抗震结构设计第八章 桥梁结构的抗震设计
桥梁抗震设防标准与抗震设计流程
墩柱弯曲破坏
1995年阪神地震： 保护层混凝土严重剥落， 核心混凝土压碎： 约束箍筋的配置不足
汶川地震墩柱弯曲破坏
1999年台湾集集地震： 集鹿大桥（ 2150m单塔斜拉桥，塔梁 固结）：
塔柱严重开裂，保护层混凝土剥落。
（2) 墩柱剪切破坏 非常常见：纵向钢筋过早剪断，箍筋不足
14km
9.0
10km
死亡失踪人 直接经济损失
数
（当时币值）
64
约70亿美元
65
约200亿美元
6千余
约1000亿美元
1.4万余
逾200亿美元
2千余
118亿美元
8.7万
1207亿美元
22万
77.5亿美元
799
约300亿美元
2968 逾25亿美元
2.4万余
逾2000亿美元
1. 直接灾害
（1) 地表破坏：
在破坏性地震中极为常见！ 纵向移位、横向移位以及扭转移位
图2.4 阪神地震中上部结构横向移位 图2.3 阪神地震中上部结构纵向移位
（a）连续梁端部
（b）连续梁中间支点处
汶川地震中上部结构横向移位
5.12汶川地震：
一座多跨简支斜桥发生 严重s形横向移位破坏， 挡块毁坏。
汶川地震中斜桥上部结构横向移位
工程抗震措施 增加的造价
减轻地震破 坏和损失
社会经济状况
பைடு நூலகம்
地震危险性
地震危险性分析 总要求
总目的 设防原则 地震区划图 设防环境
具体目标 设防目标 烈度? 设防参数
地震动参数 ？
必须明确设防水准与 设防目标之间的关系
桥梁工程的抗震设计与施工技术
桥梁工程的抗震设计与施工技术桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，其安全性在地震等自然灾害面前至关重要。
抗震设计与施工技术的合理应用，是确保桥梁在地震中保持稳定、减少损坏甚至不倒塌的关键。
一、桥梁抗震设计的重要性地震是一种具有强大破坏力的自然灾害，它可能导致桥梁结构的严重损坏，影响交通的正常运行，甚至威胁人们的生命财产安全。
因此，在桥梁工程的规划和设计阶段，充分考虑抗震因素是必不可少的。
良好的抗震设计可以提高桥梁的抗震能力，使其在地震发生时能够承受住地震力的作用，减少结构的破坏和变形。
这不仅有助于保障桥梁在地震后的可修复性，降低修复成本，还能尽快恢复交通，为抗震救灾工作提供有力支持。
二、桥梁抗震设计的原则1、整体性原则桥梁结构应作为一个整体进行设计，各个构件之间的连接要牢固可靠，以确保地震力能够有效地传递和分散。
2、多道防线原则设置多道抗震防线，例如在桥梁中采用延性较好的构件作为第一道防线，消耗地震能量，而强度较高的构件作为第二道防线，保证结构在极端情况下不倒塌。
3、强柱弱梁原则在设计中，要使柱子的承载能力大于梁的承载能力，这样在地震作用下，梁先于柱发生破坏，从而保护整个结构的稳定性。
4、合理选型原则根据桥梁所在地区的地震烈度、地质条件、桥梁的类型和跨度等因素，选择合适的结构形式和材料。
三、桥梁抗震设计的方法1、静力分析方法这是一种较为简单的方法，通过计算结构在等效静力作用下的内力和变形来评估抗震性能。
2、反应谱分析方法基于地震反应谱，考虑结构的自振特性，计算结构在地震作用下的响应。
3、时程分析方法输入实际的地震波，通过数值模拟计算结构在地震过程中的动态响应，能够更准确地反映结构的抗震性能。
四、桥梁抗震施工技术1、基础施工确保桥梁基础的稳定性是抗震的关键。
在施工中，要严格控制基础的埋深、尺寸和混凝土的质量。
对于软弱地基，可采用桩基础、加固地基等措施提高基础的承载能力和抗震性能。
2、桥墩施工桥墩是桥梁的主要承重构件，其施工质量直接影响桥梁的抗震性能。
桥梁结构抗震设计PPT120页
图中的横坐标为结构自振周期T（以秒为单位）
根据设计反应谱计算的单质点地震作用为：
FE CiCzkhG CiCz1G(5 3)
kh | xg |max / g
G mg
| xg x* |max / | xg |max (5 4)
1 kh
式中，水平地震系数Kh和动力放大系数β的乘积即为 水平地震作用影响系数α1 （无量纲）；
i 1
i 1
第i个质点的地震作用Fi为
Fi CiCzkH 11Gi Hi / H (5 10)
5.2
桥桥梁梁按按反反应应谱谱理理论论的的计计算算方方法法
四. 桥梁构件截面抗震验算--按反应谱方法
1、抗震荷载效应组合下截面验算设计表示式：
Sd b Rd
Sd Sd g Gk ; q Qdk ;
H≤12米时 整个结构采用 1 H＞12米时 随结构高度而变，底面
1，墩台顶面及顶面以上 2 ;中间任一点处的 I 1 Hi / H0
式中H对于桥墩为墩顶面至基底（即基础底面）的高 度（以米计），对于桥台则自桥台道碴槽顶面至基底 的高度。
Hi为验算截面以上任一质量的重心至墩台底（即基础 底面）的高度（以米计）。
桥梁按反应谱理论的计算方法
表5—2 综合影响系数Cz
桥梁和墩、台类型
桥墩计算高度H (米)
H 10≤H< 20≤H<
<10 20
30
柔性 柱式桥墩、排架桩墩、薄 墩 壁桥墩
梁
实体 墩
天然基础和沉井基础上实 体桥墩
桥
多排桩基础上的桥墩
0．3 0
0．2 0
0．2 5
0．33 0．25 0．30
0．35 0．30 0．35
桥梁抗震方案
桥梁抗震方案随着人们对交通运输的不断需求，桥梁作为连接交通的重要纽带，承载着巨大的交通压力。
然而，在地震等自然灾害发生时，桥梁的安全性成为了一个重要的考虑因素。
为了确保桥梁在地震中的抗震能力，我们需要制定一套科学合理的抗震方案。
本文将从桥梁建设的设计阶段、施工阶段以及使用和维护阶段综合考虑，提出一种综合性的桥梁抗震方案。
一、设计阶段在桥梁的设计阶段，我们需要从以下几个方面考虑桥梁的抗震性能。
1. 地震烈度评估：首先，需要对桥梁所在地区的地震烈度进行评估，了解地震的频率、震级以及地震波特征。
根据不同地区的地震烈度，可以制定相应的抗震设计参数，确保桥梁具备足够的抗震能力。
2. 结构布局优化：优化桥梁的结构布局，采用合理的桥型和桥墩布置，以增加桥梁的整体稳定性。
比如，在地震影响较大的地区，可以采用适度的曲线形式，减小主梁的跨度，提高桥梁的抗震能力。
3. 使用抗震构件：在设计桥梁的结构时，可以使用抗震减灾技术，如采用橡胶支座、隔震墩等抗震构件，提高桥梁的整体抗震性能。
二、施工阶段在桥梁的施工阶段，抗震措施同样需要得到充分关注和实施。
1. 施工质量控制：确保桥梁的施工质量符合设计要求，特别是关键构件的安装和连接部分。
通过密实土方、控制加固浆料的配制比例、加强钢筋的质量监测等方式，提高桥梁的整体抗震性能。
2. 施工过程监控：实施严格的施工监控，对桥梁的施工过程进行实时监测和记录，发现问题及时调整施工方案，确保施工过程中的抗震要求得到满足。
三、使用和维护阶段在桥梁的使用和维护阶段，我们需要采取综合性的措施，确保桥梁的持续抗震能力。
1. 定期检测和评估：定期对桥梁进行全面检测和评估，发现桥梁结构的损伤或者变形情况，进行及时维修和加固。
同时，根据检测结果，对桥梁的抗震性能进行评估和调整。
2. 维护保养工作：加强桥梁的维护保养工作，及时清理桥梁上的积水、杂物等，防止对桥梁的结构产生影响。
定期对桥梁的防腐、涂漆等工作进行维护，保障桥梁的使用寿命和抗震能力。
桥梁设计中的抗震规范要求
桥梁设计中的抗震规范要求桥梁是连接两个地点的重要交通设施，其结构稳定性对于交通运输的安全和效率具有至关重要的作用。
然而，地震是一种常见的自然灾害，给桥梁带来严重的破坏和风险。
因此，在桥梁设计中，抗震规范要求成为了必不可少的考虑因素。
1. 抗震设计目标桥梁的抗震设计目标是确保在地震发生时，桥梁结构能够保持稳定并限制破坏。
主要目标包括：- 控制桥梁的渐进破坏，避免局部破裂或崩溃；- 限制桥梁结构的变位，确保桥梁对车辆通行的影响最小化；- 确保桥梁的结构完整性，防止桥梁产生全面崩溃。
2. 抗震力学分析桥梁的抗震设计需要进行抗震力学分析，以研究桥梁在地震作用下的受力和变形情况。
主要分析内容包括：- 桥梁的自振周期分析，确定振动特性；- 桥梁在地震作用下的动力响应分析，包括受力、位移和动应力等参数；- 确定桥梁结构的抗震性能指标，如抗震弹性系数和耗能能力等。
3. 抗震设计方法根据抗震力学分析的结果，抗震设计方法主要包括以下几个方面：- 采用适当的抗震设计参数，如强度等级和位移限制；- 选择合适的结构形式和材料，以提高抗震能力；- 优化桥梁结构，确保在地震作用下的受力均匀分布；- 加强桥墩和桥梁连接处的抗震性能，避免发生局部破坏；- 设计合适的减震措施和能量耗散装置，提高桥梁的耐震能力；4. 抗震设防要求抗震设防要求是指桥梁设计中对于地震作用的规定和要求。
根据地震地区的构造特点和地震烈度，抗震设防要求会有所不同。
一般包括以下方面的要求：- 设计地震加速度谱和反应谱，用于抗震力学分析；- 限制桥梁结构的最大变位，确保正常通行；- 确定桥梁的最小抗震强度，以保障结构的安全性；- 要求采用抗震构造措施，如加强桥墩和桥梁连接部位；- 确定抗震设计的控制材料性能和构件尺寸。
5. 抗震施工要求除了设计阶段的抗震规范要求，抗震施工要求也是确保桥梁抗震性能的重要环节。
主要包括以下几个方面：- 选用符合抗震要求的材料和设备；- 严格按照设计要求进行施工，避免施工质量问题对抗震性能的影响；- 设置合适的监测装置，及时掌握桥梁结构的变化情况。
桥梁结构抗震设计与设防措施
桥梁结构抗震设计与设防措施摘要：当前的桥梁结构抗震设计存在诸多的问题影响了桥梁结构的稳定性和安全性，因此在实际工作中需要适当的借鉴其他地区在桥梁结构抗震设计方面的经验，根据本地区的桥梁结构特点设置相对应的抗震设计方案，从而使得桥梁本身的抗震系数能够得到全面提高。
在实际工作中需要了解桥梁抗震设计的要点以及设防的措施，从而使得桥梁设计效果能够得到全面提高。
关键词：桥梁结构；抗震设计；设防措施引言在道路工程的建设过程中，桥梁工程建设是非常重要的一环。
桥梁工程的建设质量，直接影响着人们的出行安全。
由于桥梁工程的施工环境较为复杂，并且需要桥梁工程具有足够的承载力和稳定性，因此对于桥梁工程的结构设计提出了更高的要求。
这就要求在对桥梁结构进行设计时，格外注重桥梁结构的抗震性能，因为地震对于桥梁结构的破坏力是非常大的，一旦桥梁结构的抗震性能达不到相应的建设要求，一旦有地震发生，将会导致桥梁工程坍塌，严重时将会造成大量的人员伤亡。
1原理桥梁减隔震技术原理是应用阻尼器设备、减震支座设备等，将已经传递进桥梁结构的内能量消除，以规避震动产生的能量对桥梁的主体结构产生影响。
因此，需要相关技术工作人员在桥梁设计时，应用减隔震技术，提升整体桥梁工程位移量，选取最佳模式，以避免桥梁结构被破坏。
该项技术的关键点在于将柔性装置设备引入其中，从而保证桥梁工程的结构部件。
与此同时，桥梁减隔震技术中引入阻尼设计可以快速地消耗地震产生的能量。
若是地震的能量传送到桥梁工程结构的上部或是减隔震结构时，其整体结构将会受到影响。
2桥梁结构抗震设计与设防措施2.1静力法桥梁结构抗震系数提高已经成为设计工作中需要广泛关注的问题，在实际工作中需要选择正确的抗震方法，使得最终的抗震效果能够得到全面提高。
在实施工作中可以选择静力方法进行抗震设计，假设各个物体和各个部分之间的地震具有相同的震动，结构上的作用只局限于地面运动或者是物质质量所产生的惯性力，在实际设计方案中需要忽视进容运动特征和结构的动力性，通过地震的惯性力来进行结构内力分析。
地震作用下桥梁结构的抗震设计
地震作用下桥梁结构的抗震设计地震是一种极具破坏力的自然灾害，它给人类社会带来了巨大的生命和财产损失。
桥梁作为交通网络中的关键枢纽，在地震中的安全性能至关重要。
因此，进行科学合理的抗震设计是确保桥梁在地震作用下能够保持结构完整性和功能性的关键。
桥梁在地震中可能会遭受多种破坏形式，如墩柱的弯曲破坏、剪切破坏，支座的移位、脱落，以及桥梁上部结构的碰撞、落梁等。
这些破坏不仅会导致桥梁无法正常使用，还可能引发更严重的次生灾害。
为了减轻地震对桥梁的破坏，我们需要从多个方面入手进行抗震设计。
首先，在桥梁的选址和布局阶段就要充分考虑地震因素。
应尽量避开地震活动频繁、地质条件复杂的区域，选择相对稳定的场地。
同时，合理确定桥梁的走向和跨度，避免出现不规则的结构形式，减少地震作用下的扭转效应。
结构体系的选择也是抗震设计的重要环节。
常见的桥梁结构体系包括简支梁桥、连续梁桥、刚构桥等。
不同的结构体系在抗震性能上存在差异，需要根据具体情况进行权衡。
例如，简支梁桥在地震作用下相对容易发生落梁，但结构简单，施工方便；连续梁桥整体性较好，但墩柱受力较大。
在构件设计方面，墩柱是桥梁结构中承受地震力的关键构件。
为了提高墩柱的抗震能力，可以采用增加配筋率、设置箍筋加密区、采用高强混凝土等措施。
同时，要注意控制墩柱的长细比，避免出现过于细长的墩柱。
对于支座，应选择具有良好抗震性能的类型，如减隔震支座，能够有效地减小地震能量的传递。
在计算分析方面，需要运用先进的地震分析方法和软件，准确模拟地震作用下桥梁结构的响应。
常用的方法包括反应谱法、时程分析法等。
反应谱法计算简便，能够快速得到结构的地震响应，但对于复杂结构可能不够精确；时程分析法能够考虑地震波的时间历程，但计算量较大。
在实际设计中，通常会结合两种方法进行综合分析。
除了结构设计，还需要重视桥梁的构造措施。
例如，在墩柱与盖梁、基础的连接处设置足够的钢筋锚固长度，增强节点的抗震性能；在梁端设置挡块，防止落梁的发生；合理设置伸缩缝，避免相邻桥梁结构在地震中的相互碰撞。
地震作用下桥梁结构的抗震设计
地震作用下桥梁结构的抗震设计桥梁作为交通运输的重要枢纽，在地震作用下的安全性至关重要。
地震可能导致桥梁结构的损坏甚至倒塌，严重影响救援和灾后重建工作。
因此，对桥梁结构进行科学合理的抗震设计是保障桥梁安全的关键。
一、地震对桥梁结构的影响地震是一种突发的自然灾害，其释放的能量以地震波的形式传播。
当地震波到达桥梁所在地时，会对桥梁结构产生多种影响。
首先是水平地震力的作用。
水平地震力会使桥梁产生水平位移和加速度，导致桥墩、桥台等构件承受较大的弯矩和剪力。
如果这些构件的强度和刚度不足，就可能发生开裂、屈服甚至破坏。
其次是竖向地震力的影响。
虽然竖向地震力通常比水平地震力小，但在某些情况下，如近断层地震或大跨径桥梁中，竖向地震力也不可忽视。
它可能导致桥梁支座脱空、梁体与墩台的碰撞等问题。
此外，地震还可能引起地基土的液化、滑坡等现象，削弱桥梁基础的承载能力，导致桥梁整体失稳。
二、桥梁结构抗震设计的原则为了确保桥梁在地震作用下的安全性，抗震设计应遵循以下原则：1、多道防线原则在桥梁结构中设置多个抗震防线，当第一道防线失效后，后续的防线能够继续发挥作用，从而提高桥梁的抗震能力。
例如，墩柱可以作为第一道防线，当墩柱破坏后，支座、伸缩缝等构件能够起到一定的耗能作用。
2、能力设计原则通过合理的设计，使桥梁结构的各个构件在地震作用下能够按照预定的方式屈服和破坏，避免出现脆性破坏和不合理的破坏模式。
例如，应确保桥墩的塑性铰出现在预期的位置，并且具有足够的变形能力。
3、整体性原则注重桥梁结构的整体性，使各个构件之间能够协同工作，共同抵抗地震作用。
例如，通过合理设置系梁、盖梁等构件，增强桥墩之间的连接，提高桥梁的整体刚度和稳定性。
三、桥梁结构抗震设计的方法1、静力法静力法是一种简单的抗震设计方法，它将地震作用等效为一个静态的水平力，作用在桥梁结构上。
这种方法适用于规则、简单的桥梁结构，但对于复杂的桥梁结构，其计算结果可能不够准确。
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桥梁抗震 设防类别 A类 B类 C类 D类 一般不受损 坏或不需修 复可继续使 用 设防目标 E1地震作用 E2地震作用 可发生局部轻微损伤，不需修复或经简单修复可继续使用 应保证不致倒塌或产生严重结构损伤，经临时加固后可供维持应急 交通使用 应保证不致倒塌或产生严重结构损伤，经临时加固后可供维持应急 原因主要：地基失效(如地基滑移和地基液化)。 桩基础的震害除了地基失效外，也有上部结构传下来的惯性 力而引起的桩基剪切和弯曲破坏，更有由于桩基设计存在缺陷 而导致的，如桩基深入稳定土层的长度不能满足要求，或桩基 顶与承台连接强度不够等。 桩基能越过可液化土层，比无桩基础的抗震能力要强。桩基 础的震害具有一定的隐蔽性，不容易被发现，当发现上部结构 被破坏时，可能桩基础的破坏已相当严重了。
2.桥梁抗震设防分类
各桥梁抗震设防类别适用范围
桥梁抗震设防类别 A类 B类 C类 D类 适用范围 单跨跨径超过150m的特大桥 单跨跨径超过150m的高速公路、一级公路上的桥梁，单跨跨径 不超过150m的二级公路上的特大桥、大桥 二级公路上的中桥、小桥，单跨跨径不超过150m的三、四级公 路上的特大桥、大桥 三、四级公路上的中桥、小桥
第二节 抗震设计的一般规定
一、桥梁结构抗震设防的目标、分类和标准 抗震设防从我国目前的具体情况出发，本着确保重点和节 约投资的原则，根据桥梁的重要性和在抗震救灾中的作用，将 桥梁分为A类、B类、C类、D类四个抗震设防类别。 1.桥梁抗震设防目标 地震重现期——一定场地重复出现大于或等于给定地震的平均 时间间隔。 地震作用按重现期的长短划分为两类： 一类是工程场地重现期较短的地震作用称为E1，对应于第 一级设防标准； 另一类是工程场地重现期较长的地震作用称为E2，对应于 第二级设防水准。
2.桥梁支座震害
桥梁支座的震害现象都比较常见，其原因主要是： 支座在设计时没有充分考虑抗震的要求 连接和支挡等构造措施不足 一些支座形式和材料本身存在问题。 支座破坏常会造成落梁。 支座的破坏形式常表现为： 支座的位移、脱空，锚固螺栓被拔出或剪断，活动支座 的脱落及支座本身的损坏等。
3.桥梁下部结构震害 (1)墩柱破坏 大量震害资料表明，桥梁中大多采用的是 钢筋混凝土墩柱，其破坏形式大多为弯曲和剪切破坏。 ①墩柱弯曲破坏 此种破坏在地震中很常见，其破坏属于 延性的，常见的有混凝土开裂、剥落、压溃和钢筋的裸露、 弯曲等，同时会有很大的塑性变形。其原因主要是：约束箍 筋配置不足、纵向钢筋的搭接或焊接不牢靠所导致的墩柱延 性能力不足。 ②墩柱剪切破坏 桥梁墩柱的剪切破坏也是比较常见的， 是属于脆性破坏的，常会造成墩柱及以上结构的倒塌，是桥 梁遭受致命破坏的重要原因。 ③墩柱基脚破坏 这种破坏很少见，但一旦发生，就有可 能会导致墩梁倒塌的严重后果。
各类桥梁的抗震设防目标
A类桥梁： 中震(E1地震作用，重现期约为475年)不坏， 大震(E2地震作用，重现期约为2000年)可修； B、C类桥梁： 小震(E1地震作用，重现期约为50～100年)不坏， 中震(重现期约为475年)可修， 大震(E2地震作用，重现期约为2000年)不倒； D类桥梁： 小震(重现期约为25年)不坏。
3.桥梁下部结构震害
(2)框架墩震害 框架墩多见于城市的高架桥中，有盖 梁的破坏、墩柱的破坏和节点的破坏。盖梁的破坏形式有： 剪切强度不足引起的剪切破坏；盖梁负弯矩钢筋的截断引 起的弯曲破坏；盖梁钢筋的锚固长度不够引起的破坏；墩 柱的破坏与上面提到的墩柱破坏相似；节点的破坏形式主 要是剪切破坏。 (3)桥台震害 桥台的震害现象在历次的地震中是比较 常见的。如：桥台和梁的碰撞破坏；桥台墙体的开裂；桥 台的倾斜等。还有的是因为地基丧失承载力而造成的桥台 位移和坍塌等震害。
第八章
桥梁结构的抗震设计
第一节 震害现象及其分析
引起桥梁震害的原因主要有四个方面： ①地震使得地基失效或地基变形； ②实际发生的地震强度大于抗震设防的标准； ③桥梁的结构设计和施工不满足要求； ④桥梁结构本身的抗震能力不足。
从结构抗震设计来分析，可将桥梁震害划分为两类： ①静力作用的破坏，即地基失效变形引起的破坏； ②动力作用的破坏，即结构的强烈震动导致的破坏。
对抗震救灾以及在经济、国防上具有重要意义的桥梁或破 坏后修复(抢修)困难的桥梁，可按国家批准权限，报请批准后， 提高设防类别。
3.桥梁抗震设防标准
桥梁的抗震设防措施等级
抗震设防烈度 桥梁分类 A类 B类 C类 D类 6 0.05g 7 7 6 6 0.10g 8 8 7 7 7 0.15g 9 8 7 7 0.20g 9 9 8 8 8 0.30g 9 8 8 9 0.40g ≥9 9 9 更高，专门研究
1.桥梁上部结构的震害
按震害产生原因的不同，可分为上部结构的自身震害、 移位震害和碰撞震害。 (1)自身震害 在地震中比较少见，发现此类震害中主 要是钢结构的局部屈曲破坏。 (2)移位震害 在破坏性地震中极为常见，一般都是发 生在设置伸缩缝处，表现为有纵向、横向和扭转位移，常 会引起落梁。 (3)碰撞震害 见于相邻结构间距设置过小，较典型的 是相邻跨上部结构的碰撞，上部结构与桥台的碰撞，以及 相邻桥梁之间的碰撞。
5.桥梁震害的启示
桥梁震害的内因主要是由于桥梁结构和构造两方面存在缺陷 而产生的。可以通过合理选择结构形式和加强抗震能力设计等 来减轻、减少震害的产生。 ①重视桥梁结构的总体设计，找出理想的抗震结构体系； ②重视延性抗震设计，同时一定要避免出现脆性破坏； ③重视加强局部构造设计，以避免存在构造缺陷； ④重视桥梁的支承连接部位的抗震设计，开发有效的防落梁 构件； ⑤对于复杂结构体系桥梁，要进行空间动力时程分析；⑥重 视研究应用减隔震技术来加强结构抗震能力。
桥梁的抗震重要性系数Ci
桥梁分类 A类 E1地震作用 1.0 E2地震作用 1.7