桥梁工程抗震设计1 课件.ppt

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1、第五章桥梁工程抗震设计与加固（1）桥梁抗震设计基本原则和基本原理（2）抗震设计总则（3）抗震设计的基本要求（4）抗震概念设计（5）参数设计（6）抗震构造设计（7）抗震加固5.1桥梁抗震设计基本原则和基本原理地震对结构的破坏效应，系统地揭示出结构设计和施工中的错误，甚至是最微小的错误。历史地震中结构震害的历次调查结果，都证实了这一说法。值得关注的是，近年来世界各地发生的几次破坏性地震中，经过抗震设计的现代桥梁再次遭受地震的严重破坏。对桥梁震害的调查分析结果，再次证实了人们早已认识的震害规律：不合理的结构抗震体系，设计和细部构造两方面的缺陷，是造成结构遭受地震严重破坏的根本原因。同时

2、，再次突出了结构缺乏延性这一基本缺陷的严重性。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。5.1.1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

3、计原则；（5）多道抗震防线原则5.1.2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

4、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-减隔震设计二、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

5、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。其它结构构件则设计成具有足够的强度，以保证预先选择的耗能机制能发挥作用。能力设计法将控制概念引入结构抗震设计，有目的地引导结构破坏机制，避免不合理的破坏形态。下表对传统静力强度设计方法与能力设计法进行了比较。能力设计法的主要设计步骤如下：（1）在概念设计阶段，选择合理的结构布局；（2）确定预期的弯曲塑性铰位置，保证结构能形成一个适当的塑性耗能机制；（3）通过计算分析，确定潜在塑性铰区截面的需求延性及设计弯矩；（4）对具有潜在塑性铰区截面的延性构件，进行抗弯设计；（5）估算延性构件塑性铰区截面实

6、际的最大抗弯强度；（6）按塑性铰区截面的弯曲超强强度，进行延性构件的抗剪设计及能力保护构件的强度设计；（7）对塑性铰区域进行细致的构造设计，确保潜在塑性铰区截面的延性。视频美国新海湾大桥工程(单塔自锚式抗震悬索桥)5.2抗震设计总则及基本要求5.2.1抗震设防及其指导思想1、抗震设防：对结构进行抗震设计并采取抗震措施。2、指导思想：预防为主；减轻结构震害，避免人员伤亡，减少经济损失，使地震时不可缺少的紧急活动得以维持和进行。3、设防依据：抗震设防烈度4、设防范围：6度及以上地震区5.2.2抗震设计基本要求一、设防标准通常情况下，建设工程从选址到使用寿期内的防震措施可分为三个阶段：

7、抗震设计、保证施工质量与合理的维护保养。抗震设计是至关重要的龙头环节。抗震设计要遵从一定的标准，这就是抗震设防标准。它包括工程设防分类、设防地震、抗震设防目标和场地选择等内容。抗震设防标准是科学性和政策性（社会性）的结合。科学性就是要严格按照现行的有关规范要求进行工程场地地震安全性评价工作，使得评价结果较好地符合实际，具有较好的可重复性。政策性则要考虑到工程类型、重要程度、投资强度风险程度等。我国还属于发展中国家，财力物力有限，国家总的防灾政策决定了抗震设防标准不宜过高。随着科学