基于性能抗震设计及评价

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1、基于性能的桥梁抗震设计及评价地震的危害研究背景及意义1、现行抗震设计思想的不足；2、可预测的抗震性能，且性能目标可以按需选择。桥梁抗震设计发展过程1.刚性设计2.柔性设计3.延性设计4.结构控制设计5.基于性能的抗震设计基于性能的抗震设计的主要步骤一、设计算例基于性能的抗震设计方法为“三水准设防、三阶段设计”方法。设计过程包括：概念设计、多遇地震下的强度设计、设计地震下的基于位移设计、罕遇地震下的基于位移设计。由于《建筑抗震设计规范》采用的是“三水准设防、两阶段设计”的方法，因此在规范中设计只规定了多遇地震和罕遇地震的地震影响系数最大值，本算例借鉴谢礼立院士等人的研究成，定义了设计

2、地震的地震影响系数最大值。如下表：概念设计在进行抗震分析和设计开始之前，选择合理的抗震方案。桥墩基于性能抗震设计多遇地震下强度设计当桥梁遭遇50年超越概率为63％的多遇地震作用时，桥梁不需修复就能满足完全运营的性能目标。这一阶段的设计方法为强度设计，分析方法为弹性反应谱方法，应使用开裂截面特性。开裂截面惯性矩的计算方法(CaltransSDC1．3)根据配筋率(初步估计)和轴压比查墩开裂截面惯性矩与毛截面惯性矩比值。设计地震下基于位移的设计普通桥梁在遭受50年超越概率为10％的设计地震作用时，允许桥墩发生一定程度的破坏，但这种破坏应该限制在可修范围内，且应能保证桥梁具有震后有限运营

3、的性能要求，震后经一段时间修复后，可以几乎全部恢复震前的完全运营能力。这一阶段桥墩将产生一定程度的弹塑性变形，因此选择基于位移的设计方法。罕遇地震下基于位移的设计方法的设计保证桥梁能够在50年超越概率为2％的罕遇地震下不倒塌要求。算例桥墩基于性能抗震设计过程的主要参数模型反应谱分析为了检验上述简化计算的正确性，采用midasCivil(2010版)建模进行反应谱分析（设计地震下）。由于设计地震下已开裂，为了精确模拟，模型的刚度可采用0.4折减（材料强度乘以0.4）。位移等值线图如下图：分析由图形可知，墩顶最大位移为55mm，与前述算例中的60.72mm的误差为9.4%<10%，从而

4、证明了简化计算的准确性，检验了设计地震下桥梁性能的目标。二、桥梁性能抗震评价为了评价桥梁的抗震性能，选取了某公路上一座大桥进行抗震性能评估，重点分析桥墩受力情况。利用MidasCivil软件进行Pushover方法和反应谱法分析比较。Pushover分析结构剪力—位移曲线能力需求曲线不同设防烈度下的地震响应位移估计值抗震设防烈度位移估计值所处阶段7级（0.15g）0.133m弹性8级（0.2g）0.175m弹性8级（0.3g）0.258m弹性9级（0.4g）0.348m弹性反应谱分析抗震设防烈度最大位移值7级（0.15g）0.142m8级（0.2g）0.189m8级（0.3g）0.

5、283m9级（0.4g）0.378m小结由以上分析可知，两种分析方法计算所得误差均在15%以内，依次为6.7%、8.0%、9.7%以及8.6%，符合工程设计误差标准。一方面验证了Pushover分析方法的正确性，另一方面，通过两者对比得到两种分析方法的不同之处。不同之处Pushover法在结构的竖直方向上施加恒定荷载，同时在水平方向施加某种分布的荷载，随着水平荷载逐渐增加，使构件逐步达到屈服，从而得到结构在横向静力作用下的弹塑性性能。在结构产生侧向位移的过程中计算构件的内力和变形，并观察全过程的变化，判别结构和构件的破坏性态。反应谱法反应谱是弹性范围内的概念，当结构在地震下进入塑性

6、阶段时不能直接应用，而且它只能得到最大反应，不能反映结构在地震动过程中的时间静力和地震动持续效应，不能反应出最大值的振幅和时间，给振型组合造成混乱。展望桥梁基于性能的抗震设计思想目前仍处于研究阶段，要真正实现还有很长的路要走，基于性能抗震有以下发展方向：1、对桥梁生命周期内“投资一效益”分析；2、对现有桥梁基于性能加固；3、基于性能的抗风、抗震、抗撞等多指标进行桥梁综合设计。Thankyou!