资源描述
目 录V抗震设计篇第1章 总则51.1 适用范围51.2 用语的定义5第2章 抗震设计的基本方针72.1 抗震设计的基本72.2 抗震设计的原则82.3 划分桥梁的重要度10第3章 抗震设计时必须考虑的载荷123.1 抗震设计时必须考虑的载荷和其组合123.2 地震的影响12第4章 设计地震运动144.1 一般144.2 1级地震运动154.3 2级地震运动174.4 按地域区分的修正系数204.5 抗震设计上的地基种类254.6 抗震设计上的地基面26第5章 抗震性能的检查295.1 一般295.2 对于抗震性能1的桥梁的界限状态315.3 对于抗震性能2的桥梁的界限状态315.4 对于抗震性能3的桥梁的界限状态365.5 抗震性能的检查方法385.6 防止上部构造掉落的对策41第6章抗震性能的静态检查方法426.1 一般426.2 适用静态检查法的情况的载荷计算方法436.2.1 一般436.2.2 惯性力436.2.3 固有周期的估计方法486.2.4 地震时的土压566.2.5 地震时的动水压力606.3 检查1级地震动的抗震性能646.3.1 一般646.3.2 惯性力的计算方法656.3.3 设计水平地震烈度726.3.4 抗震性能1的检查746.4 检查2级地震动的抗震性能766.4.1 一般766.4.2 惯性力的估算方法776.4.3 设计水平地震烈度776.4.4 构造物特性修正系数816.4.5 抗震性能2或抗震性能3的检查846.4.6 钢筋混凝土桥墩的检查856.4.8 桥台基础的检查906.4.9 上部构造的检查916.4.10支承部的检查91第7章 抗震性能的动态检查方法927.1 一般927.2 用于动态解析的地震动937.3 解析模型以及解析方法947.3.1 解析模型以及解析方法947.3.2 部件的模型化967.4 检查抗震性能98第8章 地震时不稳定的地基的影响1018.1 一般1018.2 被判断为抗震设计上的极松软土层或产生对桥梁造成影响的液状化的砂质土层的土质常数1028.2.1 一般1028.2.2 判断抗震设计上的极松软土层1028.2.3 判断砂质土层的液状化1028.2.4 使抗震设计上土质常数减小的土层及其处理方法1058.3 有确认会造成对桥梁产生影响的流动化的地基存在时的抗震性能的检查1078.3.1 一般1078.3.2 流动力的估算方法109第9章 抗震桥的抗震性能检查1129.1 一般1129.2 抗震桥的抗震性能检查1159.3 抗震支承的模型化1179.3.1 一般1179.3.2 抗震支承的非线性历史模式1179.3.3 抗震支承的等价线形模型1189.4 抗震支承的基本性能1219.5 期待可以减小地震的影响的其他构造122第10章 钢筋混凝土桥墩的地震时保有水平耐力及容许塑性率12310.1 一般12310.2 破坏形态的判断和地震时保有水平耐力及容许塑性率12410.3 水平耐力及水平变位的计算12710.4混凝土的应力度变形曲线13210.5 抗剪耐力13610.6 为了提高钢筋混凝土桥墩的韧性而需要注意的构造细目13910.7 轴向钢筋之分段14610.8 钢筋混凝土Rahmen桥桥墩的地震时保有水平耐力及容许塑性率14710.9 上部构造等的死载荷导致的偏心力矩起作用的钢筋混凝土桥墩156第11章 钢制桥墩的反应值和容许值16011.1 一般16011.2 通过动态检查法进行检查16111.3 构造细目16711.4 锚栓部位的检查171第12章 桥墩基础的反应值和容许值17312.1 一般17312.2 计算桥墩基础上产生的断面应力、地基反力及变位17612.3 基础的屈服17912.4 计算考虑桥墩基础的塑性化时的桥墩基础反应值18012.5 桥墩基础的容许塑性率及容许变位18212.6 桥墩基础的部件的检查183第13章 位于产生液化状的地基的桥台基础的反应值和容许值18413.1 一般18413.2 用于桥台基础检查的设计水平地震烈度18513.3 计算桥台基础的反应塑性率18713.4 桥台基础的容许塑性率18813.5 桥台基础的部件的检查188第14章 受到地震影响的上部构造的容许值和上部构造端部构造18914.1 一般18914.2 钢上部构造19014.2.1 耐力和容许变形量19014.2.2 构造细目19014.3 混凝土上部构造19114.3.1 耐力和容许变形量19114.3.2 构造细目19314.4 上部构造端部构造19414.4.1 上部构造端部的游间19414.4.2 伸缩装置19714.4.3 伸缩装置保护罩198第15章 支承部的检查20015.1 一般20015.2 用于支承部检查的设计地震力20215.3 支承部检查20515.4 支承部位的构造20815.5 变位限制构造209第16章 落桥防止系统21216.1 一般21216.2 横梁结合长度21516.3 落桥防止构造22316.4 高度差别防止构造22616.5 变位限制构造226第1章 总则1.1 适用范围本文章适用于桥梁的抗震设计。明确抗震设计篇的适用范围。适用的桥梁和操作与共通篇1.1适用的范围相同。1.2 用语的定义本文章中使用的用语的意义如下。（1）抗震性桥梁承受地震影响的性能（2）界限状态桥梁整体及各部分能满足抗震性的界限的状态（3）液状化土壤间隙中的水压因地震运动急剧上升，导致饱和砂土层失去断裂强度，对土壤的构造产生破坏（4）流动化伴随着液状化产生，地基向水平方向移动（5）抗震设计上的地基类别按照地震时地基的振动特性而进行的工程分类的地基类别（6）抗震设计上的地基面在抗震设计上的地表面和假设的地基面（7）抗震设计上的基础面针对对象地点具有共同的宽度范围，处于在抗震设计中被看作是振动的地基下方存在的非常坚硬的地基上方（8）地震烈度法把由于地震的影响对结构物及地基产生的作用置换成用地震烈度表示的静荷载，进行检查抗震性能的方法（9）地震时保有水平耐力法在结构物的塑性范围内地震时的保有水平耐力和变形性能，考虑能量吸收的静态抗震性能检查方法（10）静态检查法用静态的分析进行检查抗震性能的方法（11）动态检查法用动态的分析进行检查抗震性能的方法（12）设计振动单位在地震时被看作是做同一振动的结构系列（13）塑性化部件由于地震力产生的变形超过了部件自身的弹性界限（14）地震时保有水平耐力结构部件在塑性范围内反复受到地震力时发挥出的水平耐力（15）塑性变形性能结构部件在塑性范围内反复受到地震力时能够稳定地保持地震时保有水平耐力而变形的性能（16）塑性铰在钢筋混凝土部件里，受到正负交替的反复变形时限定发挥塑性变形性能的部位。为算出最终水平变位而设定的塑性铰部件沿轴方向的长度称为塑性铰的长，塑性铰长度内的断面范围称为塑性铰范围。（17）地震时水平力分散结构地震时为了让量大的下部结构分担上部结构的惯性力，把上部结构和量大的下部结构结合在一起的结构。作为上下结构相结合的方法，用在橡胶支撑，免震支撑等弹性固定方式的场合和用固定支撑的多点固定方式的场合等。（18）抗震桥随着适度延长使用免震支撑的固有周期，具有以增大衰减性能，拥有预期能够减轻地震时的惯性力的结构的桥梁。（19）防止上部构造掉落系统以防止上部结构因地震而掉落为目的而设置的结构系统，由横梁连接、防止上部构造掉落结构、限制移位结构及防止高度差结构组成。第2章 抗震设计的基本方针2.1 抗震设计的基本（1）桥梁的抗震设计的目的在于，根据设计地震运动的级数和桥梁的重要性，确保桥梁具有必要的抗震性能。（2）在进行抗震设计时，除了考虑地形、地质、地基条件、布局条件等，选择抗震性能较好的构造形式外，还必须注意构成桥梁的各种部件以及桥梁的整个体系均须具备必要的抗震性。（1）桥梁在地震后作为避难道路及通往救助、急救、医疗、消防活动及向受灾区输送紧急物资的运输道路等担任了非常重要的作用。因此，在桥梁的抗震设计上，必须有确保地震时的桥梁安全观念的同时，按照桥梁的重要度，尽可能控制因桥梁的功能下降而导致的对地区社会生活造成的障碍。根据桥梁作用的重要性，在桥梁的抗震设计中的基本在于根据设计地震运动的震级和桥梁的重要性来确保桥梁必要的抗震性能。（2）通过考虑地形、地质、地基条件、布局条件等后，选择具有适当地抗震性的桥梁构造形式是很重要的。另外，必须以在增强构造部件强度的同时提高变形性能，以建造桥梁整体可以抵抗地震构造系统为目标。据此观点，将抗震设计上较好的构造形式与抗震设计上欠妥的构造形式记述如下。1）为确实防止上部构造的掉落，最好选择尽可能大的跨度连续构造的桥梁构造形式。大跨度连续构造的支承条件有单点固定方式和地震时水平力分散构造等，通常在单点固定方式的大跨度连续构造中，因为支撑固定支承的下部构造的负担容易变得过大，所以这时最好选择地震时水平力分散构造。另外，若有山丘部的高桥墩的桥梁等、桥台部的地基条件良好时，因位从此时的构造来看，由桥墩负担地震时水平力比使用桥台负担更为合理，所以为了提高桥梁整体的抗震性，最好根据桥梁的构造条件和基础地基的支撑条件等恰当地选择支承条件。2）在可能产生软质粘性土层的滑动性和沙质地基的液状化、及其伴随液状化的流动化等地基变化的填拓地基和冲积地基上，选择水平刚性较高的基础、和多点固定方式和Rahmen桥形式等，上部构造和下部构造的接点尽可能多的构造体系。3）地基条件良好、固有周期短的大跨度连续形式的桥梁最好采用抗震设计。4）在可能因部分的损坏导致整个体系崩溃的构造系统中，必须考虑如何限定该部分的损坏。5）对大的地震而言，必须区分容许非线形反应的构造部件和即使在其状况下仍限制在基本弹性域的必要构造部件，适当地构成构造系统。另外，最好不要采用受几何学的非线形性影响较大的构造和因死载荷而受到大的偏心力矩的构造这样的在受到大的地震运动时容易变得不稳定的构造。6）在地基条件和构造条件有明显变化的地方，必须充分探讨将上部构造从桥墩处切离更有利还是采用连续构造更有利。2.2 抗震设计的原则（1）在桥梁的抗震设计中，一般将设计地震运动区分为桥梁的使用期间发生概率较高的地震运动（以下称“1级地震运动”）和桥梁的使用期间发生概率较低但强度较大的地震运动（以下称“2级地震运动”）这两个级别。在此，2级地震运动包含预计的板块部位型大规模地震类型I的地震运动以及预计内陆直下型地震的类型II的地震运动这两种。（2）根据道路类别和桥梁的功能、构造桥梁的重要度分为重要度一般的桥梁和重要度特别高的桥梁（以下分别称为“A类桥梁”和“B类桥梁”）这两种，其区分方式请参考2、3。（3）基于桥梁整体的状态，桥梁的抗震性能如下。1）抗震性能1即使有地震，桥梁仍然可以完好无损的性能。2）抗震性能2地震仅仅会造成一定程度的损伤，桥梁能够被快速修复的性能。3）抗震性能3地震不会对桥梁造成致命性损伤的性能。（4）根据设计地震运动的级别和桥梁的重要度，桥梁的抗震设计如下：1）请进行抗震设计，确保对于1级地震，A类桥梁和B类桥梁均为抗震性能1。2）请进行抗震设计，确保对于2级地震，A类桥梁为抗震性能3，B类桥梁为抗震性能2。（5）请注意，应当采取一定措施，保证即使因抗震设计中未预料到的举动和地基破坏等造成构造系统破坏，也可以防止上部构造的掉落。（1）抗震设计中考虑的地震运动可分为桥梁使用期间生概率较高的地震运动（以下称“1级地震运动”）和桥梁的使用期间发生概率较低但强度较大的地震运动（以下称“2级地震运动”）这两个阶段的地震运动。经此次修订后，将这两个阶段的设计地震运动称为1级地震运动及2级地震运动为。在此，1级地震运动指，发生可能性较高的中等规模程度的地震导致的地震运动。另外，2级地震运动指，发生频率较低的板块境界型大规模地震造成的地震运动（类地震运动）和1995年兵库县南部地震那样，发生频率极低的内陆直下型地震造成的地震运动（类地震运动）这两种类型的地震运动。相对而言，类地震运动为较大振幅在长时间反复作用的地震运动，类地震运动则是持续时间极短但地震强度极大的地震运动。因地震运动的特性不同，在地震设计中应考虑两种地震运动。（2）鉴于在地震后桥梁的社会作用和在灾害防范上的所在位置，桥梁失去功能造成的影响度大小等，遵从于传统的道路桥梁的抗震设计惯例，按照道路种类和桥梁的功能构造将抗震设计桥梁区分设定为2种重要度。再者，这里所说的重要度是从抗震设计上的观点评价的重要度。（3）作为桥梁抗震设计目标的抗震性能，根据抗震设计上的安全性、抗震设计上的使用性、抗震设计上的可修复性的各种观点，设定了3个阶段的级别，如同条文所述的被定义。在这里，抗震设计上的安全性是指，为了保证不会因地震导致的上部构造掉落时造成人员伤亡的功能；抗震设计上的使用性是指，地震后的桥梁依然维持了其原来的通行功能和避难路、求助、救急、医疗、消防活动及紧急物资的运输道路的功能；抗震设计上的可修复性是指，能修复因地震产生的损伤的功能。首先，抗震性能1的定义为即使有地震，桥梁仍然可以完好无损的性能。抗震性能1中，当然可以确保对桥梁掉落的安全性，即使在地震后也不必进行任何修复即能确保桥梁具有与地震前相同的桥梁功能。另外，可一些稍微修复即可对应其长期的必要修复。抗震性能2的定义为地震仅仅会造成一定程度的损伤，桥梁功能能够被快速修复的性能。即抗震性能2可以确保对桥梁掉落的安全性的同时，在地震后，也能通过应急修复快速地恢复桥梁功能。另外，也能够比较容易进行长期的必要修复。抗震性能3的定义为地震不会对桥梁造成致命性损伤的性能。即抗震性能3确保桥梁掉落安全性的必要，但必要功能不包含抗震设计上的使用性和抗震设计上的可修复性的观点。表-解2.2.1就抗震性能13有关的事项从抗震设计上的安全性、抗震设计上的使用性、抗震设计上的可修复性的观点分别考虑后加以整理并显示。而且，抗震性能1和抗震性能2，若满足从使用性和可修复性的观点求得的抗震性能，则能明确确保桥梁掉落的安全性，所以桥梁掉落的安全性一般不属于抗震设计上的支配性的要求项目。表-解2.2.1 抗震性能的观点桥梁的抗震性能抗震设计上的安全性抗震设计上的使用性抗震设计上的可修复性短期可修复性长期可修复性抗震性能1：即使有地震，桥梁仍然可以完好无损的性能确保桥梁掉落的安全性确保具有地震前相同的桥梁功能不必做功能恢复的修复稍微修复即可抗震性能2：地震仅仅会造成一定程度的损伤，桥梁能够被快速修复的性能确保桥梁掉落的安全性地震后的桥梁功能能得到快速恢复功能恢复的修复有相应的应急修复能够比较容易的进行恒久修复抗震性能3：地震不会对桥梁造成致命性损伤的性能确保桥梁掉落的安全性（4）如同条文中那样，规定按照（1）中规定的设计地震运动的震级和（2）中规定的2种桥梁的重要度，求桥梁的抗震性能。如表-解2.2.2中所示。表-解2.2.2 以桥梁的抗震性能为目标的设计地震运动设计地震运动A类桥梁B类桥梁1级地震运动即使有地震，桥梁仍然可以完好无损的性能（抗震性能1）2级地震运动类地震运动（板块境界型的大规模地震）地震不会对桥梁造成致命性损伤的性能（抗震性能3）地震仅仅会造成一定程度的损伤，桥梁能够被快速修复的性能（抗震性能2）类地震运动（兵库县南部地震类型的内陆直下型地震）（5）即使因抗震设计中未预料到的举动和地基破坏等造成构造系统破坏，也应以努力确保抗震设计上的安全性为目的，如条文中考虑到的那样防止上部构造的掉落。在抗震设计中，从给予构造物的影响这一观点看来，即使至今观测到的世界最强的地震运动为兵库县南部地震，也不能否认在将来发生比之更强的地震运动的可能性。这是因为，以现有的知识还不能充分明白有关强烈地震运动发生的机理和将来发生地震的断层等的不确定性。另外，在现阶段，进行强震观测的历史很短，没有充分地积累这样强烈的地震运动的观测记录，所以对于正确估计此类地震运动的特性并将之反映在桥梁的抗震设计上还残留了多处未明了之处。另外，因周围地基的破坏和构造部件中未预料的复杂振动，可能产生在设计上没想到的作用和变位，使桥梁存在变形。因此，即使对此类事态，也要以在一定程度上确保桥梁掉落的安全性为目标。但是，在1999年发生的土耳其地震和台湾集集地震中，我们看到了因5m到10m及更大的断层变位引起的桥梁掉落的受灾事例。桥梁的设计直接反映出每个断层的特性，必须考虑特定的断层位置、活动周期和地表产生的断层变位等情况。近年来，关于活断层进行了进一步的相关调查和断层变位的推算等的研究，但依然残留了多处不明了之处，有必要根据今后的调查研究的进展作出相对地恰当的变动。防止上部构造的掉落是以能在抗震设计中考虑到在上述内容中未明了的课题和没有经过的未预料到的事态为目的的。但是，事实上，要设计出即使产生未知的地震运动和极大的断层变位也能安全的桥梁，在现阶段还受到了各个方面的制约。对于这样的地震运动，重要的在于提高道路网络的冗余，致力于能够在早期恢复使用的体制整备和技术开发等。2.3 划分桥梁的重要度A类桥梁和B类桥梁的区分如表-2.3.1所示。表-2.3.1 桥梁重要度的区分桥梁重要度的区分桥梁对象A类桥梁除下述桥梁外B类桥梁高速汽车国道，城市高速道路，指定城市高速道路，本州四国联络道路，一般国道的桥梁都道府县道路，市町村道的中间、复式断面、跨线桥梁及属于地域防灾计划的位置或因为该道路使用状况等而特别重要的桥梁基于2.2（2）的规定，将桥梁划分为A类桥梁和B类桥梁。并且，在以地区的防灾计划上的所在位置和该道路的利用情况等来划分其重要度的情况，请考虑下述事项。1）地域的防灾计划上的所在位置确保桥梁在地震后的救援活动、修复活动等紧急运输中的必要地位2）再次受灾的可能性多个断面、跨线桥、跨路桥等在桥梁受灾时给其他构造物、设施造成的影响的程度3）利用情况和有无替代物利用交通流量和桥梁失去通行功能时，能否通过其他直接的代替构造物、设施维持其功能4）功能恢复的难易桥梁受损伤后，其功能恢复所需的时间、费用的多少第3章 抗震设计时必须考虑的载荷3.1 抗震设计时必须考虑的载荷和其组合（1）进行抗震设计时必须考虑以下载荷。1）主载荷共通篇2.1中显示的主载荷中除了活载荷以及冲击后的载荷a 死载荷（D）b 预应力（PS）c 混凝土的蠕变的影响（CR）d 混凝土的干燥收缩的影响（SH）e 土压（E）f 水压（HP）g 浮力或向上压力（H）2）次载荷地震的影响（EQ）（2）载荷的组合如下。（1）中所示的主载荷+地震的影响（EQ）（3）载荷的作用在于：产生对桥梁最为不利的应力、变位和其他影响。（1）列举了在抗震设计中必须考虑的载荷，请根据架桥地点的条件和桥梁的构造形式等进行选择，无须组合所有的载荷。再者，在抗震设计中无须考虑活载荷。原因在于活载荷是因为时间、空间的变动而变动的，活载荷满载和地震同时发生的概率通常较小。与此同时，还存在对于交通车辆会滞留较长时间的桥梁，必须将活载荷作为地震的影响考虑这样的观点，但是为了规定必须考虑的活载荷的大小、安全率等，今后需要调查研究的事项还很多，与此同时，即使假设地震时车辆在桥面上，车辆也有抑制桥梁振动的效果，根据融合了大型车辆的动态振动特性的车辆-桥梁体系的动态解析，车辆对桥梁的地震反应带来的影响并不显著，所以我们遵从传统的抗震设计的惯例，在进行抗震设计时不考虑活载荷。3.2 地震的影响地震的影响一般如下。（1）构造物的重量而导致的惯性力（以下被称为“惯性力”）。（2）地震时的土压。（3）地震时的动态水压。（4）地基的液状化和流动化的影响（5）地震时的地基变位规定了在桥梁的抗震设计中必须考虑的地震影响的种类。在进行桥梁的抗震设计时，必须根据各种设计条件，从这些中间恰当地选择必须考虑的地震影响。构造物的重量中必须同时考虑附加物等的重量。和构造物一起振动，对构造物产生很大影响的土块部分的影响作为惯性力考虑。关于地震时的地基变位，即使在传统的抗震设计篇（1996年）中，也为了防止上部构造的掉落而在横梁插入长度的设计中被加以考虑，在本次的改定中，将之明确规定为地震的影响。再者，作为对桥梁造成影响的地震时的地基变位之一，伴随着地表地震断层的出现产生断层变位影响，通过1999年的土耳其大地震和台湾集集地震导致的桥梁的较大的灾害。再次，关于地表地震断层的出现，还没有确立其位置和变位量的预测方法等，另外，在现阶段，还没有确立在桥梁的抗震设计中可以具体反映的检查技术。因此，必须对应今后的调查研究的进展，不断与改善断层变位较强的构造形式相关的技术开发和选择方法。第4章 设计地震运动4.1 一般1级地震运动及2级地震运动分别根据4.2及4.3规定进行设定。但是，可以恰当地推断考虑了在建筑地点周边的以前的地震信息、活断层信息，在板块部位产生的地震信息、地壳构造相关信息、建筑地点的地基条件相关信息、以往的强震纪录等情况的建筑地点的设计地震运动时，依据上述信息设定设计地震运动。规定用于抗震性能检查的有关设计地震运动的设定的基本思考方法。在条文中，规定1级地震运动及2级地震运动分别基于4.2及4.3中的规定的加速度反应向量进行设定。另一方面，近年来，基于建设地点周围的活断层的调查结果，计算用于断层模式的设计地震运动的方法等也正在被开发。在此次的改订，活用这样的方法，能够适当地估计在该建设地点的设计地震运动时，基于此情况，设定设计地震运动。在这里，在桥梁的建设地点上设定设计地震运动时，必须根据对建设地点的地震运动造成影响的主要原因和以往的观测记录，适当地考虑以下事项。1）在建设地点周围发生过的地震的规模、发生位置、发生频率等过去的地震信息。2）建设地点周围的活断层的分布、活动度、因活断层发生的地震规模等活断层信息。3）建设地点周围的板块部位发生的地震规模，震源断层的位置等地震信息。4）对地震运动的传播造成影响的地下构造的相关信息。5）建设地点的地基条件6）以往的强震记录进行设计地震运动的设定时，一般情况下，地震信息、活断层信息和地基信息的种种参数对设计地震运动的计算结果造成很大影响，所以必须充分进行上述信息的讨论。为了设定根据个别活断层的特性调查等得出的设计地震运动，各种信息是必要的，设计地震运动的计算方法的相关研究也在不断被推进。因此，在设定设计地震动时，有关设计地震运动的计算方法必须适当地对应今后的调查研究的进程。另外，如地基特性有显著变化的地点的横断桥梁等，有时候反映了架桥地点的表层地基的地基条件和地基的振动特性后设定的设计地震运动更为合理。在这样的情况下，有必要根据地基调查结果等，在充分探讨地基的振动特性的基础上设定设计地震运动。4.2 1级地震运动（1）1级地震运动是基于（2）中规定的加速度反应向量而设定的。（2）1级地震运动的加速度反应向量，原则上是指向4.6中规定的抗震设计上的地基面施加的，可以根据公式（4.2.1）推算出。S=C2CDS0.（4.2.1）在这里，S：1级地震运动的加速度反应向量（使用的时候军用gal单位）cz：4.4中规定的按地域区分的修正系数cD：指不同衰减常数的修正系数、根据衰减常数h通过公式（4.2.2）计算出。cD= +0.5.（4.2.2）S0：1级地震运动的标准加速度反应向量（gal），根据在4.5中规定的地基种类以及固有周期T，选择表-4.2.1中的值。表-4.2.1 1级地震运动的标准加速度反应向量S0地基种类固有周期T（s）对应的S0（gal）类T0.1S0=431T1/3且， S01600.1T1.1S0=2001.1TS0=220/T类T0.2S0=427 T1/3且， S02000.2T1.3S0=2501.3TS0=325/T类T0.34S0 =430T1/3且， S02400.34T1.5S0=3001.5TS0=450/T（1）时刻经历波形和加速度反应向量可以表示设计地震运动。加速度反应向量被定义为：对于特定的地震运动，拥有任意固有周期以及衰减常数的1自由度体系的最大反应加速度，是地震运动的一般表现方法，所以在条文中，规定根据加速度反应向量设定设计地震运动。（2）1级地震运动的加速度反应向量S是通过，将表-4.2.1中规定的1级地震运动的标准加速度反应向量S0根据不同衰减常数的修正系数cD以及4.4中规定的按地域区分的修正系数cz进行修正后计算出。1级地震运动作为产生可能性较高的中等规模程度的地震造成的地震运动，是沿袭传统的地震设计中考虑的地震运动。1级地震运动的标准加速度反应向量S0是，综合了传统习惯和事实经验后，根据勘测了日本国内的394成分的强震纪录后求得的衰减常数0.05的加速度反应向量的统计分析结果，加之对以往的地震的受灾特性、地基的振动特性、及其他的工学上的判断后，依据4.5中规定的地基种类决定的。图-解4.2.1是表-4.2.1的图示。另外，不同衰减常数的修正系数cD是指以修正衰减常数h的加速度反应向量为衰减常数0.05的加速度反应向量这一目的而存在的系数。图-解4.2.2表示不同衰减常数的修正系数cD。条文中，规定了将设计地震运动的输入位置作为在4.6中规定的抗震设计上的地基面时的加速度反应向量。在将设计地震运动的输入位置作为抗震设计上的地基面等情况下，必须恰当地考虑地基的影响。固有周期T（s）图-解4.2.1 1级地震运动的标准加速度反映向量S0 衰减常数h图-解4.2.2 不同衰减常数的修正系数CD4.3 2级地震运动（1）2级地震运动是基于（2）中规定的加速度反应向量而设定。（2）2级地震运动的加速度反应向量是按照原则，在4.6规定的抗震设计上的地基方面、2.2规定的适应地震运动类型地，各自根据公式（4.3.1）及公式（4.3.2）推算而出的。S=czcDS0 .（4.3.1）S=czcDS0 .（4.3.2）在这里，S：指类地震运动的加速度反应向量（在1gal单位里的园）S：指类地震运动的加速度反应向量（在1gal单位里的园）cz：4.4中规定的按地域区分的修正系数cD：指不同衰减常数的修正系数、根据衰减常数h通过公式（4.2.2）计算出。S0： I类级地震运动的标准加速度反应向量（gal），根据在4.5中规定的地基种类以及固有周期T，选择表-4.3.1中的值。S0：类地震运动的标准加速度反应向量（gal），根据在4.5中规定的地基种类以及固有周期T，选择表-4.3.2中的值。 表-4.3.1 类地震运动的加速度反应向量S0地基种类固有周期T（s）对应的S0（gal）类T1.4S0=7001.4TS0=980/T类T0.18S0=1,505T1/3且，S07000.18T1.6S0=8501.6TS0=1,360/T类T0.29S0=1,511T1/3且， S07000.29T2.0S0=1,0002.0TS0=2,000/T表-4.3.2 类地震运动的加速度反应向量S0地基种类固有周期T（s）对应的S0（gal）类T0.3S0=4,463T2/30.3T0.7S0=2,0000.7TS0=980/T5/3类T0.4S0=3,224T2/30.4T1.2S0=1,7501.2TS0=2,371/T5/3类T0.5S0=2,381T 2/30.5T1.5S0=1,5001.5TS0=2,948/T5/3（1）设级地震运动的表现方法分为时刻经历波形和加速度反应向量等，2级地震运动可以因为和1级地震运动同样的理由，通过加速度反应向量进行规定。（2）2级地震运动根据2.2中的规定，规定了在传统的抗震设计中必须考虑I类地震运动和II类地震运动这两个种类的地震运动。I类地震运动和II类地震运动的加速度反应向量S、S是将表-4.3.1和表-4.3.2中规定的标准加速度反应向量S0、S0分别通过不同衰减常数的修正系数cD以及按地域区分的修正系数cz进行修正后计算出的。I类地震运动是指发生频率较低的在板块部分产生的海洋性大规模地震造成的地震运动。在1923年的关东地震时，东京周围产生的地震运动就属于此类地震运动的例子，我们将其作为I类地震运动的标准加速度反应向量S。虽然因为在关东地震时，没有进行强震观测，所以不能如同强震记录那样根据科学的根据评价地震运动，但是我们根据距离衰减公式等推算出地基上的加速度约为0.30.4g。产生地基振动后，对桥梁产生的加速度会因为地基种类的不同而导致的桥梁固有周期和衰减特性的不同而变化，但是一般情况下是地基的加速度的23倍。因此，如果桥梁对于0.30.4g的地震运动进行弹性运动，则桥梁产生的反应加速度大约为0.71g。表-4.3.1中规定的I类地震运动的标准加速度反应向量S0是根据上述事实和日本国内观察到的394成分的强震记录的加速度反应向量的统计解析结果制定的。另一方面，II类地震运动指1995年兵库县南部地震那样发生频率极低的震级为7级的内陆直下型地震造成的地震运动。II类地震运动的标准加速度反应向量S0是通过兵库县南部地震，以地基上观测到的加速度强震记录为基础，将这一加速度反应向量按照在4.5中规定的地基种类进行分类然后制定的。在兵库县南部地震中，通过观察加速度对神户海洋气象站（I类地基）、JR西日本鹰取车站（II类地基）、东神户大桥周围地基上（III类地基）等上面的构造物造成的破坏性影响的地震运动，计算出这些地震运动的加速度反应向量。特别将峰值平滑化后求得的加速度反应向量就是在表-4.3.2中规定的II类地震运动的标准加速度反应向量S0。将表-4.3.1以及表-4.3.2以图形表示则分别得到图-解4.3.1以及图-解4.3.2。条文中规定的2级地震运动的加速度反应向量S和S，因为4.2中规定的1级地震运动相同的理由，为其输入位置为4.6中规定的抗震设计上的地基面时的数值。因此，设计地震运动的输入位置为抗震设计上的地基面时，必须恰当地考虑地基的影响。固有周期T（s）图-解4.3.1 类地震运动的标准加速度反应向量S0固有周期T（s）图-解4.3.2 类地震运动的加速度反应向量S04.4 按地域区分的修正系数按地域区分的修正系数是指对应地域划分的表-4.4.1中的值。但是，如果架桥地点在区域划分的境界线上时，选择系数较大的一方。表-4.4.1 区域性修正系数cz地域区分地域性修正系数C2对象区域A1.0下述2区域外的区域B0.85“计算Z数值、R1及Ai的方法及由特定行政厅指定的地基明显松软的区域的标准”（建设省告示）第1项（Z数值）表中（二）所标示的区域C0.7“计算Z数值、R1及Ai的方法及由特定行政厅指定的地基明显松软区域的标准”（建设省告示）第1项（Z数值）表中（三）及（四）所标示的区域4.2以及4.3中规定的标准加速度反应向量是在综合了传统的一贯行为和经验上的事实的基础上，制定出的适用于在可能引起较大规模地震的可能性较高的地域建设的桥梁的标准加速度反应向量的值。因此，如果桥梁在其他地域建造，则根据按地域区分的修正系数对标准加速度反应向量进行修正。进行上述修正的理由是，在地震发生频率较小的地域和地震发生频率较高的地域使用同样的加速度反应向量是不合理的。根据建筑标准法施行令第88条规定，在“行政厅指定的Z的数值、Ri以及Ai的计算方法以及作为地基明显松软的区域特定的标准”（建设省告示）中规定了对水平地震烈度减少进行的地域划分。这一地域划分是在1922年3月总结的建设省的新抗震设计法（案）中的地震运动强度的地域划分中考虑到行政划分而稍微作了修改的，条文根据这一地域划分而进行了规定。表-4.4.1中显示的地域区分的具体对象地域如表-解4.4.1所示。另外，根据表-解 4.4.1制作成的地域划分图如图-解 4.4.1所示。建设省的新抗震设计法（案）中显示的地震运动强度的地域划分如图-解 4.4.2所示。此图对目前为止，日本国内发表过的与地震危险度相关的研究成果，从下面1）到6）的观点进行探讨，是具有工学上的实用性的地震危险度的地域特性的求取结果，是综合了在板块部位引起的大规模地震和内陆的活动断层引起的地震等，对日本造成影响的的地震在工学上可以利用的资料后求得的结果。1）资料中包含的地震诸要素（震级、震源位置等）的精度2）从每个地域得到的信息的均质性3）资料的数量（统计年数）4）通过震级和震中距离求得的最大地震运动的计算公式的稳妥性5）通过求得的最大地震震动的值的频率分布，预测任意的再现时间的最大地震运动的稳妥性。6）结果的表现方法的稳妥性这些研究的参考资料是包含了过去成千上百年间产生的地震记录的资料，事实上也有经过几千年的间隔后重新活动的活动断层。近年来，就这一点，与活动断层相关的调查不断进步，需要根据今后的调查研究进展采取恰当的对应。地域划分A、B、C对应的修正系数，参考传统的道路桥梁的抗震设计的惯例和新抗震设计法（案）等，分别为A地域1.0、B地域0.85、C地域0.7。图-解4.4.1 按地域区分修正系数的地域划分地域划分按地域区分修正系数cz对象地域A1.0(一)（二）到（四）标示以外的地域B0.85(二)北海道范围内的：札幌市、函馆市、小樽市、室兰市、北见市、夕张市、岩见泽市、纲走市、苫小牧市、美呗市、芦别市、江别市、赤平市、三笠市、千岁市、潼川市、砂川市、歌志内市、深川市、富良野市、登别市、惠庭市、伊达市、札幌郡、石狩郡、厚田郡、浜益郡、松前郡、上矶郡、龟田郡、茅部郡、山越郡、桧山郡、而志郡、久远郡、澳尻郡、濑棚郡、岛牧郡、寿都郡、矶谷郡、虻田郡、岩内郡、古宇郡、积丹郡、古平郡、余市郡、空知郡、夕张郡、桦户郡、上川郡（上川支厅）内的东神药町、上川町、东川町及美瑛町、勇払郡、纲走郡、斜里郡、常吕郡、有珠郡、白老郡青森县范围内的：青森市、弘前市、黑石市、五所川原市、市、东津轻郡、西津轻郡、中津轻郡、南津轻郡、北津轻郡、下北郡秋田县、山形县福岛县范围内的：会津若松市、郡山市、白河市、须贺川市、喜多方市、岩濑郡、南会津郡、北会津郡、耶麻郡、河沼郡、大沼郡、西白河郡新泻县富山县范围内的：鱼津市、滑川市、黑部市、下新川郡石川县范围内的：轮岛市、珠洲市、凤至市、株洲郡鸟取县范围内的：米子市、仓吉市、镜港市、东伯郡、西伯郡、日野郡岛根县、冈山县、广岛县德岛县范围内的：美马郡、三好郡香川县范围内的：高松市、丸龟市、坂出市、善通寺市、观音寺市、小豆郡、香川郡、绫歌郡、仲多度郡、三丰郡爱媛县、高知县熊本县（不包括（三）中所标示的市及郡）大分县（不包括（三）中所标示的市及郡）宫崎县C0.7(三)北海道范围内的：旭川市、留萌市、稚内市、纹别市、士别市、名寄市、上川郡（上川支厅）内的鹰栖町、当麻町、比布町、爱别町、和寒町、剑渊町、朝日町、风连町及下川町、中川郡（上川支厅）、增毛郡、留萌郡、苫前郡、天盐郡、宗谷郡、支幸郡、礼文郡、利尻郡、纹别郡山口县、福冈县、佐贺县、长崎县熊本县范围内的：八代市、荒尾市、水俣市、玉名市、本渡市、山鹿市、牛深市、宇土市、饱讬郡、宇土郡、玉名郡、鹿本郡、苇北郡、天草郡大分县范围内的：中津市、日田市、丰后高田市、杵筑市、宇佐市、西国东郡、东国东郡、速见郡、下毛郡、宇佐郡鹿儿岛县（不包括名濑市及大岛郡）(四)冲绳县351图-解4.4.1 区域划分图-解4.4.2 新抗震设计法（案）的地震运动烈度的区域划分4.5 抗震设计上的地基种类抗震设计上的地基种类是，原则上以根据公式（4.5.1）计算出的地基特性值TG为基础、并依据表4.5.1加以区分。地基表面同抗震设计上的地基一致则属于类地基。TG=4在这里，TG：地基的特性值（s）Hi：第i层的地层厚度（m）Vsi：第i层的地层的剪切性波速度（m/s）i ：该地基从地基表面到抗震设计上的地基面被划分为n层时，从地表面到第i层的地层编号表-4.5.1 抗震设计上的地基种类地基种类地基的特性值TG（s）类TG0.2类0.2TG0.6类0.6TG抗震设计上的地基种类是在根据4.2及4.3设定设计地震动时，因为需要考虑地基条件影响而规定的。一般情况下，I类地基是良好的洪积地基和岩盘，III类地基指冲积地基中的松软地基，II类地基可以看作是不属于I类地基和III类地基的洪积地基和冲积地基。这里所说的冲击层包含悬崖塌陷等产生的新的堆积层、表土、填埋土以及松软层，冲击层中的沙层、砂砾层、卵石层最好作为洪积层处理。地基的种类，原则上以通过公式（4.5.1）求取的地基的特性值TG为基础，通过表-4.5.1进行区分。再者，虽然以前TG是微小振幅领域中有表层地基的基本固有周期，但是它在这里被称为地基的特性值。Vsi最好通过弹性波深查和PS检层测定，如果没有实测值则也可以通过公式（解 4.5.1）根据N值推算即可。此时的N值以各层的平均N值代表，没有必要将计算复杂化。粘性土层的情况下 Vsi =100Ni1/3（1Ni25）砂质土层的情况下 Vsi =80Ni1/3（1Ni50）（解 4.5.1）此时，Ni：标准贯穿试验得出的第i层地层的平均N值。公式（解 4.5.1）为，粘性土层在N=125的范围内，砂质土层在N=150的范围内的试验值导出的推定公式。另外，N值为0时Vsi =50m/s。另外，将抗震设计上的基础面设定为，与对象地点拥有共同宽度，在抗震设计上被认为振动的地基下存在的十分坚固的地基的上面。此时，十分坚固的地基是指拥有剪切弹性波速度300m/s（由公式（解 4.5.1）得出，粘性土层时N值为25，砂质土层时N值50）以上的值的刚性较高的地层。河堤和土堆等地表面不平坦，如同图-解 4.5.1 （a）所示的那样，设计河堤内的基座时，因为下部构造的震动会影响到河堤的振动，所以将河堤的天端看作地表面，通过公式（解4.5.1）求得地基的特性值。如图-解4.5.1（b）所示，基座被设置在河堤下的地基内时，将周围的平均地表看作地表面，求得地基的特性值。通过根据众多地基为对象求出的计算结果，TG和从基层厚度HA以及洪积层厚度HD相关，可以通过图-解4.5.2近似地区分地基种类。因此，即使进行相当深度的标准贯穿试验，抗震设计上的基础面仍未出现，且想要将TG代入公式（解4.5.1）求取时，可以通过图-解4.5.2进行地基种类的分类。（a）在河堤体内设计基脚时（b）在河堤体下方的地基内设计基脚时图-解4.5.1 河堤体和在填土的地表面的处理方法图-解4.5.1 根据冲积层厚度HA和洪积层厚度HD划分地基种类4.6 抗震设计上的地基面抗震设计上的地基面是指通常情况下设计的地基面。但是，当土层为预期在地震时不会产生地基反力的土层时，应当在考虑其影响后设定恰当的抗震设计上的地基面。所谓抗震设计上的地基面是4.2以及4.3中规定的设计地震运动的输入位置的同时，还是如果地震力从地基面作用于上方的构造部分，则从地震力不能通过地基面作用于下方的构造部分的抗震设计上假设的地基面。抗震设计上的地基面如图-解4.6.1和图-解4.6.2所示，指下部构造篇9.4中规定的一般情况下的设计上的地基面。但是，如果有非常松软的土层，或者液状化的砂质土层而预期不会产生抗震设计上的地基反力的土层时，抗震设计上的地基面设定在那一土层的下面。这是因为，比现在的地基面深10米作用的地基是否优良极大地影响了基础的水平抵抗，另外，到目前为止还仍旧有地震时的地基和构造物的动态相互作用等需要在今后弄清楚的情况，从为了更加安全地设计这一观点出发作出了这一规定。再者，在下部构造篇9.4的解说中，如果充分地进行了基脚周围的回埋，地基面长期处于稳定状态，则一般情况下设计上的地基面为基脚上面的位置，考虑基脚周围的地基抵抗进行设计即可。但是，如果是桩子基础这样的基础全体受基脚的重量影响较大时，基础的抗震设计上需要预先考虑基脚的惯性力影响，所以通常设计上的地基面即使处于基脚的上面位置，也最好考虑基脚的惯性力。预期不会出现地基反力的地层以互层状态存在时，如图-解4.6.3所示，抗震设计上的地基面最好位于最少层厚3m以上、预期会产生地基反力的土层的上面。这是因为，虽然在目前我们还不能定量地评价预期不会产生地基反力的土层对更深的预期产生地基反力的土层造成的影响，但是根据以往的地震灾害事例等的经验教训而做出上述设定的。再者，就桥台而言，虽然可以在桥台背面和桥台前面的不同的深度设定抗震设计上的地基面的可能性，但是一般情况下，在设计上为了安全，在桥台前面设定抗震设计上的地基面。另外，不管抗震设计上的地基面在桥台背面的基脚下面还是在基脚下面的更下方，从桥台背面作用于桥台的地震时土压均通过桥台背面的基脚下面向上方的部分起作用。另外，可以在设计时忽略高于在桥台前面的抗震设计上的地基面的地基的水平抵抗。(a) 有不会产生地基反力的土层时 (b) (a)以外的情况图-解4.6.1 桥墩抗震设计上的地基面 (a) 有不会产生地基反力的土层时 (b) (a)以外的情况图-解4.6.2 桥台抗震设计上的地基面(a) 存在通常在接触设计上的地基面不会 (b) (a)以外的情况产生地基反力的土层时图-解4.6.3 在中间会产生地基反力的土层的抗震设计上的地基面第5章 抗震性能的检查5.1 一般（1）在进行抗震性能的检查时，请根据5.25.4规定的桥梁的界限状态，设定各个部件的界限状态。（2）抗震性能的检查指，检查根据设计地震运动造成的各个部件的状态，是否没有超过根据（1）的相关规定设定的该部件的界限状态。抗震性能的检查方法请参照5.5的规定。（3）请根据5.6的规定，探讨采取何种方法才能保证即使产生抗震设计中没有预料到的举动和地基的破坏导致的构造系统的破坏也可以防止上部构造掉落。（1）在抗震性能的检查中，在根据桥梁的界限状态，选择考虑了塑性化的部件和部位的同时，必须要恰当的设定构成桥梁的各个部件的界限状态。从5.2到5.4规定了桥梁的界限状态，但是各个部件的界限状态的组合方法会因为桥梁的构造形式等的不同而各异。因此，分别在5.2至5.4的规定的解说中，以一般的桥梁为例，基于桥梁的界限状态的各个部件的界限状态的设定方法的思考方法。（2）抗震性能的检查是指，检查当设计地震力作用起作用时，构成桥梁的各个部件产生的状态，是否没有超过通过（1）的规定设定的该部件的界限状态。另外，抗震性能检查使用的方法在5.5中被规定。（3）按照2.2（5）的规定，检讨是否即使抗震设计中没有估计到的动作和地基的破坏造成构造体系破坏也可以防止上部构造掉落，图-解5.1.1显示了通过整理的抗震设计的总体流程和相关的主要条文规定的章节编号结构图。在进行抗震性能检查时，需要同时引用抗震设计篇以外文章的规定，所以请适当地参考图-解5.1.1。图-解5.1.1 抗震设计的流程和相关的主要条文所规定之处5.2 对于抗震性能1的桥梁的界限状态对于抗震性能1桥梁的界限状态，根据地震桥梁整体的力学特性适当地定在不超过弹性区域的范围内。此时，对于部件，因地震发生的应力度则在容许应力度以下。为了可以确保桥梁在地震后和地震前没有变化，并且能够将各个部件产生的损害的修复控制到轻微的程度内，需要规定对应抗震性能1的桥梁的界限状态。对于一般的桥梁而言，进行抗震性能1对应的各个部件的界限状态设定时，力学特性不超过弹性域即可。另外，对于支持基础的地基，将其力学特性不会产生较大变化的界限的状态设定为界限状态即可。此时，部件的界限状态为力学特性不超过弹性域的界限的状态，这是指各部件的混凝土或钢材等产生的应力度乘以考虑地震影响时的容许应力度的增额系数1.5后达到的容许应力度后的状态。再者，对于安装在上部构造边沿的伸缩装置，如果造成损伤则会影响车辆的通行，所以将其界限状态设定在不会产生损伤的范围内。5.3 对于抗震性能2的桥梁的界限状态（1）在仅有预期产生塑性化的部件产生变形，其塑性变形在该部件容易修复的范围内恰当地制定抗震性能2桥梁的界限状态。（2）选择能确实吸收能量，而且有可能快速修复的部件作为塑性化的部件。（3）根据桥梁结构特性，适当地组合塑性化部件的同时，适当地设定相对应这种组合的各部件的界限状态。（1）为了使桥梁能够尽快恢复功能，必须明确地区别会产生塑性化的部件和不会被塑性化的部件，在地震时，在仅有预期产生塑性化的部件产生变形的基础上，将其塑性变形控制在该部件容易修复的范围内，恰当地制定抗震性能2桥梁的界限状态。（2）在一般的桥梁中，主意要将可以通过塑性化确实地吸收能量，容易发现损伤，并且可以容易迅速的修复的部件作
展开阅读全文