9,多遇地震,19.6,39.2,49.0,68.6,98,137.2,设计地震,49,98,147,196,294,392,罕遇地震,107.8,205.8,313.6,372.4,558.6,627.2,说明：g取980 cm/sec2,单位cm/sec2,说明：对重要桥梁，在多遇地震作用下，表中数值应乘重要性系数1.4,铁路工程构筑物在不同地震动水准下的抗震设防目标及分析方法(3.0.3条)：,地震动水准,多遇地震,设计地震,罕遇地震,构筑物,桥梁,路基、挡土墙、隧道、桥台、桥梁上、下部结构连接构造,采用钢筋混凝土桥墩的桥梁,抗震设防目标,达到抗震性能要求 I,达到抗震性能要求 II,达到抗震性能要求 III,分析方法,一般桥梁：反应谱法,重要桥梁及新结构桥梁：反应谱法及时程反应分析法,采用静力法,钢筋混凝土桥墩采用延性设计的简化方法；,重要桥梁及新结构桥梁：采用非线性时程反应分析法,注：桥梁上、下部结构连接构造含支座、伸缩缝、防止落梁、抗震挡块等措施。,重要桥梁,结构形式,钢筋混凝土桥梁,钢结构桥梁,简支,跨度=48 m,跨度=64 m,连续,主跨=84 m,主跨=96 m,墩高=40 m,其它技术复杂、修复困难的铁路桥梁,铁路工程一般情况下可不计竖向地震的作用(3.0.4条)。,场地土和场地：,场地土类型划分，是将地基土按其刚度划分的。类型分为岩石或坚硬土、中硬土、中软土、软弱土。,场地类别划分，是按是按场地的地震效应划分的。场地类别分为I、II、III、IV类。,多层土场地的地震效应取决于土层剪切波速随深度的变化规律、土层厚度或基岩埋深。,规范采用计算深度内的等效剪切波速评定场地类别。,桥梁抗震设计验算内容(7.1.2条),结构形式,多遇地震,设计地震,罕遇地震,简支,梁桥,混凝土桥墩,墩身及基础：强度、偏心及稳定性验算,验算连接构造,一般不验算，但应增设护面钢筋,钢筋混凝土桥墩,墩身及基础：强度及稳定性验算,验算连接构造,可按简化方法进行延性验算,其他梁式桥及重要桥梁,墩身及基础：强度、偏心及稳定性验算,验算连接构造,钢筋混凝土桥墩：按非线性时程反应分析方法进行下部结构延性验算或最大位移分析。,注：对于简支或连续梁桥的上部结构可不进行抗震强度和稳定性验算，但应采取抗震措施。,桥梁抗震设计验算指标(7.1.5条)：,1.基础底面的合力偏心距e的验算指标,地基土,e,未风化至弱风化的硬质岩石,=2.0,上项以外的其它岩石,200kPa的土层,=1.2,基本承载力,0,=200kPa的土层,=1.0,注：表中,为基础底面计算方向的核心半径。W/A，W-截面边缘的抵抗矩，WIyy/(z/2),2.砌体及混凝土墩身截面合力偏心矩e的验算指标,截面形状,e,矩形及其他形状,=0.8S,圆形,=0.7S,注：表中S为截面形心至最大拉应力边缘的距离。,桥梁抗震设计验算指标(7.1.5条)：,3.建筑材料的容许应力验算指标(容许应力修正系数6.1.7-3条),材料名称,应力类别,修正系数,混凝土、片石混凝土和石砌体,剪应力、弯曲拉应力,1.0,压应力,1.5,钢材,剪应力、拉、压应力,1.5,4.滑动稳定系数不应小于1.1,建筑材料的容许应力修正系数,5.倾覆稳定系数不应小于1.3(旧规范为1.2),桥梁的地震作用(7.1.4条)：,1.计入地基变形的影响：可用桥墩底部的水平和转动弹簧模拟。,2.地震作用方向：分别计算顺桥向、横桥向水平地震作用。设防烈度为9度的悬臂结构和预应力混凝土刚构桥等，还应计入竖向地震作用的影响。,从规范文字上看，地震作用与竖向地震作用应进行组合，顺桥向和横桥向地震作用不必组合。,3.计算上部结构的梁体和活载地震作用的质量取法：,地震方向,上部结构恒载和活载的质量转换,计算简图,备注,桥墩,顺桥向,不计入活荷载的影响,梁体质量按一孔梁计，作用在支座中心,按7.2.5(b)图计算,横桥向,计入活荷载的影响，将活荷载的50%做质量转换，作用在轨顶以上2m处。,梁体质量按一孔梁计，作用在梁高的1/2处。,按7.2.5(a)图计算,转换的活荷载质量按7.2.5(a)图，与桥梁质量作用高度一致，即1/2梁高处。,竖向,活荷载和梁体重量的7%作为竖向地震作用,或者，按水平地震基本加速度的65%进行竖向动力分析,采用与顺桥向或横桥向相同的模型简图,按7%计算时，可将恒荷载和竖向荷载按7%转换为竖向地震作用计算用的质量,桥台,顺桥向,桥台端为固定，桥墩端为简支时，梁体质量按一孔梁计。其它情况按半孔梁计。,按静力法计算,规范没有明确规定如何考虑活荷载，可参考桥墩。,横桥向,同桥墩,按静力法计算,规范没有明确规定如何考虑活荷载，可参考桥墩。,竖向,同桥墩,按静力法计算,规范没有明确规定如何考虑活荷载，可参考桥墩。,注：作用于桥台的土压力应该考虑动土压力，即考虑地震角，破坏棱体上的列车荷载的土压力不计地震角,桥梁的地震作用(7.1.4条)：,4.荷载组合：可与地震作用组合的荷载如下表。,荷载分类,荷载名称,计算地震作用时应考虑的质量,地震作用与其它荷载组合时的注意事项,有车时,无车时,顺,横,竖,顺,横,竖,恒载,结构自重,100%,100%,7%,100%,100%,7%,1.有车和无车时的计算地震作用的质量不同。,2.横向和竖向的将荷载转换为质量的系数不同。目前可手动给两个方向输入不同质量。,3.没有活载参与的组合地震作用的质量也应不同。,4.双线桥只考虑单线活载。,土压力,-,-,-,-,-,-,静水压力及浮力,-,-,-,-,-,-,活载,列车竖向静荷载,-,50%,7%,-,-,-,离心力,-,-,-,-,-,-,列车荷载产生的土压力,-,-,-,-,-,-,注：,因为程序中列车荷载是按照影响线加载的，活荷载的位置不固定，所以活荷载的质量需要用户按某个不利情况手动输入。,目前程序无法将同一个活荷载按不同的转换系数分别转换为,X,，,Y,，,Z,方向的质量，用户可以将自定义的活荷载定义为多个荷载工况，转换时用不同的荷载工况转换为不同方向的质量。,铁路桥涵设计基本规范,条中的桥涵荷载中的预加力、收缩和徐变、基础变位、列车竖向动力作用、横向摇摆力、人行道荷载、所有附加力,(,包含风力、温度、制动力和牵引力、流水压力、冻胀力,),、其它特殊荷载,(,如撞击力,),等不参与与地震作用的组合。,收缩和徐变、基础变位不参与组合有待商榷，因为地震发生时收缩和徐变、基础变位已经发生的可能性比较大。,桥墩的抗震分析方法：,1.模型：单墩模型、全桥模型,桥墩的抗震分析方法：,2.分析方法：,地震作用水准,一般桥梁,重要桥梁,或加减震耗能装置的桥梁,多遇地震,反应谱法,反应谱法和时程分析分析方法,罕遇地震,非线性时程分析,或附录F简化方法,非线性时程分析,或附录F简化方法,3.地震动力放大系数：(对I、II类场地新规范的放大系数较旧规范要大，III类场地稍小),旧规范的地震动力放大系数,旧规范的地震动力放大系数,桥墩的抗震分析方法：,4.水平地震作用加速度,：,抗震设防烈度,6度,7度,8度,9度,多遇地震,0.02g,0.04g,0.05g,0.07g,0.10g,0.14g,设计地震,0.05g,0.10g,0.15g,0.20g,0.30g,0.40g,罕遇地震,0.11g,0.21g,0.32g,0.38g,0.57g,0.64g,说明：对重要桥梁，在多遇地震作用下，表中数值应乘重要性系数1.4,特征周期分区,场地分类,I,II,III,IV,一区,0.25,0.35,0.45,0.65,二区,0.30,0.40,0.55,0.75,三区,0.35,0.45,0.65,0.90,地震反应谱特征周期Tg(Sec),桥墩的抗震分析方法：,5.反应谱法水平地震力,新规范：,F,ijE,=,j,j,x,ij,m,i,旧规范：F,ijE,=,c,K,h,j,j,x,ij,m,i,g,，,c,一般为0.20.5，Kh在7、8、9度时分别为0.1、0.2、0.4,6.振型组合采用SRSS方法(7.2.5-4)，振型取前三阶。,钢筋混凝土桥墩的延性设计：,1.罕遇地震下桥墩的地震作用，可不计活载影响(7.3.1条)。即不考虑活载的质量转换。,2.钢筋混凝土桥墩,应,进行延性设计。(7.3.2条),3.钢筋混凝土桥墩在罕遇地震作用下的延性验算应满足下列要求。,u,max/y ,u,u,：非线性位移延性比，简支梁桥可使用附录F的简化方法计算。,max：桥墩的非线性响应最大位移,y：桥墩的屈服位移,u,：允许位移延性比，取值为4.8,程序中延性比的输出：,