从中美规范比较探讨桥梁结构抗震体系

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1、桥梁抗震设计规范是一个国家桥梁抗震设计的依据，对桥梁的抗震安全至关重要。因此，各个国家都会根据最新的抗震研究成果和震害经验，不断地对抗震设计规范进行修订。随着我国经济实力的增强和交通事业的迅猛发展，现行的《公路工程抗震设计规范》(JTJ0047．89)已表现出越来越多的不适应性。目前，《公路桥梁抗震设计规范》正在修订中，已完成征求意见稿(以下简称为“中国抗震规范”)，对现行规范做了大量修改，而且在抗震设计思想和方法上都有很大的变化。今年我国发生了5．12汶JII大地震，无疑会加速这一版规范的颁布。而工程抗震理论和技

2、术一直处于世界领先地位的美国，最近也根据NCHRP20—07／Task193Task6报告，出版了(TheAASHTOGuideSpecificationsforLRFDSeismicBridgeDesign)(以下简称为“AASHTO抗震指南”)，且以后将被增补到《AASHTOLRFDBridgeDesignSpecifications》中。总体来说，“中国抗震规范”和“AASHTO抗震指南”在许多方面是一致的。两者都给出了明确的桥梁抗震性能目标，提出了具体的桥梁抗震设防标准；都采用了基于位移的设计方法，并结合能

3、力设计原理进行桥梁的抗震设计；都提出了具体的抗震验算指标，并给出了弹性反应谱分析、非线性时程分析、pushover分析等基本一致的需求和能力计算方法；都给出了较为详细的构造措施，以确保延性耗能设计意图的实现等。但与“中国抗震规范”相比，“AASHTO抗震指南”的一个很大进步在于：明确规定了桥梁的合理抗震体系(EarthquakeResistanceSystem，下面简写为ERS)，而且规定，对所有属于SDCC和D(SDC，抗震设计类别，根据设防地震周期ls处的设计谱加速度系数SD1而进行的抗震风险分类)的桥梁都必须

4、进行抗震体系的确认，作为桥梁抗震设计中的关键环节，以满足桥梁的生命安全性能要求。桥梁结构的抗震体系对于桥梁的抗震性能是最为重要的。因此，本文重点讨论桥梁结构的抗震体系，基于对两本规范中与桥梁抗震体系相关内容的分析比较，对合理抗震体系进行系统剖析，包括合理抗震体系的基本特征、抗震体系传力路径上的抗震单元、以及保证桥梁整体性的位移限制和连接措施，以期阐明桥梁抗震体系的合理设计，供桥梁工程师们参考。2中美规范对抗震体系的不同规定“AASHTO抗震指南”根据业主对桥梁的预期性能要求，将ERS分为三类，即容许使用的ERS经过

5、业主同意后容许使用的ERS以及不建议在新桥上使用的ERS。其中每一类ERS又有相应的抗震单元(EarthquakeResistanceElement，下面简写为ERE)与之配套。ERE是ERS的组成部分，并负责满足ERS的功能要求。抗震单元也被分为容许使用、经过业主同意后容许使用、以及不建议在新桥上使用三类。而且规范规定，对属于容许使用类型的ERS，它的所有抗震单元也应属于容许使用类型，若主要抗震单元不被建议使用，则整个体系也被认为是不建议使用的。“AASHTO抗震指南”中规定的容许使用的ERS如图1所示，分别针对

6、连续刚构桥、连续梁桥以及简支梁桥三种桥型。对于连续刚构桥，应使塑性铰位于墩顶和墩底或对墩柱进行弹性设计；对连续梁桥，可在墩柱和桥台处都使用隔震支座，以承担全部的位移；在多跨简支梁桥中，应使简支梁具有足够的支承长度，且塑性铰位于墩底或对墩柱进行弹性设计。对于桥台，可选择桥台抗力不作为ERS一部分，且允许横向剪力键脱离。也可以选择桥台抗力作为ERS一部分，桥台在设计地震处于弹性状态，但纵向被动土压力应小于规范规定被动土抗力的0．7倍；在桥台纵向可使用普通支座，且允许桥台背墙被撞击后脱离，也可在桥台处使用隔震支座。而“中

7、国抗震规范”没有提出明确的抗震体系，但也给出了相关的一些内容。如规定：进行梁桥抗震设计时，沿横桥向，单柱墩底部、双柱墩或多柱墩端部为潜在塑性铰区域；沿纵桥向，连续梁桥、简支梁桥墩柱底部，连续刚构桥墩柱端部为潜在塑性铰区域。可见，“中国抗震规范”只讨论了不同桥型所对应的塑性铰位置的布置和选择，而(AASHTO抗震指南》则更强调ERS的整体性，强调整个传力路径上抗震单元的配套使用。3合理抗震体系的基本特征“AASHTO抗震指南”给出的合理抗震体系具有两个特征：①应提供一个可靠且不间断的传力路径将地震荷载传人周围土层中，

8、②应提供充分的能量耗散和(或)限制方法来有效控制由地震产生的位移，即保证桥梁的整体性。这两个特征构成了对ERS的评判标准并以此统揽抗震设计的全局。3．1传力路径不间断桥梁结构中的地震荷载传力路径，是由地震作用产生的上部结构惯性力通过支座、梁柱节点、剪力键等传递到墩柱和桥台结构中，再通过基础节点传递到基础中并扩散到周围土层中。对需要桥台结构承担纵向荷载的设计，