抗震设计体会.doc

中心领导派遣，我于2008年9月20日至22日在南京参加了新公路桥梁抗震设计细则暨桥梁工程抗震性能评价及抗震加固技术培训。本次培训由中交规划设计院鲍卫刚教授及长安大学刘健新教授主讲。本次培训主要有以下内容：1、公路桥梁抗震设计细则制定的背景说明、基本思路及特点；公路和城市高架桥震害现象与经验教训分析；为贯彻执行中华人民共和国防震减灾法，实行预防为主的方针，减轻公路桥梁的地震破坏，保障人民生命财产的安全，减少经济损失，更好地发挥公路交通功能及在抗震救灾中的作用，交通运输部近日发布实施了新的公路桥梁抗震设计细则(JTG/T B02-01 2008)。此外，交通运输部西部项目“桥梁工程抗震性能评价及抗震加固技术研究”已顺利通过评审，该项目对我国地震活动概况、国内外地震工程发展情况、历史破坏性地震中典型的桥梁震害，从桥梁抗震性能检测、评价、分析方法、抗震设计、抗震加固等方面开展了系统深入的研究，对提高桥梁抗震评价、加固、设计和试验技术水平具有重要的理论意义和工程应用价值。2、公路桥梁抗震设计细则难点、重点以及公路工程抗震设计规范的关系，新标准主要内容解析；2.1抗震概念设计 根据地震灾害和工程经验等归纳的基本设计原则和设计思想，进行桥梁结构总体布置、确定细部构造的过程。2.2弹性抗震设计 不允许桥梁结构发生塑性变形，用构件的强度作为衡量结构性能的指标，只需校核构件的强度是否满足要求。2.3 延性抗震设计 允许桥梁结构发生塑性变形，不仅用构件的强度作为衡量结构性能的指标，同时要校核构件的延性能力是否满足要求。2.3.1 钢筋混凝土墩柱桥梁，抗震设计时，墩柱宜作为延性构件设计。桥梁基础、盖梁、梁体和结点宜作为能力保护构件。墩柱的抗剪强度宜按能力保护原则设计。 2.3.2 沿顺桥向，连续梁桥、简支梁桥墩柱的底部区域，连续刚构桥墩柱的端部区域为塑性铰区域；沿横桥向，单柱墩的底部区域、双柱墩或多柱墩的端部区域为塑性铰区域。3、公路桥梁抗震性能评价与抗震加固、设计技术；从总体上看，原公路工程抗震设计规范（JTJ004-89）的抗震设防分类和设防标准是基本合理的。 具体来讲，将公路桥梁分为A、B、C、D四个抗震设防类别，其中A类为单跨跨径超过150米的特大桥，B类涵盖了原规范的A、B类，C、D类同原规范一致。设防标准基本维持和原规范相当的水平。但本细则在抗震设计方法上有大的改变，采用两水平设防，两阶段设计。第一阶段的抗震设计，采用弹性抗震设计，第二阶段的抗震设计，采用延性抗震设计方法，并引入能力保护设计原则。通过第一阶段的抗震设计，即对应E1地震作用的抗震设计，可达到和原规范基本相当的抗震设防水平。通过第二阶段的抗震设计，即对应E2地震作用的抗震设计，来保证结构具有足够的延性能力，通过验算，确保结构的延性能力大于延性需求。通过引入能力保护设计原则，确保塑性铰只在选定的位置出现，并且不出现剪切破坏等破坏模式。通过抗震构造措施设计，确保结构具有足够的位移能力。对于E1地震作用，可通过引入不同重要性系数来调整设计地震动参数，设计采用弹性设计并取消综合影响系数是恰当的。对于本细则A、B、C、D四类桥梁，B、C、D类重要性系数分别取0.43（0.5）、0.34和0.23，对应的设计地震动重现期大约分别为75（100）年、50年和25年，和89规范的设防标准基本相当，对于本细则A类桥梁，为保证较高的抗震设防水平，重要性系数取1，设计地震动重现期约为475年。需要指出的是，由于本细则的B类桥梁涵盖了原公路工程抗震设计规范（JTJ 004-89）的A类桥梁和B类桥梁，为和原规范保持基本一致的设防标准，本细则B类桥梁中属于原规范中A类的桥梁，其重要性系数取括号内的值。 对于E2地震作用，本细则A、B、C三类桥梁，B、C类重要性系数取值和89规范一致，对应重要性系数为1.7、1.3和1.0，设计地震动的重现期大约分别为2000年、1000年和475年。A类桥梁参考了近年来国内外特大跨径桥梁抗震设计的设防标准的具体实施情况，国内外近年来设计的特大跨径桥梁，其抗震设防标准大致是设计地震动的重现期为1000-2000年，因此本细则A类桥梁重要性系数取1.7，其设计地震动重现期大约为2000年。由于原规范只采用一阶段设计，通过引入综合影响系数来折减地震力后采用弹性抗震设计，其隐含的意思是允许结构进入塑性，对结构的延性性能有相应的需求，但在设计上又没有进行必要的延性抗震设计，其延性能力能否满足延性需求是不确定的，这也是原规范存在的一个较大的缺陷。因此，本细则对E2地震作用的抗震设计阶段，对延性抗震设计作了明确的规定，弥补了原规范的不足。4、世界主要的桥梁抗震设计规范的基础设计比较方法研究，国内外公路桥梁及各构造物结构抗震改造的现状与实用技术介绍；1971年美国圣弗尔南多（San Fernand）地震爆发以后，各国都认识到结构的延性能力对结构抗震性能的重要意义；在1994年美国北岭（Northridge）地震和1995年日本神户（Kobe）地震爆发后，强调结构总体延性能力，已成为一种共识。为保证结构的延性，同时最大限度地避免地震破坏的随机性，新西兰学者Park等在70年代中期提出了结构抗震设计理论中的一个重要原则 能力保护设计原则（Philosophy of Capacity Design），并最早在新西兰混凝土设计规范（NZS3101，1982）中得到应用。以后这个原则先后被美国、欧洲和日本等国家的桥梁抗震规范所采用。能力保护设计原则的基本思想在于：通过设计，使结构体系中的延性构件和能力保护构件形成强度等级差异，确保结构构件不发生脆性的破坏模式。基于能力保护设计原则的结构抗震设计过程，一般都具有以下特征： （1）选择合理的结构布局；(2) 选择地震中预期出现的弯曲塑性铰的合理位置，保证结构能形成一个适当的塑性耗能机制；通过强度和延性设计，确保潜在塑性铰区域截面的延性能力；(3) 确立适当的强度等级，确保预期出现弯曲塑性铰的构件不发生脆性破坏模式（如剪切破坏、粘结破坏等），并确保脆性构件和不宜用于耗能的构件（能力保护构件）处于弹性反应范围； 5、新标准实施中可能遇到的疑难问题与解决措施。5.1抗震设计是对桥梁设计基准期内可能发生的地震的一种预先考虑并通过设计及措施以达到所希望的桥梁性能。5.2抗震加固是对遭受地震损伤的桥梁，在情势紧迫条件下的处治措施。5.3抗震设计和抗震加固是在某种安全富余程度下桥梁能力和抗震需求的比较。涉及概率论、结构动力学等诸多学科的专业知识。5.4地震发生时间、地点、震级、序列（余震）构成难以预测。 5.5抗震规范的编写是被动、滞后于地震震害的。5.6抗震设计规范的局限与不完善以及对其理解、识知和执行程度的差异。 5.7抗震加固是对地震受损桥梁的一种处治措施,其他处置措施还包括废弃、不处理而限制使用拆除重建。 5.8抗震加固应包括震时的应急措施，以达到震时保通和防止损伤扩大倒塌。5.9抗震加固应在科学评估的基础上进行，评估涉及到方法和程序等。 5.10抗震加固涉及到桥梁重要性、地震因素、桥龄、再服役年限、性能水平、加固标准、加固方法等工程因素以及可用资金、工期和大量的政治、社会、经济等多种因素。 5.11抗震加固是对已损伤桥梁在再服役期遭遇地震的处治措施，其中人为主观决定因素多而复杂。 5.12何时加固、