第三章桥梁抗震概论.ppt

3.1桥梁结构抗震设防标准,抗震设防的目标地震是一种随机性极强的自然灾害，不可能保证结构在地震作用下的绝对安全，也不可能不抗震设防，如何办？使用寿命期内对不同频度和强度的地震，要求结构具有不同的抵抗能力，使设计的结构在未来地震作用下发生破坏的概率为社会所接受，同时为当前的经济条件所允许。合理的抗震设计应满足经济和安全之间的合理平衡，三水准（中国）,抗震设防的目标具体通过“三水准”的抗震设防要求和“两阶段”的抗震设计方法实现。三水准：“小震不坏”“中震可修”“大震不倒”;,一般关系烈度：Im=I0-1.55,Is500m/s，故d0=7.5m。(2)计算剪切波速查表知vse在250-500m/s之间，且d05m，故属于II类场地,3.2.2地震反应分析,进行地震反应分析，正确预测地震对桥梁结构的影响是进行桥梁抗震设计的基础。桥梁结构的地震反应分析是一个抗震动力学问题。动力学问题都具有三个要素，即输入（激励）、系统、输出（反应）。,地震反应分析就是已知地震输入和结构系统求地震反应的问题。因此，桥梁结构的地震反应分析要解决三个关键问题：确定合适的地震输入；建立结构系统的数学模型及振动方程：一般采用有限元方法将结构离散化，建立桥梁结构力学模型，然后确定各离散单元的力学特性，最终建立相应的地震振动方程；选择合适的方法求解地震振动方程得到地震反应。,结构动力学正问题,3.4抗震概念设计,抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。合理的抗震设计，要求设计出来的结构，在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济地实现抗震设防的目标。,桥梁抗震概念设计阶段的主要任务是选择良好的抗震结构体系，从抗震的角度来看，理想的桥梁结构体系布置应是：从几何线形上看：是直桥，而且各墩高度相差不大。弯桥或斜桥会使地震反应复杂化，而墩高不等则导致桥墩刚度不等，从而造成地震惯性力的分配不均匀，对整体结构的抗震不利。从结构布局上看：上部结构是连续的，伸缩缝尽可能少；桥梁保持小跨径；在多个桥墩上布置弹性支座；各个桥墩的强度和刚度在各个方向都相同；基础是建造在坚硬的场地上。要求上部结构是连续的，并尽可能少用伸缩缝，主要是为了避免出现落梁。象简支梁以及使用挂梁的桥梁，相对容易落梁，在地震区使用时应考虑采用防止落梁的构造和装置。要求桥梁保持小跨径，主要是希望桥墩承受的轴压水平较低，从而可以获得更佳的延性。要求弹性支座布置在多个桥墩上，目的是为了把地震力分散到更多的桥墩。,桥梁抗震设计基本思路：,（1）抗震设计的重点不在理论分析上，而在于设计本身。（2）通过设计，应使桥梁结构在任何地震动下都能按照设计工程师预期的模式反应。（3）能够利用桥梁结构的变形能力和耗能能力去适应预期的大地震，而且任何部位都不出现大的地震力。（4）对桥梁结构所有潜在的临界部位进行精心的细部构造设计，使它们得到加强。,（一）抗震设计基本原则：,从历次桥梁震害经验教训和当前公认的理论认识中，总结出桥梁抗震设计必须遵循的以下几条基本原则：（1）场地选择原则；（2）体系的整体性和规则性原则；（3）结构和构件的强度与延性的均衡原则；（4）能力设计原则；（5）多道抗震防线原则,（二）抗震设计基本原理,一、能力设计原理从20世纪70年代后期起，延性概念在结构抗震设计中不断得到重视。为了最大限度地避免地震动的不确定性，保证结构在大震下能以延性的形式反应，新西兰学者提出了结构延性抗震设计中的一个重要原理能力设计原理。基于能力设计原理的设计方法（能力设计法），在新西兰最先得到了应用；其他国家也先后在各自的结构抗震设计规范中，采纳应用了能力设计原理的一些基本概念。,能力设计原理的基本概念在于：在结构体系中的延性构件（软铁环）和能力保护构件（铸铁环）之间，确立适当的强度安全等级差异，确保结构不发生脆性破坏模式。,上图阐释了两种不同的设计思路：等安全度设计和不等安全度设计。常规的静力强度设计方法属于前者，即所有构件的设计都是基于统一的强度安全系数，没有考虑在不同性质的构件之间形成适当的强度安全等级差异；能力设计法则属于后者，即通过延性构件和能力保护构件（在结构设计中，把脆性构件以及不希望发生非弹性变形的构件，统称为能力保护构件）之间的强度安全等级差异，确保结构不会发生脆性的破坏模式。,延性抗震设计类型1：上部、基础弹性，墩柱延性设计,延性抗震设计类型2：上部、墩柱、基础弹性，支座弹缩性-减隔震设计,（三）、能力设计法：,基于能力设计原理的设计方法，称为能力设计法。能力设计法的特征是：基于能力设计的抗震结构，应在主要抗侧力体系中选择合适的构件，通过对这些构件合理的设计和细部构造设计，使其具有在大变形下的耗能能力。其它