国内外桥梁抗震设计规范中规定的抗震设防水准 25页

国内外桥梁抗震设计规范中规定的抗震设防水准　　篇一：桥梁抗震设计规范现状　　桥梁抗震设计规范的现状（一）　　前言　　我国现行《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)在80年代中期开始修订，于1989年正式发行。随着我国90年代经济起飞，交通事业迅猛发展，特别是高速公路的兴建、跨越大江、大河的大跨桥梁、大型立交工程以及城市中大量高架桥的兴建．规范已大大不能适应．但是目前所有国内的桥梁设计，对抗震设计均在设计书上标明的参照规范即是《公路工程抗震设计规范》和《铁道工程抗震设计规范入近十年来，1989年美国LomaPrieta地震()，一个中等强度地震导致了桥梁的破坏，这一后果告诫人们现代城市交通网络中断的危害性。1994年美国Northridge地震(M6．7)，也是一个中等强度地震，造成洛杉矶市高速公路上多座桥梁崩坍，严重的交通中断造成巨大的经济损失．最近的日本Kobe地震()，同样是一个中等强度的地震，造成大量高速公路、高速铁路桥隧的破坏，使经济遭受巨大损失。如都以当时的币值为准，以上三次中等强度地震导致城市经济总损失分别为70、200、1500亿美元。 　　日本1995年限神地震后，对结构抗震的基本问题重新进行了大量的研究，并十分重视减振、耗能技术在结构抗震设计中的应用。桥梁、道路方面的抗震设计规范已经重新编写，并于1996年颁布实施：美国也相继在联邦公路局(FHWA)和加州交通部(CALTRANS)等的资助下开展了一系列的与桥梁抗震设计规范修订有关的研究工作，已经完成了ATC-18、ATC-32和ATC-40等研究报告和技术指南。与旧规范相比，新规范或指南无论在设计思想、设计手法、设计程序和构造细节上都有很大的变化和深入。相比之下我国现行《公路工程抗震设计规范》水准远落后于国外同类规范。若不进行改进，其后果必然是我国不少的桥梁工程将留下地震隐患。　　我国管理部门已经认织到上述问题。建设部已委托同济大学士木工程防灾国家重点实验室范立础主编新编的《城市桥梁抗展设计规范》，由北京、天津、上海等四家市政工程设计研究院参编；上海市建委抗震办公室也委托同济大学土木工程防展国家重点实验室主编《上海城市桥梁抗震设计规范》。同时，交通部也着手修订《公路工程抗震设计规范》。本文的任务是对目前各国的桥梁抗震设计规范的使用和研究现状进行介绍和比较，探讨我国桥梁抗震设计规范的修订中的一些主要问题.　　桥梁抗震设计的基本思想　　结构抗震设计的基本思想和设计准则是制定规范的最重要之(来自:小龙 文档网:国内外桥梁抗震设计规范中规定的抗震设防水准)处，它决定了抗震设计要达到的目标、采用的设计地震动水平和地震反应的计算方法。因此这里首先介绍世界几本主要的桥梁抗震设计规范的基本设计思想。　　当前主要地震国家桥梁抗震设计规范的基本思想和设计准则是：设计地震作用基本分为两个等级，都可归纳为功能设计地震和安全设计地震。虽然各规范使用的　　名词不同，但其思想是基本一致的：功能设计地震具有较大的发生概率、安全设计地震具有很小的发生概率。在功能设计地震作用下，桥梁结构只允许发生十分轻微的破坏，不影响正常的交通，不经修复也可以继续使用；在安全设计地震的作用下，允许桥梁结构发生较大的破坏，但不允许发生整体破坏，如倒塌、落梁，欧洲规范对此规定得最为清楚、具体。比较起来，我国公路工程抗震设计规范仍在使用烈度概念，关于抗震设计的指导思想对于桥梁来说过于笼统。　　各国桥梁抗震设计规范中虽然设定了两个水准，但在具体的设计程序上绝大多数仍坚持以安全设计地震为准的单一水平设计手法，并认为第一设计水准的要求自动满足。这种情况可能发生变化，ATC-32和日本即将出版的新的桥梁抗震设计规范都建议对两个设计地震动水准进行直接设计。这代表了桥梁结构抗震设计具体程序上的一个变动方问。　　桥梁抗震设计规范的现状（三）　　地震设计谱的阻尼修正 　　阻尼比是影响反应谱值一个重要参数。当结构阻尼比较小时，其变化会显著地改变反应谱值，从而影响结构所受地震力的大小。一般规范设计反应谱均以一个标准阻尼比值(通常取0．05)为基准，当结构主要振型的阻尼比偏离此标准值较多时，需要对设计反应谱进行修正。AASHTO、ATC-32、Caltrans和NZ规范不对反应谱进行阻尼修正，而EC-8、JAPAN和中国公路规范对设计谱进行阻尼修正。 　　实际上，规范反应谱是否需要进行阻尼调整与以下两件事有关：(1)所适用的结构。一般说来，不同材料建造的结构(如钢结构、混凝土结构)，阻尼特性相差很大。若规范适用的范围广，则阻尼调整是必需的；(2)控制结构反应的振型数。结构计算依赖于阻尼的假定，阻尼假定导致不同振型有不同的阻尼比。若结构的反应由多个振型控制，则可能要求对阻尼比进行修正。美国规范(如Caltrans规范)规定只适用于钢筋混凝土结构的普通桥梁，因此材料阻尼基本相同。同时，这些桥梁结构的抗震设计重点在桥墩和基础，其地震反应主要由第一阶振型控制，高振型的贡献很小，因此通常采用单自由度体系模型进行动力计算，这样就无需进行反应谱的阻尼调整。即使采用多自由度体系计算模型，由于地震反应主要由第一振型控制，高振型阻尼比的变化导致的反应谱的修正对反应的最后预测结果影响甚小、因此从实际意义上说，可以不对反应谱进行阻尼调整；(3)特殊的阻尼元件。结构减隔震设计方法已经和即将写入各国的桥梁抗震设计规范。减、隔震元件的阻尼特性显著不同于结构的材料阻尼特性。有两个原因，第一，减隔震装置产生的阻尼是集中阻尼，而材料阻尼是分布阻尼；第二，减、隔震装置的阻尼比通常远高于材料的阻尼比。这种情况下显然要对反应谱值进行合理的修正，但如何修正尚待研究。1997年7月出版的“Caltrans抗震设计准则”提出了一个修正方法，但只针对位移反应的计算结果进行修正。　　4．地震反应分析和计算方法　　各国桥梁抗震设计规范采用的地震反应分析方法列于表4。可以看到，目前规范计算地震反应的方法有四种，即等效静力法、线性动力法、非线性静力法和非线性动力法。其中等效静力法和弹性动力法是目前规范中广泛应用的方法。非弹性静力分析方法主要是用来确定结构的倒塌机制和能力。ATC-32和Caltrans于1999年出版的桥梁抗震设计准则中引入这一方法，将来可能有的规范引入这一方法。各国规范对非弹性动力法用于桥梁抗震设计一股只有定性的指导性条款，而没有实施细则。这一方面是由于非弹性问题过于复杂，另一方面工程师在掌握这一方法方面还需要一定的准备和培训时间，在我国的桥梁设计部门、越来越多的研究生加入设计队伍、使用复杂分析方法的问题会逐步得到解决。　　5．混凝土结构设计 　　国内外的公路桥梁绝大多数是钢筋混凝土结构，各国桥梁抗震设计规范也主要是针对这种桥梁结构编写的。表5列出了各国规范在钢筋混凝土构件设计方面的方法：　　可以看到．美、欧、新西兰规范对很多设计的细节问题都给出具体的设计方法和要求，日本规范虽未给出配筋等具体设计细节，但给出了详细的混凝土构件允许和极限能力的分析方法，此法可以考虑混凝土、主筋及箍筋等的作用。相比之下，我国现行的《公路工程抗震设计规范》在这方面十分不足，亟待补充和改进。　　6．约束和减隔震、耗能设计　　约束装置的设计和使用已经写入各国的桥梁抗震设计规范，我国现行的《公路工程抗震设计规范》也有这方面的条款，见表6。减、隔震和耗能技术则是在近几年才开始进入桥梁结构抗震设计规范的。美、日、欧、新西兰规范中部有详略不同的条文规定．我国现行的《公路工程抗震设计规范》没有这方面的条款，是需要补充的一个方面。减、隔震和耗能技术虽然已经有几十年的研究历史，但其应用还处于起步阶段，相应的技术法规还不完善。以往这一技术在桥梁上的应用实例尚不多。日本在阪神地震后，在桥梁修复、加加固中应用较多，但实际效果如何还有待考验。　　7．对我国城市桥梁抗震设计规范的建议 　　前面几节对我国与美、日、欧和新西兰等国的桥梁抗震设计规范进行了对比，总的来说，我国现行的《公路工程抗震设计规范》在设计思想、设计方法、构造措施和条文可执行性等方面显得落后许多。近十几年发生在世界各地的大地震给桥梁结构造成了重大破坏，同时也促进了桥梁抗震设计规范的修订工作。规范的修订主要参考了近十几年来的地震震害经验，同时借鉴了结构抗震研究领域的最新研究成果。概况起来，新规范的发展动向有以下几个方面：　　(1)抗震设防标准。这是桥梁结构抗震设计的最基本问题。过去的几十年的时间里，研究者和工程师都提出分级抗震设防的原则：即小震不坏；中震发生有限的结构或非结构构件的破坏；大震发生严重的结构和非结构构件的破坏，但不产生严重的人员伤亡；而在可能袭击工程场地最严重的地震作用下，结构不倒塌。这些基本的结构性能目标今天被大多数的设计规程所采用。但传统的作法是，只针对单一的地震作用水平进行结构的抗震设计。现在的问题是针对每一个目标都结出相应的具体设计程序。这样一来，就需要对目前实际上还是单一水准强度抗震设计原则进行修订，采用多水准、多设防目标和多阶段的抗震设计原则。 　　(2)延性和位移设计：传统的桥梁抗震设计采用强度设计方法，即使考虑到延性和位移，也是通过强度指标间接地实现。现在人们越来越认识到了位移在桥梁结构抗震设计中的重要性，很多研究者和工程师建议在抗震设计中直接使用位移为设计参数，这样就将形成多参数抗震设计方法：在这方面，各种非弹性反应谱的研究和应用工作一直在进行。一些建筑结构抗震设计指南和准则已经引入了位移设计的概念和方法。　　(3)减、隔震和耗能设计：桥梁结构减、隔震和耗能技术经过数十年的研究和开发后，已经逐渐进入实用阶段。未来桥梁结构的抗震设计规范应对这些技术在桥梁抗震设计中的应用作出具体、细致的规定。实际上，日、美、欧、新西兰等主要地震国家的桥梁抗震设计规范已经引入相应的条款，我国新的《城市桥梁抗震设计规范》和即将修订的《公路工程抗震设计规范》也应有相应的章节规范这一技术的使用。应当注意，这一技术对桥梁的实际减震效果虽有少量的验证，但其减震规律变化和经济合理性都有待深入论证。　　(4)构造细节。桥梁结构抗震设计中的许多问题目前还不能完全通过定量化方法加以解决。因此根据震害经验、概念设计和定性研究的结果提出构造细节方面的要求，对保证桥梁结构的抗震安全十分重要。美、欧等国家的桥梁结构抗震设计规范和准则都已十分重视这一点。我国现行的《公路工程抗震设计规范》在这方面明显不足，新编的《城市桥梁抗震设计规范》将特别注意这方面的问题。 　　(5)桥梁结构基础抗震设计。从历次大地震震害可以看出，基础破坏是导致桥梁结构地震破坏的主要原因之一。由于困难大，我国现行《公路工程抗震设计规范》以若干定性的条款，从工程选址方面加以考虑。今后应重视基础本身的抗震设计，特别是对于桩基础等。这方面，美国的桥梁抗震设计规范和准则规定得比较详细，是我们应当学习之处。基于阪神地震的经验，地震后桥梁上部结构的修复和重建都比下部基础经济和省时、省力，因此桥梁基础的抗震能力的要求应比桥墩高。　　(6)规范条文的可操作性。　　8．结语　　首先对世界主要桥梁结构抗震设计规范的现状进行了较为详细的对比，指出了我国现行《公路工程抗震设计规范》中存在的一些缺点。同时还对国际上桥梁结构抗震设计规范的发展动向进行了总结，提出了编制我国新《城市桥梁抗震设计规范》的一些总的意见。观点和结论均是个人见解，文中的遗漏和错误之处，同行批评和指正。　　日本桥梁抗震设计规范　　新公路桥梁抗震设计细则讲解　　现行桥梁抗震设计规范对超长多跨连续梁桥的适用性分析　　篇二：国内外桥梁抗震设计规范发展概况　　摘要以对比欧洲桥梁杭震设计规范与公路工程杭震设计规范的方式 ,就欧洲桥梁杭震设计规范的应用范围、基本要求、依照标准、地震作用、分析方法、延性与隔震设计方法等方面作简单介绍.对我国会路桥梁杭震规范发展方向进行了探讨,并提出延性与隔震设计方法应是桥梁杭震设计的主要方法. 　　结构的抗震设防原则是指工程结构进行抗震设防的总原则和总目。虽然各种规范对抗震设防原则的描述较为笼统，但其总的原则不外乎三个方面:减轻结构震害，保护生命安全，降低经济损失。虽然这三者是彼此相关的，但却不是等同的，制定规范时既可以侧重其中某一个方面，也可以三者兼顾。如传统的规范以保证人的生命安全为第一目标，往往只注重主体结构的抗震性能，而忽略了附属设施与次要构件的抗震性能，有时也可能造成重大的生命财产损失。而新的基于性能的抗震设计思想则更注重结构全面的抗震性能，在保护生命安全的同时致力于将经济损失也控制在预期范围之内。从工程抗震的角度来说，可以采用地震作用下结构或构件的各种力学反应量来进行描述，‘如力、应力、应变、位移、速度、加速度等，或者采用结构与构件在地震作用下的破坏程度进行描述，如完好、轻微损伤、中等损伤、严重损伤、倒塌等定性描述，也可以采用地震作用下因结构损坏所造成后果(人员伤亡、直接经济损失、间接经济损失)的大小来进行描述。各种描述方法所反映的往往只能是抗震性能的某一个方面，但彼此总是相关的。同时，考虑到地震作用巨大的不确定性，以及结构响应和人们社会经济活动上的不确定性，上述各种描述方式均可建立在概率的基础上，于是又可根据各种反应量或破坏程度出现概率的大小对抗震性能进行描述，譬如，可以认为同一地震环境下“倒塌”概率小的结构比“倒塌”概率大的结构抗震性能要好。抗震性能水准是为工程抗震需要而对工程结构抗震性能所进行的人为的等级划分。由于描述抗震性能的多角度性，导致对抗震性能水准的划分标准并不唯一。规范中选用何种抗震性能描述和进行抗震性能水准划分，与编制规范的基本原则有关。虽然传统抗震设计规范的原则以保证人的生命安全为主要目标，但最终实际上转化为以主体结构的破坏程度为划分依据，即主体结构的“不坏”、“可修”、“不倒”等。然而，20世纪末期的几次大地震中，尽管由于结构破坏导致的人员伤亡都大幅度降低，但所产生的经济损夫却达到令人难以承受的程度。因此，人们逐渐将地震作用下结构履行预定功能的程度纳入抗震性能水准划分的的依据。可见，性能水准的划分方式与设防目标有密切的关系。设防目标不同，划分抗震性能的角度也不一样。　　近几年来，随着我国经济的加速发展,大、中型桥梁,特别是斜拉桥的建设发展迅猛,同时使用的混凝土强度也在不断增加,城市高架桥梁朝着轻型美观发展,因此对公路桥梁抗震规范的试用范围提出了更高的要求。 　　另一方面对于即使满足规范适用范围内的跨径不超过150m的钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥、钢筋混凝土拱桥的抗震设计,要满足总则第103条的规定,在实践操作上也是难以实施的,这是因为我国目前实行的规范,采用了与延性有关的综合影响系数值进行地震荷载的折减后,只进行极限状态的抗震强度和稳定性验算,而没有进行极限位移或延性的验算.　　我国的公路规范虽然针对橡胶支座桥梁提出了地震荷载的设计计算公式，但对于提高桥梁的抗震性能,从隔震的概念来看，还缺少必要的规定和设计方法。　　本文将以对比的方式简要介绍欧洲桥梁抗震规范(以下简称欧规)并探讨我国公路桥梁抗震规范(以下简称部规)的发展。　　1欧规与部规的基本比较　　11主要应用范围　　欧规主要应用于由桥台或桥墩的弯曲来抵抗水平地震作用的抗震设计；　　它包括竖向或接近竖向桥墩系统支承的桥梁上部结构，也可以应用于拱桥、斜拉桥等。　　部规适用于跨径不超过150m的钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥、圬工或钢筋混凝土拱桥的抗震设计。　　12基本要求 　　欧规:　　极限状态:在发生设计地震后，桥梁将仍保持它结构整体性并且仍具有足够的抗力，但桥梁的一些部件允许相当程度的损坏，以保证结构能维持紧迫的交通需要。　　工作限状态:在桥梁的设计年限内经历常遇地震后,设计用于耗能的部件应当仅产生次要破坏，能维持正常交通或抢修后即可恢复交通。　　部规:　　在发生与之相当的基本烈度地震影响时,保证位于抗震危险地段桥梁不发生严重破坏。　　13依照标准　　.欧规:　　进行强度验算和能力设计(通过使用专门的耗能装置或弯曲塑性铰的变形耗能)　　.　　部规:　　进行抗震强度和稳定性验算。　　14地震作用:　　.欧规定义地震作用考虑以下两个方面:　　(l)在一点的地震运动特征;　　(2)空间变化的地震运动特征, 　　并指出在下列两种情况下考虑地震运动的空间变化，桥梁大于200m并且有地质上的不连续或明显的不同地貌特征，桥长大于600m　　.　　部规规定,　　计算桥梁地震荷载时,应分别考虑顺桥和横桥两个方向的水平地震荷载.　　对于位于基本烈度为9度区的大跨径悬臂梁桥,　　还应考虑上、下两个方向竖向地震荷载和水平地震荷载的不利组合。　　15分析方法　　欧规侧重分析模型,包括自由度的选择、质量的确定、单元刚度、土的模型、扭转作用以及线性分析的性能乘子的确定等;。　　分析方法,即阐述反应谱法，基本模态法,功率谱法,线性及非线性时域分析等方法及其应用条件范围。　　部规则侧重于地震荷载的计算公式表达。　　16延性抗震设计　　欧规直接给出延性定义,弹性反应的地震力通过反应延性的性能系数来折减,并通过具体的力学上的最低含箍率来保证结构或构件的延性，设计采用强度验算和位移控制。　　部规没有直接定义延性的影响,通过定义综合影响系数值反映延性并对地震反应进行折减。 　　2欧洲桥梁抗震规范中的延性与隔震设计方法　　延性及隔震是现代桥梁抗震的重要手段与方法,在这方面欧规与部规存在较大差别.有关延性部分部规仅通过主要反映延性因素的综合影响系数来体现，没有考虑轴力的影响和箍筋的约束作用,只是在构造措施上给出规定，即规定8度区柱式桥墩和排架桩墩加密区段，箍筋配置应符合圆形截面应采用螺旋式箍筋，其间距不大于10cm,箍筋直径不小于8mm，矩形截面的最小含箍率Pmin,顺桥向和横桥向均为0。3%”。有关隔震方面根本没有从设计概念、设计方法上来阐述，至多在抗震措施中有所涉及，也只不过是作为一种安全储备而已，显然这是很不够的。　　以下将简要介绍欧规有关延性与隔震设计中的主要内容.　　欧规除直接给出延性定义和位移控制的设计方法外，为确保塑性铰区域的曲率或转动延性，箍筋的数量根据力学上的含箍率来定义。　　目前规范常用的方法是等效线性动力分析.性能系数反映结构的延性，用来修改线性分析的结果，一般认为是合理的.桥梁结构的性能系数q是根据在地震作用下延性水平来确 定，如附图所示.根据结构是延性的、有限延性的、基本上是弹性的来给出桥梁部件性能系数的最大值，并说明表中q系数只有当轴压力比不超过时有效。欧规有关隔震有专门一章的内容，目的是为设计工程师提供一整套如何应用隔震概念进行隔震设计的规则，其内容包括设计范围，设计地震作用，分析方法，隔震系统与结构的模拟，桥梁结构和隔震系统的验算.最后用专门一节来描述桥梁橡胶支座的一般要求、总的设计剪切应变和支座本身的设计标准。　　3我国公路桥梁抗震规范发展方向的探讨　　通过比较欧洲桥梁抗震规范与我国公路桥梁抗震规范，尽管形式和内容有较大差别，但　　目的和要求是一致的，为了进一步完善我国公路桥梁抗震规范，在以下几方面我们仍要做些研究工作.　　桥梁抗震设计规范的范围应有所扩大　　随着我国公路桥梁的迅速发展，特别是大、中型的斜拉桥、高速公路或环线高架的异型长桥的发展急需要有抗震设计规范.至少应有抗震设计指南，如地震作用，结构质量，刚度模　　拟，分析方法，荷载组合以及避免脆性破坏的抗震要求与措施.　　延性与隔震应作为抗震设计的主要方法与依据　　(1)综合影响系数Cz应进一步发展与完善.综合影响系数的出现是为了体现地震问题　　的不确定因素和复杂性，在一定的误差范围内，用C系数来折减线性分析的结果是合理的. 应当指出，C系数主要是来源于结构的延性，但混凝土结构的延性与混凝土材料的标号以及轴力水平关系极大，特别是高强混凝土材料的应用.另外也一定要有产生塑性铰的条件并且要考虑到是否可修复.因此，我国公路桥梁抗震规范中的Cz要进一步做些研究工作.　　(2)要保证桥梁在设计基本烈度地震影响时不发生严重破坏，对位移控制一定要有具体的规定.　　保证桥梁在设计基本烈度地震影响时不发生严重破坏，通常采用的方法是延性抗震或　　者减、隔震.除了使结构要有足够的延性性能和减震、隔震装置具有减隔震效能外，从规范的　　角度一定要保证其方法的有效性，除了采用强度稳定等必要的检验外，还必须采用位移控制.对于中、小桥梁特别是梁式桥可以给出一些分项公式，对于大、中桥(如斜拉桥)可以给出一些　　指导性原则.　　(3)延性与隔震设计应是桥梁抗震的主要方法，除了在规范的一些系数、公式中体现延　　性与隔震外，要使设计工程师们懂得在怎样的条件下采用延性设计或隔震设计，才更有效，不致于盲目套用公式.这就必须在场地条件、结构形式、分析方法中加以说明与指导. 　　一些细节问题需要调整　　通过箍筋的约束作用提高混凝土的强度与延性已在世界范围内被人们所接受.在欧洲规范、美国规范、新西兰规范中都有详尽的反映.我们的桥梁抗震规范相对来说表现得不够，仅规定%的最小含箍率是远远不够的。　　有关桥梁橡胶支座的动力性能，特别是板式橡胶支座的静动力剪切模量，滑板支座的静、动力摩擦系数，作者近十年来对许多厂家的产品作了大量的试验，如动剪切模量在橡胶层剪切角正切值为一条件下为850一1100kN/mZ，欧洲桥梁抗震规范建议为1000kN/mZ，而我们的桥梁抗震规范建议为1200kN/mZ偏高。　　桥梁抗震设计规范采用计算机软件支持是规范的发展趋势　　从欧洲桥梁抗震规范来看，它侧重于荷载的描述，结构刚度、质量的描述，计算方法的介绍和使用条件，荷载组合方法等，而我们的桥梁抗震规范更侧重于计算方法的公式化。随着我国桥梁抗震规范适用范围的扩大，对于多数情况采用公式化可能是有困难，研究编写一整套适用于桥梁抗震设计的规范化程序，将是规范发展的需求与趋势。　　4结论　　桥梁的发展对抗震设计的要求日趋提高.我国公路桥梁抗震规范与欧洲桥梁抗震规范 　　还存在相当差距，因此有必要作些修订.特别是在延性与隔震设计的有关规定与方法方面，我们还需做大量的工作.另外在大、中型桥梁的抗震指南以及桥梁抗震设计规范的计算机软件化方面，我们应加紧着手研究。　　篇三：第二章桥梁抗震设计基本要求　　第二章桥梁抗震设计基本要求　　主要内容：桥梁抗震设计基本原则、桥梁抗震设计流程，桥梁抗震设防标准、地　　震动输入的选择、桥梁抗震概念设计。　　基本要求：掌握桥梁抗震设计基本原则、理解和掌握桥梁抗震设防标准、掌握地　　震动输入的选择要求、掌握桥梁抗震概念设计基本原则。　　重点：桥梁抗震设防标准的确定、地震动输入的选择和桥梁抗震概念设计。难点：桥梁抗震设防标准的确定。　　最近二三十年来，全球发生的对此破坏性地震造成了非常惨重的生命财产损失。一个很重要的原因是，桥梁工程在地震中遭到了严重破坏，切断了震区交通生命线，造成救灾工作的巨大困难，使次生灾害加重，从而导致了巨大的经济损失。 　　多次破坏性地震一再显示了桥梁工程遭到破坏的严重后果，也一再显示了桥梁工程进行正确抗震设计的重要性。自从1976年唐山地震以后，我国的桥梁抗震工作也日益受到重视。最近几年来，我国的《铁路工程抗震设计规范》、《公路桥梁抗震设计细则》以及《城市桥梁抗震设计规范》先后得到了修订或编制完成。这些规范引入了新的桥梁抗震设计理念，完善了相应的抗震设计方法，是我国桥梁设计的依据。　　抗震设防标准及设防目标（课件）　　抗震设防标准　　工程抗震设防标准是指根据地震动背景，为保证工程结构在寿命期内的地震损失（经济损失及人员损失）不超过规定的水平或社会可接受的水平，规定工程结构必须具备的抗震能力。因此，抗震设防标准是工程项目进行抗震设计的准则，也是工程抗震设计中需要解决的首要问题。　　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：抗震设计、保证施工质量与合理的维护保养。其中，抗震设计要遵从一定的标准，这就是抗震设防标准。它包括抗震设防目标、工程设防类别、设防地震和场地选　　择等内容。 　　抗震设防标准是科学性和政策性（或社会性）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，是的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。随着科学技术的进步和国民经济地发展，以及人们放在意识的加强，抗震设防标准也在逐渐提高。　　抗震设防标准——工程设防类别　　系指根据工程结构遭遇地震破坏后可能产生的经济损失和社会影响程度，以及在抗震救灾中的作用，对其所做的抗震重要性类别划分。一般分为四类，也有的行业工程分为二类或三类。　　抗震设防标准——设防地震　　系指针对不同重要性类别的工程，采用特定安全水准的地震作用强度，常以一定概率水平下的地震烈度或地震动参数来表达。在现行的多种抗震设计规范中称为“设防烈度”。　　抗震设防标准——抗震设防目标　　系指工程结构通过抗震设计所达到的宏观抗震目标。设防目标同设计方法有关。比如，对于建筑来说是三级设防，其目标可简述为“小震不坏、中震可修、大震不倒”。　　抗震设防标准——场地选择 　　系指在地震区选择建设场地时，宜选择有利地段，避开不利地段，当无法避开时应采取适当的抗震措施。这是经济合理的抗震设防前提，往往比其他抗震措施的作用还大。因为，地震对建设工程的破坏，除地震动引起工程结构的破坏外，还有场地条件的因素，诸如地震引起的地表错动与地裂，地基土的不均匀沉陷，滑坡和粉、砂土液化等。对有利，不利和危险地段的划分，应按地震活动性、构造活动性，边坡稳定性和场地地基条件等进行综合评定。　　桥梁工程的抗震设防，既要使震前用于抗震设防的经济投入不超过我国当前的经济能力，又要使地震中经过抗震设计的桥梁的破坏程度限制在人们可以承受的范围内。换言之，需要在经济和安全之间进行合理平衡，这是桥梁抗震设防的　　合理安全度原则。　　抗震设防标准是衡量抗震设防要求高低的尺度，由抗震设防烈度或设计地震动参数及桥梁抗震设防类别确定。抗震设防烈度是按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。设防参数是指考虑工程抗震设防时，采用哪种物理量（参数）来进行工程设防。国内外常用的参数为烈度和地震动参数两种。我国颁布了《中国地震动参数区划图》规定的基本烈度，一般情况下，取50年内超越概率10%的地震烈度。对桥址已作过地震安全性评价的桥梁，应按批准的抗震设防烈度或设计地震动参数进行抗震设防。　　抗震设防目标 　　总目标　　通过抗震设防，减轻公路桥梁的地震破坏，保证人民生命财产安全，减少经济损失，更好地发挥公路交通网在抗震救灾中的作用。具体具体通过“两水准”的抗震设防要求和“两阶段”的抗震设计方法实现。　　“两水准”抗震设防目标　　近几十年来，美国、日本及我国等国家的地震工程专家先后提出了分类设防的抗震设计思想，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。这一抗震设计思想表示为以下三个要求：在小震（多遇地震）作用下，结构物不许修理，仍可正常使用；在中震（偶遇地震）作用下，结构物无重大损坏，经修复后仍可继续使用；在大震（罕遇地震）作用下，结构物可能产生重大破坏，但不致倒塌。　　我国《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02—01—XX）以及《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166—XX）分别两个等级的地震动参数：E1地震作用和E2地震作用，进行两个阶段的抗震设计；即：当遭受E1地震作用时，一般不受损坏或不需修理可继续使用。当遭受E2地震作用时，应保证不致倒塌或产生严重结构损坏，经临时加固后可供维持应急交通使用。　　表1各设防类别桥梁的抗震设防目标　　“两阶段”的抗震设计方法 　　我国《建筑抗震设计规范》（GB50011—XX）就是采用三水准设防、两阶段设计方法：第一阶段设计取第一水准的地震动参数计算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应，进行构件截面的承载力验算，即采用弹性抗震设计，对部分构件进行承载力设计。；第二阶段设计取第三水准的地震动参数进行结构薄弱部位的弹塑性层间变形验算，并采取相应的构造措施，即采用延性抗震设计方法，并引入能力保护设计原则。　　桥梁工程抗震设计流程　　桥梁工程在其使用期内，要承受多种作用的影响，包括永久作用、可变作用和偶然作用三大类。地震是桥梁工程的一种偶然作用，在试用期内不一定会出现，但一旦出现，对结构的影响很大。桥梁工程必须首先确保运行功能，即满足永久作用和可变作用的要求，这是静力设计的目标。其次。保证桥梁工程在地震下的安全性也非常重要，因此要进行抗震设计。目前，桥梁工程的抗震设计一般配合静力设计进行，并贯穿桥梁结构设计的全过程。 　　与静力设计一样，桥梁工程的抗震设计也是一项综合性的工作。桥梁抗震设计的任务，是选择合理的结构形式，并为结构提供较强的抗震能力。具体来说，要正确选择能够有效地抵抗地震作用的结构形式，合理地分配结构的刚度、质量和阻尼等的分布，并正确估计地震可能对结构造成的破坏，以便通过结构、构造和其他抗震措施，使损失控制在限定的范围内。　　桥梁工程的抗震设计过程一般包括七个步骤，即抗震设防标准选定、地震输入选择、抗震概念设计、延性抗震设计（或减隔震设计）、地震反应分析、抗震性能验算以及抗震措施选择，如图所示。　　其中，虚框中的部分工作量最大，也最为复杂。如果采用两级设防的抗震设计思想，虚框中的地震反应分析和抗震验算就要做两次循环，即对应于每一个设防水准，进行一次地震反应分析，并进行相应的抗震性能验算，直到结构的抗震性能满足要求。　　地震作用及作用效应组合（反应谱、地震动时程，介绍桥梁场地地震安全性评价（P41），建筑抗震设计规范及课本，叶爱君，课件）