桥梁抗震ppt课件
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桥梁工程抗震设计课件
5.5 桥梁抗震加固
• 桥梁加固技术主要可分为两大类，一种是传统的 针对缺陷构件通过加固提高其强度、变形能力的 加固技术；
• 另一种是减隔震技术，是通过整体降低地震对结 构构件的抗震需求使当前构件能够承担给定的地 震需求。
• 对于具体的桥梁加固，宜经过详细分析比较来决 定选取这两种方法的一种或二者结合的加固方法。
桥梁工程抗震设计
桥梁抗震加固参考以下规范 • 《公路桥梁加固设计规范》 • 《公路桥梁加固施工技术规范》
桥梁工程抗震设计
5.5.1 桥梁场地加固
• 危险的场地条件在地震作用下对任何桥梁结构都 会产生很大的力或相对位移。这样的场地条件包 括临近活动断层、不稳定的陡坡和可能液化的砂 土或淤泥砂土。
• 对于这些条件的加固技术措施是很少的，且很少 能够得到现场证实。
9 承台倾覆抗力的提高可通过扩大承台的平面尺寸、增加 抗拉桩（桩数）、直接锚固到地基或基岩等措施实现。
桥梁工程抗震设计
5.5.3 桥台加固
1 当桥台的破坏影响重要桥梁的使用功能时，宜考 虑对桥台进行加固。
• 桥台破坏很少导致桥梁结构倒塌的，除非是发生 液化破坏。桥台挡土的侧向移动可能影响桥梁的 使用功能，这对于特别重要的桥梁可能是不允许 的。
桥梁工程抗震设计
桥梁工程抗震设计
5.5.4 墩柱的加固
既有桥梁的钢筋混凝土桥墩、柱弯曲强度、延性变形能力 和剪切强度的抗震能力的加固可采用钢管外包加固方法、 复合材料加固方法、加大截面方法等一些加固技术进行。 • 钢管外包技术：最初是针对圆柱桥墩提出。采用两块半
圆形的钢管现场沿竖向接缝焊接，钢管内径比桥墩直径 略大，空隙中灌注添加微膨胀剂的水泥沙浆，钢管的下 端与承台顶面有3-5cm 的间隙，防止桥墩在地震作用下 弯曲时因钢管的受压而增加截面的弯曲强度。 • 钢管提供有效的被动约束应力，这种力来自于混凝土受 压而引起的膨胀受到钢管环向强度和刚度的限制。
• 桥梁加固技术主要可分为两大类，一种是传统的 针对缺陷构件通过加固提高其强度、变形能力的 加固技术；
• 另一种是减隔震技术，是通过整体降低地震对结 构构件的抗震需求使当前构件能够承担给定的地 震需求。
• 对于具体的桥梁加固，宜经过详细分析比较来决 定选取这两种方法的一种或二者结合的加固方法。
桥梁工程抗震设计
桥梁抗震加固参考以下规范 • 《公路桥梁加固设计规范》 • 《公路桥梁加固施工技术规范》
桥梁工程抗震设计
5.5.1 桥梁场地加固
• 危险的场地条件在地震作用下对任何桥梁结构都 会产生很大的力或相对位移。这样的场地条件包 括临近活动断层、不稳定的陡坡和可能液化的砂 土或淤泥砂土。
• 对于这些条件的加固技术措施是很少的，且很少 能够得到现场证实。
9 承台倾覆抗力的提高可通过扩大承台的平面尺寸、增加 抗拉桩（桩数）、直接锚固到地基或基岩等措施实现。
桥梁工程抗震设计
5.5.3 桥台加固
1 当桥台的破坏影响重要桥梁的使用功能时，宜考 虑对桥台进行加固。
• 桥台破坏很少导致桥梁结构倒塌的，除非是发生 液化破坏。桥台挡土的侧向移动可能影响桥梁的 使用功能，这对于特别重要的桥梁可能是不允许 的。
桥梁工程抗震设计
桥梁工程抗震设计
5.5.4 墩柱的加固
既有桥梁的钢筋混凝土桥墩、柱弯曲强度、延性变形能力 和剪切强度的抗震能力的加固可采用钢管外包加固方法、 复合材料加固方法、加大截面方法等一些加固技术进行。 • 钢管外包技术：最初是针对圆柱桥墩提出。采用两块半
圆形的钢管现场沿竖向接缝焊接，钢管内径比桥墩直径 略大，空隙中灌注添加微膨胀剂的水泥沙浆，钢管的下 端与承台顶面有3-5cm 的间隙，防止桥墩在地震作用下 弯曲时因钢管的受压而增加截面的弯曲强度。 • 钢管提供有效的被动约束应力，这种力来自于混凝土受 压而引起的膨胀受到钢管环向强度和刚度的限制。
目前国内外主要桥梁抗震设计方法 ppt课件
目前国内外主要桥梁抗震设计 方法
地震反应分析方法的发展
• 第一种划分
1. 静力分析 2. 反应谱 3. 动力分析
• 第二种划分
1. 基于承载力设计方法 2. 基于承载力和构造保证延性的设计方法 3. 基于损伤和能量的设计方法 4. 能力设计方法 5. 基于性能/位移设计方法
一
•静力分析 该理论认为：结构物所受到的地震作用，可以简化 为作用于结构的等效水平静力P，该等效水平静力的 大小与地震动的最大水平加速度有关。其大小等于 结构重力荷载W乘以地震系数k，即：
3. 动力反应分析方法要给出结构反应的全过程，包括变形 和能量损耗的积累；
4. 计算原则要考虑到多种使用状态和安全的概率保证。
5. 由于动力理论在输入、模型、方法和原则等四个方面， 都提出了更具体的要求，更明确的规定、更详细的计算， 从而可以得到更可靠的结构设计。
二
• 基于承载力设计方法
静力法和反应谱法 静力法和早期的反应谱法都是以惯性力的形式反映地震作用，
•按能力谱法确定的需求位移未考虑结构损伤 和滞回耗能的影响。
4. 问题：对于结构性能状态的具体描述和计算，以及设计 标注目前尚不明确。
基于位移设计方法
用力作为单独的指标难以全面描述结构的非 弹性性能和破损状态，而用能量和损伤指标 又难以实际应用，因此目前基于性能设计方 法的研究主要用位移指标对结构的抗震性能 进行控制，称为DBD.
➢能力谱
注：
•能力谱方法用到依据“位移模式或分布力模 式采用推覆分析方法获得结构的基底剪力-顶 点位移关系”方法来确定能力曲线，该计算 方法假定结构弹性位移模式和弹塑性位移模 式一致，对此问题国际上尚有争论。
• 基于性能设计方法
1. 基本思想：使所设计的工程结构在使用期间满足各种预 定的性能目标，而具体性能要求可根据建筑和结构的重 要性来确定。
地震反应分析方法的发展
• 第一种划分
1. 静力分析 2. 反应谱 3. 动力分析
• 第二种划分
1. 基于承载力设计方法 2. 基于承载力和构造保证延性的设计方法 3. 基于损伤和能量的设计方法 4. 能力设计方法 5. 基于性能/位移设计方法
一
•静力分析 该理论认为：结构物所受到的地震作用，可以简化 为作用于结构的等效水平静力P，该等效水平静力的 大小与地震动的最大水平加速度有关。其大小等于 结构重力荷载W乘以地震系数k，即：
3. 动力反应分析方法要给出结构反应的全过程，包括变形 和能量损耗的积累；
4. 计算原则要考虑到多种使用状态和安全的概率保证。
5. 由于动力理论在输入、模型、方法和原则等四个方面， 都提出了更具体的要求，更明确的规定、更详细的计算， 从而可以得到更可靠的结构设计。
二
• 基于承载力设计方法
静力法和反应谱法 静力法和早期的反应谱法都是以惯性力的形式反映地震作用，
•按能力谱法确定的需求位移未考虑结构损伤 和滞回耗能的影响。
4. 问题：对于结构性能状态的具体描述和计算，以及设计 标注目前尚不明确。
基于位移设计方法
用力作为单独的指标难以全面描述结构的非 弹性性能和破损状态，而用能量和损伤指标 又难以实际应用，因此目前基于性能设计方 法的研究主要用位移指标对结构的抗震性能 进行控制，称为DBD.
➢能力谱
注：
•能力谱方法用到依据“位移模式或分布力模 式采用推覆分析方法获得结构的基底剪力-顶 点位移关系”方法来确定能力曲线，该计算 方法假定结构弹性位移模式和弹塑性位移模 式一致，对此问题国际上尚有争论。
• 基于性能设计方法
1. 基本思想：使所设计的工程结构在使用期间满足各种预 定的性能目标，而具体性能要求可根据建筑和结构的重 要性来确定。
桥梁振动与抗震研究热点 ppt课件
0.1
1
5
周期 （秒）
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
弹塑性动力反应分析
背 景： 规范的变更、性能设计、市场竞争
政府导向： 今后，不掌握弹塑性动力反应计算 技术的咨询公司将面临生存危机
涉及范围： 钢筋混凝土结构 混凝土充填钢结构 土的液化、侧方流动 土与基础（包括地下结构）的相互作用
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
1999年土尔其、台湾地震
■西部地区特殊地形和地质条件下的桥梁抗震问题 ■中小地震引起的结构损伤积累
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
本讲座的内容提要
■典型桥梁震害 ■桥梁设计方法与规范 ■弹塑性动力反应分析 ■最新实验设备与技术 ■桥梁加固技术 ■新西兰模式 ■亚太地区其他国家的地震研究
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
日本运输省港湾技研水中振动台
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
日本建设省土木研究所混合振动台
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
日本大林组技研离心机振动台
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
桥梁抗震新规范的主要特点：
设计地震力提高
明确安全性能要求
强调结构的整体抗震性能
积极采用弹塑性反应方法 （包括静力法和动力法）
向性能设计过渡 提高透明度、明确责任
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
加速度反应谱（G）
3 2
1
1类场地（硬） 2类场地（中） 3类场地（软） 0.1
RC桥墩的弯剪破坏 制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
桥梁抗震课件
地震灾害对人类社会和经济造成巨大的损失。除了人员伤亡 外，地震还会破坏基础设施、造成交通中断、通讯不畅等， 影响人们的生产和生活。
地震对桥梁的影响
桥梁在地震中的反应
桥梁在地震中会受到不同程度的震动和位移，如果桥梁设计不合理或抗震能力不足，就可能发生损坏或倒塌。
桥梁抗震设计
为了减轻地震对桥梁的影响，需要进行抗震设计。抗震设计需要考虑桥梁的结构形式、材料、基础等因素，采取 有效的抗震措施，如加强桥梁的支撑结构、设置减震装置等。同时，还需要进行抗震性能评估和抗震加固等工作 。
以提高桥梁的整体抗震性能。
新型抗震材料的应用
高性能混凝土
采用高强度、高韧性、高耐久性的混凝土材料， 提高桥梁的承载能力和延性。
复合材料
利用纤维增强复合材料（FRP）的轻质、高强和抗 疲劳性能，对桥梁进行加固和修复。
阻尼器
利用阻尼器的能量吸收和耗散能力，降低地震对 桥梁的冲击。
新型抗震结构的优势与挑战
பைடு நூலகம்地震的分类
根据不同的分类标准，地震可以分为不同的类型。如根据震源深度，地震可分 为浅源地震、中源地震和深源地震；根据成因，地震可分为构造地震、火山地 震、塌陷地震和人工地震等。
地震波的传播
地震波的传播方式
地震波主要通过三种方式传播： 横波、纵波和面波。横波和纵波 是地球内部传播的体波，面波则 是在地表传播的波。
抗震设计的优化策略
加强关键部位
对桥梁的关键部位如桥墩 、支座等采取加强措施， 提高其抗震能力。
设置减震装置
在桥梁结构中设置减震支 座、阻尼器等减震装置， 减小地震对桥梁的冲击。
优化施工方法
采用合理的施工方法和技 术，确保桥梁结构的整体 性和稳定性，提高其抗震 性能。
地震对桥梁的影响
桥梁在地震中的反应
桥梁在地震中会受到不同程度的震动和位移，如果桥梁设计不合理或抗震能力不足，就可能发生损坏或倒塌。
桥梁抗震设计
为了减轻地震对桥梁的影响，需要进行抗震设计。抗震设计需要考虑桥梁的结构形式、材料、基础等因素，采取 有效的抗震措施，如加强桥梁的支撑结构、设置减震装置等。同时，还需要进行抗震性能评估和抗震加固等工作 。
以提高桥梁的整体抗震性能。
新型抗震材料的应用
高性能混凝土
采用高强度、高韧性、高耐久性的混凝土材料， 提高桥梁的承载能力和延性。
复合材料
利用纤维增强复合材料（FRP）的轻质、高强和抗 疲劳性能，对桥梁进行加固和修复。
阻尼器
利用阻尼器的能量吸收和耗散能力，降低地震对 桥梁的冲击。
新型抗震结构的优势与挑战
பைடு நூலகம்地震的分类
根据不同的分类标准，地震可以分为不同的类型。如根据震源深度，地震可分 为浅源地震、中源地震和深源地震；根据成因，地震可分为构造地震、火山地 震、塌陷地震和人工地震等。
地震波的传播
地震波的传播方式
地震波主要通过三种方式传播： 横波、纵波和面波。横波和纵波 是地球内部传播的体波，面波则 是在地表传播的波。
抗震设计的优化策略
加强关键部位
对桥梁的关键部位如桥墩 、支座等采取加强措施， 提高其抗震能力。
设置减震装置
在桥梁结构中设置减震支 座、阻尼器等减震装置， 减小地震对桥梁的冲击。
优化施工方法
采用合理的施工方法和技 术，确保桥梁结构的整体 性和稳定性，提高其抗震 性能。
桥梁抗震ppt课件
3. 计算等效单自由度{系Fe统rr}的等c c效orr 刚度和等效粘滞阻尼比；
4. 利用反应谱方法计算结构特征力效应和特征位移效应－需求分析；
5. 进行需求/能力比计算，评估结构的抗震性能。
精品课件
32
单振型反应谱法
反应谱的概念
根据D’Alembert原理，单自由度振子的振动方程可以表示为：
上述振动方程的m 解(可g 以y 用) 杜cy 哈美k（ y0 Duhay m e2 l）积y 分公2y式 来g 表示：
抗震设防标准制定原则
桥梁工程的抗震设防标准，即为如何确定“地震荷载”的 标准。荷载定得越大，即抗震设防标准要求越高，桥梁在 使用寿命期间为抗震设防需要投入的费用也越大。然而， 桥梁在使用寿命期间遭遇抗震设防标准所期望的地震总是 少数。这就是决策的矛盾点：一方面要求保证桥梁抗震安 全，另一方面又要适度投入抗震设防的费用，使投入费用 取得最好的效益 。
精品课件
33
单振型反应谱法
反应谱的概念
由于地震加速度是不规则的函数，上述积分公式难以直接求积， 一般要通过数值积分的办法来求得反应的时程曲线。对不同周期和阻 尼比的单自由度体系，在选定的地震加速度输入下，可以获得一系列
的相对位移y、相对速度 y 和绝对加速度 y 的反应时程曲线，并可从
中找到它们的最大值。以不同单自由度体系的周期Ti为横坐标，以不 同阻尼比C为参数．就能绘出最大相对位移、最大相对速度和最大绝对 加速度的谱曲线，分别称为相对位移反应谱、拟相对速度反应谱和拟 加速度反应谱(分别可简称为位移反应谱、速度反应谐和加速度反应谱)， 并用符号记为SD、PSV和PSA，这三条反应谱曲线合起来简称为反应谱。
称为动力放大系数，其值可以直接由标准化反应谱曲线确定。上
4. 利用反应谱方法计算结构特征力效应和特征位移效应－需求分析；
5. 进行需求/能力比计算，评估结构的抗震性能。
精品课件
32
单振型反应谱法
反应谱的概念
根据D’Alembert原理，单自由度振子的振动方程可以表示为：
上述振动方程的m 解(可g 以y 用) 杜cy 哈美k（ y0 Duhay m e2 l）积y 分公2y式 来g 表示：
抗震设防标准制定原则
桥梁工程的抗震设防标准，即为如何确定“地震荷载”的 标准。荷载定得越大，即抗震设防标准要求越高，桥梁在 使用寿命期间为抗震设防需要投入的费用也越大。然而， 桥梁在使用寿命期间遭遇抗震设防标准所期望的地震总是 少数。这就是决策的矛盾点：一方面要求保证桥梁抗震安 全，另一方面又要适度投入抗震设防的费用，使投入费用 取得最好的效益 。
精品课件
33
单振型反应谱法
反应谱的概念
由于地震加速度是不规则的函数，上述积分公式难以直接求积， 一般要通过数值积分的办法来求得反应的时程曲线。对不同周期和阻 尼比的单自由度体系，在选定的地震加速度输入下，可以获得一系列
的相对位移y、相对速度 y 和绝对加速度 y 的反应时程曲线，并可从
中找到它们的最大值。以不同单自由度体系的周期Ti为横坐标，以不 同阻尼比C为参数．就能绘出最大相对位移、最大相对速度和最大绝对 加速度的谱曲线，分别称为相对位移反应谱、拟相对速度反应谱和拟 加速度反应谱(分别可简称为位移反应谱、速度反应谐和加速度反应谱)， 并用符号记为SD、PSV和PSA，这三条反应谱曲线合起来简称为反应谱。
称为动力放大系数，其值可以直接由标准化反应谱曲线确定。上
王克海桥梁抗震的研究进展精品PPT课件
强度
位移
延性
经济效益
基于性能的抗震设计理论将 抗震设计的重点从“力”的 设计转换到将建筑物的整个 性能作为设计过程的一个控 制函数。
14
桥梁抗震加固技术及结构 振动控制的研究现状
15
移位（纵向、横向）
16
碰撞震害
17
支座震害
支座移位 活动支座脱落
支座自身构造破坏 锚固螺栓拔出、剪断
18
墩台震害
1999年台湾集集地震
2004年日本新澙地震
21
基础震害
桥梁基础破坏是国内外许多地震的重要震害现象之一。 大量震害资料表明：地基失效是桥梁基础产生震害的主要原因。 我国海城地震和唐山地震、日本新泻地震中，都有大量的地基 失效引起桥梁基础震害的实例。扩大基础的震害一般是由地基 失效引起的，常用的桩基础的震害，除了地基失效外，还有上 部结构传下来的惯性力引起的桩基剪切、弯曲破坏，还有桩基 设计不足引起的震害。
桩-土-结构动力相互作用分析模型
11
桥梁结构非线性问题
非线性问题可以分为三类：几何非线性问题、材料非线性问题以及 状态非线性。
在桥梁抗震分析中涉及到的非线性主要有： 几何非线性（梁-柱效应、大变形效应和缆索垂度）； 支座、伸缩缝、挡块、减隔震装置等边界及连接单元的非线性； 地基土体的非线性； 强震作用下，结构表现出的非线性行为，如碰撞、损伤等。
9
地基与结构的相互作用
研究内容归纳为：自由场地的地震反应、基础地震响应、土与结构 相互作用的计算模型及分析方法的研究。
地基与结构相互作用分析方法主要有直接法、子结构法和集中参数法。
地震动输入
直接法示意图
地震动输入
子结构法示意图
集中参数法示意图
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
桥梁抗震课件-PPT精品文档
日本帝国饭店
1968年帝国饭店被推到了，原因是 地基太浅而且设立在松散潮湿的土 壤里。莱特先生的设计本意是让建 筑物在泥土里滑行就像船只在海水 里漂浮一样，从而达到抗震的目的 。他的原理科学无误而开始被人采 用。1981年日本使用新的建筑细则 ，在建筑物的地基加上一个抗冲击 垫，当地基随地面移动时，建筑物 本身还可以保持平衡。看图:
赖特的构思
• 基地上表土24m厚度以下是18～21m的软土，这层土壤 似乎是上天的恩赐--它是减弱冲击波的最佳减震器。 • 那么为什么不将房屋浮在它上面呢?为什么不采取象军舰 浮在海面上那样，以软而薄的非常轻的结构来取代以尽可 能增加重量的办法所取得的刚度呢?而且为什么不把房屋 造成象双手相合手心向内手指交叉那样来顺应运动呢，以 便当变形消失后，就可恢复到其原先的位置呢?这是一种 在任何方向都可自由屈伸和反屈伸的弹性体结构。为付么 要与地震去硬拼?为什么不顺着它而以智取胜呢? • 这就是我如何抱着这些想法开始设计这座大厦的。
结构动力方程
• 结构动力方程可以写成：
• 式中，M、K、于地震作 用，，是地面运动加速度时 程；、，分别是结构的位移、 速度和加速度列阵。当结构处 于弹性振动状态，恢复力项Ku 为弹性；而当结构振动进入弹 塑性阶段，则恢复力项Ku也呈 非线性。为设置阻尼器附加阻 尼装置带来的阻尼力列阵；只 要处理正确，它总是会使运动 减小
• 此在地震荷载下，通过变形吸收一定的地 震能量，地震荷载消失后能恢复原状，因 此有极强的抗震性能。现存的比应县木塔 还早的唐代建筑五台山佛光寺大殿历经多 次大地震依然完好无损，傲然屹立至今
• 应县木塔的许多抗震构造其原理与现代建筑抗震理念相通或相同： • 抗震研究证明建筑物的平面形状越规整简单越抗震，应县木塔平面 呈八角形，达到了这个要求。 • 应县木塔底层有一圈外柱廊，每层柱子逐层内移，体形下大上小， 利于稳定，利于抗震。 • 应县木塔每层屋檐和平座下有密集的木作斗拱，皆是榫卯连接，能 起到柔性“减震器”的作用。 • 在木塔的每一暗层中，梁、柱、枋、斗拱、斜撑被牢固的连接成一 个网架圈，起到现代建筑中圈梁的作用。（抗震能力不强的砖石结构 建筑进行抗震加固时，在外墙部位加钢筋混凝土柱和圈梁，是抗震加 固通行作法，能大大提高抗震能力。） • 木塔底层有一周很厚的墙，把柱子包裹住,起到现代建筑中剪力墙的 作用,提高抗震能力。
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分析的必要性。 重视桥梁支座的作用及其设计，同时开发更有效的防止落
梁装置。
18
抗震修复与加固
措施之一：增加延性
19
抗震修复与加固
措施之二：减小地震力（隔震）
20
抗震修复与加固
措施之三：构造措施（防止落梁、缓冲、高阻尼化）
21
第二章 桥梁抗震设防标准
地震危险性分析
地震波 地震等级和地震烈度
24
地震等级和地震烈度
地震烈度
地震烈度是对某地受到地震作用后果的一种客观量度，它与 峰值加速度、速度和持续时间有关。最大烈度与地震大小或 震级的关系很模糊，几乎不存在什么关系。
我国于1992年6月公布施行的《中国地震烈度区划图（1990）》 所示的地震烈度值，系指在50年期限内，一般场地条件下， 可能遭遇超越概率为10％的烈度值。该烈度值称为地震基本 烈度。
5
桥梁震害现象
上部结构的破坏 支承连接件破坏 桥台、桥墩破坏 基础破坏
6
1995年日本阪神大地震桥梁震害
7
RC桥墩的主要破坏形式
弯曲破坏
剪切破坏
弯剪破坏
8
RC桥墩的弯曲与剪切破坏实例
弯曲破坏
剪切破坏
9
支座的破坏
固定支座的破坏
滑动支座的破坏
10
梁间连接装置的破坏
11
RC桩基的破坏
PT0 (I ) 1 exp[(I )T0 ]
式中，(I )为大于或等于给定值I的地震年平均发生率。
26
地震危险性分析和重现期
重现期
地震重现期是指一定场地大于或等于给定地震 特征值的地震重复出现的平均时间间隔。地震 重复周期T与年平均发生率互为倒数关系。
由于下部结构失效所致--下部结构失效，主 要指桥墩和桥台失效。由于墩台失效，其 支承的上部结构也将遭到严重的破坏。
由于软弱地基失效所致。
17
桥梁震害启示
桥梁抗震设防应采用性能设计原则。 桥梁抗震设计应同时考虑强度和延性，尤其注重提高桥梁
结构整体和钢筋混凝土桥墩的延性能力。 重视采用减隔震的设计技术，以提高桥梁的抗震性能。 对复杂桥梁（包括大跨度桥梁），强调进行空间动力时程
抗震设计中的抗震设防烈度，系指按国家批准权限审定作为 一个地区抗震设防依据的地震烈度，一般情况下可采用地震 基本烈度；对做过地震小区划的地区，可采用抗震主管部门 批准使用的地震参数，如设计地震动参数，设计反应谱曲线 等。
25
地震危险性分析和重现期
地震危险性分析
由于地震的发生和地震动的特性都不能精确地预测，所以， 必须在概率含义上推测工程可能受到的地震威胁或危险，这 就是地震危险性分析。
所谓地震超越概率，是指一定场地在未来一定时间内遭遇到 大于或等于给定地震特征值（如给定震级、烈度、地震动加 速度峰值等）的地震概率，常以年超越概率或设计基准期超 越概率表示。
特定场地未来遭遇到大于或等于给定值I的地震的年超越概率
P1(I ) 和设计基准期超越概率 PT0 (I ) ：
P1(I) 1 exp[(I)]
23
地震等级和地震烈度
地震等级
地震等级的一种普遍采用的量度是里氏震级。震级
与震源深度关系较为密切，并且由体波部分计算出
的震级经常被作为精确估计的震级。可是，从预报
角度来说，其结果又通常折算为等效的里氏等级。
释放的能量E与里氏震级M有如下普遍采用的关系
式：
，其中E单位为“尔格”。
ห้องสมุดไป่ตู้
里氏等级小于5级的地震很少引起严重的结构破坏， 尤其是当震源较深时。5～6级的地震能引起震中附 近地区的破坏。在6～7级地区，可能发生灾害的面 积更大。
地震危险性分析和重现期
抗震设防标准
抗震设防标准制定原则
桥梁抗震设防标准
22
地震波
地壳内的断裂缝，即为能量释放中心，也就是 所谓的震源。
震中即震源在地面的投影。震源深度为震源到 震中的垂直距离。震源距为地面某处到震源的 距离。
地面释放出来的能量以几种不同的波的形式传 播。发源于断裂区的“体波”，包括P波（疏密 波或初级波）和S波（剪切波或次级波）。P波 质点振动方向平行于波的传播方向；S波的质点 振动方向垂直于波的传播方向。
桥梁振动与抗震
——桥 梁 抗 震
1
桥梁工程系 轨道交通桥梁研究室
2
本课程教材及参考书
教材：
《桥梁抗震》范立础编著. 上海：同济大学出版社， 1997
参考书：
《桥梁抗震设计理论及应用》丛书（1、2、3、4册）范立础等著. 人民 交通出版社，2001年
中华人民共和国国家标准，铁路工程抗震设计规范(GBJ 111-87).北京： 中国计划出版社，1989
桩头开裂 桩土分离
液化引起的破坏
12
台湾921集集大地震桥梁震害
乌溪桥桥墩剪切破坏
13
台湾921集集大地震桥梁震害
稗丰桥因断层位移落梁
14
台湾921集集大地震桥梁震害
集鹿大桥（RC斜拉桥）的震害
15
台湾921集集大地震桥梁震害
拉索锚固端处破坏情况
16
桥梁震害成因
由于支承连接件失效所致--在地震中,如果 支承连接件不能承受上、下部结构的相对 位移，支承连接件就可能失效。
3
第一章 桥梁抗震概论
地震震害 桥梁震害现象 桥梁震害成因 桥梁震害启示
4
地震灾害
地震历来是严重危害人类的一大自
然灾害。尤其是最近的20余年，全
球发生了许多次大地震，其中多次
破坏性地震都集中在城市，造成了
非常惨重的生命财产损失。
1906年美国旧金山大地震（M8.3）、
1923年日本关东大地震（M8.2）、
中华人民共和国交通部部标准，公路工程抗震设计规范(JTJ 004-89). 北京：人民交通出版社，1990
中华人民共和国国家标准，建筑抗震设计规范(GB50011-2001).北京： 中国建筑工业出版社，2001
同济大学土木工程防灾国家重点实验室. 城市桥梁抗震设计规范（征求 意见稿）. 上海：2001
1960年智利南部大地震（M8.5）、
1964年美国阿拉斯加大地震
（M8.4）、1968年日本十胜冲大地
震（M8.0）、1976年中国唐山大地
震（M7.8）、1989年美国洛马·普里
埃塔地震（M7.0）、1994年美国诺 斯雷奇地震（M6.7）、1995年日本
1960年以来的重大地震灾害损失
阪神大地震（M7.2）。
梁装置。
18
抗震修复与加固
措施之一：增加延性
19
抗震修复与加固
措施之二：减小地震力（隔震）
20
抗震修复与加固
措施之三：构造措施（防止落梁、缓冲、高阻尼化）
21
第二章 桥梁抗震设防标准
地震危险性分析
地震波 地震等级和地震烈度
24
地震等级和地震烈度
地震烈度
地震烈度是对某地受到地震作用后果的一种客观量度，它与 峰值加速度、速度和持续时间有关。最大烈度与地震大小或 震级的关系很模糊，几乎不存在什么关系。
我国于1992年6月公布施行的《中国地震烈度区划图（1990）》 所示的地震烈度值，系指在50年期限内，一般场地条件下， 可能遭遇超越概率为10％的烈度值。该烈度值称为地震基本 烈度。
5
桥梁震害现象
上部结构的破坏 支承连接件破坏 桥台、桥墩破坏 基础破坏
6
1995年日本阪神大地震桥梁震害
7
RC桥墩的主要破坏形式
弯曲破坏
剪切破坏
弯剪破坏
8
RC桥墩的弯曲与剪切破坏实例
弯曲破坏
剪切破坏
9
支座的破坏
固定支座的破坏
滑动支座的破坏
10
梁间连接装置的破坏
11
RC桩基的破坏
PT0 (I ) 1 exp[(I )T0 ]
式中，(I )为大于或等于给定值I的地震年平均发生率。
26
地震危险性分析和重现期
重现期
地震重现期是指一定场地大于或等于给定地震 特征值的地震重复出现的平均时间间隔。地震 重复周期T与年平均发生率互为倒数关系。
由于下部结构失效所致--下部结构失效，主 要指桥墩和桥台失效。由于墩台失效，其 支承的上部结构也将遭到严重的破坏。
由于软弱地基失效所致。
17
桥梁震害启示
桥梁抗震设防应采用性能设计原则。 桥梁抗震设计应同时考虑强度和延性，尤其注重提高桥梁
结构整体和钢筋混凝土桥墩的延性能力。 重视采用减隔震的设计技术，以提高桥梁的抗震性能。 对复杂桥梁（包括大跨度桥梁），强调进行空间动力时程
抗震设计中的抗震设防烈度，系指按国家批准权限审定作为 一个地区抗震设防依据的地震烈度，一般情况下可采用地震 基本烈度；对做过地震小区划的地区，可采用抗震主管部门 批准使用的地震参数，如设计地震动参数，设计反应谱曲线 等。
25
地震危险性分析和重现期
地震危险性分析
由于地震的发生和地震动的特性都不能精确地预测，所以， 必须在概率含义上推测工程可能受到的地震威胁或危险，这 就是地震危险性分析。
所谓地震超越概率，是指一定场地在未来一定时间内遭遇到 大于或等于给定地震特征值（如给定震级、烈度、地震动加 速度峰值等）的地震概率，常以年超越概率或设计基准期超 越概率表示。
特定场地未来遭遇到大于或等于给定值I的地震的年超越概率
P1(I ) 和设计基准期超越概率 PT0 (I ) ：
P1(I) 1 exp[(I)]
23
地震等级和地震烈度
地震等级
地震等级的一种普遍采用的量度是里氏震级。震级
与震源深度关系较为密切，并且由体波部分计算出
的震级经常被作为精确估计的震级。可是，从预报
角度来说，其结果又通常折算为等效的里氏等级。
释放的能量E与里氏震级M有如下普遍采用的关系
式：
，其中E单位为“尔格”。
ห้องสมุดไป่ตู้
里氏等级小于5级的地震很少引起严重的结构破坏， 尤其是当震源较深时。5～6级的地震能引起震中附 近地区的破坏。在6～7级地区，可能发生灾害的面 积更大。
地震危险性分析和重现期
抗震设防标准
抗震设防标准制定原则
桥梁抗震设防标准
22
地震波
地壳内的断裂缝，即为能量释放中心，也就是 所谓的震源。
震中即震源在地面的投影。震源深度为震源到 震中的垂直距离。震源距为地面某处到震源的 距离。
地面释放出来的能量以几种不同的波的形式传 播。发源于断裂区的“体波”，包括P波（疏密 波或初级波）和S波（剪切波或次级波）。P波 质点振动方向平行于波的传播方向；S波的质点 振动方向垂直于波的传播方向。
桥梁振动与抗震
——桥 梁 抗 震
1
桥梁工程系 轨道交通桥梁研究室
2
本课程教材及参考书
教材：
《桥梁抗震》范立础编著. 上海：同济大学出版社， 1997
参考书：
《桥梁抗震设计理论及应用》丛书（1、2、3、4册）范立础等著. 人民 交通出版社，2001年
中华人民共和国国家标准，铁路工程抗震设计规范(GBJ 111-87).北京： 中国计划出版社，1989
桩头开裂 桩土分离
液化引起的破坏
12
台湾921集集大地震桥梁震害
乌溪桥桥墩剪切破坏
13
台湾921集集大地震桥梁震害
稗丰桥因断层位移落梁
14
台湾921集集大地震桥梁震害
集鹿大桥（RC斜拉桥）的震害
15
台湾921集集大地震桥梁震害
拉索锚固端处破坏情况
16
桥梁震害成因
由于支承连接件失效所致--在地震中,如果 支承连接件不能承受上、下部结构的相对 位移，支承连接件就可能失效。
3
第一章 桥梁抗震概论
地震震害 桥梁震害现象 桥梁震害成因 桥梁震害启示
4
地震灾害
地震历来是严重危害人类的一大自
然灾害。尤其是最近的20余年，全
球发生了许多次大地震，其中多次
破坏性地震都集中在城市，造成了
非常惨重的生命财产损失。
1906年美国旧金山大地震（M8.3）、
1923年日本关东大地震（M8.2）、
中华人民共和国交通部部标准，公路工程抗震设计规范(JTJ 004-89). 北京：人民交通出版社，1990
中华人民共和国国家标准，建筑抗震设计规范(GB50011-2001).北京： 中国建筑工业出版社，2001
同济大学土木工程防灾国家重点实验室. 城市桥梁抗震设计规范（征求 意见稿）. 上海：2001
1960年智利南部大地震（M8.5）、
1964年美国阿拉斯加大地震
（M8.4）、1968年日本十胜冲大地
震（M8.0）、1976年中国唐山大地
震（M7.8）、1989年美国洛马·普里
埃塔地震（M7.0）、1994年美国诺 斯雷奇地震（M6.7）、1995年日本
1960年以来的重大地震灾害损失
阪神大地震（M7.2）。