中日桥梁抗震设计规范中群桩基础设计的比较研究

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1、2012年11月第11期城市道桥与防洪科技研究125中日桥梁抗震设计规范中群桩基础设计的比较研究王晓伟，叶爱君(同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海200092)摘要：该文比较了中国和日本两国桥梁抗震设计规范中群桩基础的抗震设计方法，并结合一座连续梁桥分别采用中日规范进行抗震分析与比较。中国规范要求桩基在地震中保持弹性工作状态，而日本规范允许桩基在特殊情况下塑性屈服；中国规范对群桩基础仅进行强度指标验算，而日本规范对强度、位移或转角进行验算；中日规范的群桩基础抗震计算方法基本相同。实例计算表明：对于桥墩的地

2、震需求，“日本规范”明显比“中国规范”大；但对于群桩基础的地震需求，当桥墩屈服后，基本一致；基础的转角不控制设计。关键词：桥梁抗震；规范比较；群桩基础；延性设计中图分类号：U442．5~5文献标识码：A文章编号：1009—7716(2012)11-0125—05丁类桥梁的不致倒塌，呈现由高到低的性能等级0引言要求；而“日本规范”分为三级抗震性能要求，即在近些年来，世界各地地震频发，其中影响较大Ll地震下，A、B类桥梁均保持原有功能，各部件在的是2008年的中国汶JiI地震和2011年的日本东弹性范围内工作(性能

3、等级1)，L2地震下，B类桥北地方太平洋近海地震。桥梁在地震中的安全对梁允许产生一定的损伤，但能够经快速修复恢复于震后救灾意义重大，而先进、可靠的抗震设计规原有功能(性能等级2)，A类桥梁不产生致命性范是保障桥梁抗震性能的基础。中日两国在总结的结构损伤(性能等级3)。震害经验的基础上，结合本国国情，于2011年分在历次地震震害中，群桩基础的震害较为常别颁布或修订了最新的桥梁抗震设计规范，即《城见，大量的桥梁抗震设计实践也表明，群桩基础往市桥梁抗震设计规范》【lj(以下简称“中国规范”)和往是抗震薄弱部位，由地震

4、控制设计，是整座桥梁《道路桥示方书(IV耐震设计篇)·同解说》【】(以下抗震设计的关键。而对于群桩基础的抗震设计，由简称“日本规范”)。于目前的研究还不够成熟，各国规范往往根据震“中国规范”和“日本规范”均采用两阶段抗震害资料做一些规定，其中日本规范相对较为细致。设计，E1地震(“日本规范”中称为L1地震)为发本文首先比较了中日规范的群桩基础抗震设生概率较大的小、中地震，E2地震(“日本规范”中计方法，具体从性能要求、验算指标、需求和能力称为L2地震)为发生概率较小的大地震，其中日值的计算四方面进行比较，结合一

5、座连续梁桥的本规范中的L2地震根据地震成因又分为I型(板实例，进行中日规范中关于群桩基础抗震设计的块碰撞型)和Ⅱ型(大陆直下型)；“中国规范”规定比较研究，并得出相关结论。桥梁类型分为甲、乙、丙、丁四类，而“日本规范”仅1群桩基础抗震设计方法比较分为A、B两类，其中B类桥梁为抗震性能要求较高的国道、城市高速道路或地震多发地区等处的1．1群桩基础抗震性能要求桥梁。“中国规范”对于桥梁的分类更为细化。表1从总体上对中日规范中群桩基础的抗震桥梁抗震设计的基本思想和设计准则是制定性能要求进行了比较。规范的最重要之处，它

6、决定了抗震设计要达到的表1中日规范群桩基础抗震性能要求比较表目标、采用的设计地震动水平和地震反应的计算规范中国规范日本规范方法等。抗震性能要求方面，两规范总体上较为相震别E1E2L1L2似，“中国规范”规定在E1地震下，各类桥梁的所力学性能力学性能力学性能尽量保持弹有部件均保持在弹性范围内并且震后立即使用，性能要求保持弹性，保持弹性，保持弹性，性，特殊情在E2地震下，从甲类桥梁的允许产生轻微损伤到不屈服不屈服不屈服况允许屈服收稿日期：2012—09—10“中国规范”规定，在E1和E2地震下桩基均基金项目：土木工

7、程防灾国家重点实验室项目：高桩承台基保持在弹性范围内工作，不允许桩身屈服；在桥梁础抗震性能研究(No．SLDRCE10一B一09)采用延性设计的情况下，E2地震下依靠墩柱端部作者简介：王晓伟(1987一)，男，江苏苏州人，硕士生，研究方向：桥梁抗震。形成塑性铰以耗散地震能量。126科技研究城市道桥与防洪2012年11月第11期“日本规范”规定，在L1地震下桩身亦不允许算桩身内力，区别在于土层的水平抗力系数的计算屈服，力学性能保持弹性状态，而在L2地震下，首方法略有不同。需要说明的是，“日本规范”中群桩先应尽可能

8、使塑性铰出现在墩柱端部。但在某些基础的水平位移、转角值亦采用静力方法进行。特殊情况下，比如：(1)桥墩在某水平方向有足够的屈服强度(如墙式墩)，在地震中难以形成塑性铰；(2)桩基处在土质液化较为严重的区域这两种情况，允许桩顶产生有限的塑性变形，以消耗地震能量，减轻地震对整体结构的损伤。值得注意的是，这两种特殊情况下要求墩身和上部结构均保持弹性工作状态。与中国规范相比，“日本规范”更为灵