CJJ166-2011 城市桥梁抗震设计规范.pdf

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  • 2.1.2抗震设防标准

    衡量抗震设防要求的尺度,由地震基本烈度和城市桥梁使 能的重要性确定。

    作用在结构上的地震动,包括水平地震作用和竖向地震 作用。

    2.1.4 E1 地震作用

    石油化工标准规范范本2.1.5E2地震作用

    2.1.6地震作用效应seismic effec

    包括地震动峰值加速度、反应谱曲线特征周期、地震动持续 时间和拟合的人工地震时程。

    地震安全性评价是指针对建设工程场地及其地震环境,按照 工程的重要性和相应的设防风险水准,给出工程抗震设计参数以 及相关资料。

    2.1.9特征周期characteristicperioc

    2.1.9特征周期characteristicperiod

    抗震设计用的加速度反应谱曲线下降段起始点对应的周期 值,取决于地震环境和场地类别

    特大跨径桥梁抗震分析中,无其是时程分析中各个桥墩基础 处的地震动输人有所不同,反映了地震动场地的空间变异性。

    根据地震时场地土层的振动特性对场地所划分的类型,同类 场地具有相似的反应谱特征

    2. 1. 12 液化 liquefaction

    地震中覆盖土层内孔隙水压急剧上升,一时难以消散,导致 土体抗剪强度大大降低的现象。多发生在饱和粉细砂中,常伴随 喷水、冒砂以及构筑物沉陷、倾倒等现象。

    2.1.13抗震概念设计

    据地震灾害和工程经验等归纳的基本设计原则和设计思 行桥梁结构总体布置、确定细部构造的过程

    延性抗震设计时,允许发生塑性变形的构件。 2.1.15能力保护设计方法capacity protection design method 为保证在预期地震作用下,桥梁结构中的能力保护构件在弹 性范围工作,其抗弯能力应高于塑性铰区抗弯能力的设计方法。

    能力保护构件 capacity protected memben

    2.1.16能力保护构件

    采用能力保护设计方法设计的构件

    2. 1. 17 减隔震设计 seismic isolation design

    在桥梁上部结构和下部结构或基础之间设置减隔震系统,以 增大原结构体系阻尼和(或)周期,降低结构的地震反应和 (或)减小输入到上部结构的能量,达到预期的防震要求。

    restrainer

    为限制梁墩以及梁台间的相对位移而设计的构

    进行抗震反应分析时,考虑轴力作用和弯矩作用相互耦合

    2. 2. 1 作用和作用效应

    2 阻尼调整系数; Ce 液化抵抗系数; α 土层液化影响折减系数; KE 地基抗震容许承载力调整系数; KA 非地震条件下作用于台背的主动土压力系数; 墩身质量换算系数; Nep 盖染质量换算系数。

    do 液化土特征深度; ds—基础埋置深度; d。——标准贯人点深度; 上覆非液化土层厚度;

    dw 地下水位深度; Ief 截面有效抗弯惯性矩; S 箍筋间距; Zt 板式橡胶支座橡胶层总厚度; 6 斜交角; ? 曲线梁的圆心角。

    E. 混凝土的弹性模量; Gd 板式橡胶支座动剪变模量; [faE] 调整后的地基抗震承载力容许值; [fa] 修正后的地基承载力容许值; Ys 土的重力密度; Yw 水的重力密度; Ad 支座摩阻系数。

    2. 2. 5设计参数

    Elu 一纵筋的折减极限应变; n—轴压比。

    g 重力加速度; N1 土层实际标准贯锤击数; Ner 土层液化判别标准贯入锤击数临界值; T 结构自振周期; Tg 特征周期; 山 结构阻尼比。

    抗震设防分类和设防标准

    3.1.1城市桥梁应根据结构形式、在城市交通网络中位置的重 要性以及承担的交通量,按表 3.1.1分为甲、乙、丙和工四类,

    表3.1.1城市桥梁抗震设防分类

    3.1.2本规范采用两级抗震设防,在E1和E2地震作用下,各 类城市桥梁抗震设防标准应符合表3.1.2的规定,

    3.1.2本规范采用两级抗震设防,在E1和E2地震作用

    续表 3. 1. 2

    3.1.3地震基本烈度为6度及以上地区的城市桥梁,必 抗震设计。

    3.1.4各类城市桥梁的抗震措施,应符合下

    1甲类桥梁抗震措施,当地震基本烈度为6~8度时,应符 合本地区地震基本烈度提高一度的要求;当为9度时,应符合比 9度更高的要求。 2乙类和丙类桥梁抗震措施,一般情况下,当地震基本烈 度为6~8度时,应符合本地区地震基本烈度提高一度的要求; 当为9度时,应符合比9度更高的要求。 3丁类桥梁抗震措施均应符合本地区地震基本烈度的要求。

    3.2.1甲类桥梁所在地区遭受的E1和E2地震影响,应按地震 安全性评价确定,相应的E1和E2地震重现期分别为475年和 2500年。其他各类桥梁所在地区遭受的E1和E2地震影响,应 限据现行《中国地震动参数区划图》的地震动峰值加速度、地震 动反应谱特征周期以及本规范第3.2.2条规定的E1和E2地震 调整系数来表征。

    地震动峰值加速度,乘以表3.2.2中的E1和E2地震调整系数C,得到。表3.2.2各类桥梁E1和E2地震调整系数CE1地震作用E2地震作用抗震设防分类6度7 度8度9度6度7 度8度9度2. 22.0乙类0.610.610.610.611.55(2.05)(1.7)2.22.0丙类0.460.460.460. 461. 55(2.05)(1.7)丁类0.350. 350. 350.35注:括号内数值为相应于表1.0.3中括号内数值的地震调整系数。3.3抗震设计方法分类3. 3. 1甲类桥梁的抗震设计可参考本规范第10章给出的抗震设计原则进行设计。3.3.2乙、丙和丁类桥梁的抗震设计方法根据桥梁场地地震基本烈度和桥梁结构抗震设防分类,分为:A、B和C三类,并应符合下列规定:1A类:应进行E1和E2地震作用下的抗震分析和抗震验算,并应满足本章3.4节桥梁抗震体系以及相关构造和抗震措施的要求;2B类:应进行E1地震作用下的抗震分析和抗震验算,并应满足相关构造和抗震措施的要求;3C类:应满足相关构造和抗震措施的要求,不需进行抗震分析和抗震验算。3.3.3乙、丙和丁类桥梁的抗震设计方法应按表3.3.3选用。9

    表3.3.3桥梁抗展设计方法选用

    1有可靠和稳定传递地震作用到地基的途径; 2有效的位移约束,能可靠地控制结构地震位移,避免发 生落梁破坏; 3有明确、可靠、合理的地震能量耗散部位; 4应避免因部分结构构件的破坏而导致整个结构丧失抗震 能力或对重力荷载的承载能力。 3.4.2对采用A类抗震设计方法的桥梁,可采用的抗震体系有 以下两种类型: 1类型I:地震作用下,桥梁的塑性变形、耗能部位位于 桥墩,其中连续梁、简支梁单柱墩和双柱墩的耗能部位如图 3.4.2所示。 2类型Ⅱ:地震作用下,桥梁的耗能部位位于桥梁上、下 部连接构件(支座、耗能装置)。 3.4.3对采用抗震体系为类型I的桥梁,其盖梁、基础、支座 和墩柱抗剪的内力设计值应按能力保护设计方法计算,根据墩柱 塑性铰区域截面的超强弯矩确定。 3.4.4对采用板式橡胶支座的桥梁结构,如在地震作用下,支 座抗滑性能不满足本规范第7.2.2条和7.4.5条要求,应采用限 位装置,或应按本规范第9章的要求进行桥梁减隔震设计。 3.4.5地震作用下,如桥梁固定支座水平抗震能力不满足本规

    (a连续梁、简支梁单柱墩

    图3.4.2墩柱塑性铰区域 (图中:网代表塑性铰区域)

    间的剪力键,由剪力键承受支座所受地震水平力或按本规 章的要求进行桥梁减隔震设计。

    间的剪力键,由剪力键承受支座所受地震水平力或按本规范第9 章的要求进行桥梁减隔震设计。 3.4.6桥台不宜作为抵抗梁体地震惯性力的构件,桥台处宜采 用活动支座,桥台上的横向抗震挡块宜设计为在E2地震作用下 可以损伤。 3.4.7当采用A类抗震设计方法的桥梁抗震体系不满足本规范 第3.4.2条要求时,应进行专题论证,并必须要求结构在地震作 用下的抗震性能满足本规范表3.1.2的要求。

    用活动支座,桥台上的横向抗震挡块宜设计为在E2地震作 可以损伤

    对梁式桥,一联内桥墩的刚度比宜满足下列要求: 任意两桥墩刚度比: 1)桥面等宽:

    kimi ≥ 0.75 kimi

    中:、一一分别为第i和第i桥墩考虑支座、挡块或剪 键后计算出的组合刚度(含顺桥向和横桥向

    mi、m,一 分别为第i和第j桥墩墩顶等效的梁体质量。 5.2梁式桥(多联桥)相邻联的基本周期比宜满足下式:

    期相差较大的情况,宜采用以下方法调整一联内各墩刚度比或相 邻联周期比: 1顺桥向,宜在各墩顶设置合理剪切刚度的橡胶支座,来 调整各墩的等效刚度;

    2 改变墩柱尺寸或纵向配筋率。 3.5.4 双柱或多柱墩在横桥问地震作用下,进行盖梁抗震设计 时,应考虑盖梁可能会出现的正负弯矩交替作用

    4.1.1桥位选择应在工程地质勘察和专项的工程地质、水文地 质调查的基础上,按地质构造的活动性、边坡稳定性和场地的地 质条件等进行综合评价,应按表4.1.1查明对城市桥梁抗震有 利、不利和危险的地段,宜充分利用对抗震有利的地段

    1.1有利、不利和危险地段的划分

    注:严重不均勾地层系指岩性、土质、层厚、界面等在水平方向变化很大的地

    4.1.2选择桥梁场地时,应符合下列要求:

    1应根据工程需要,掌握地震活动情况、工程地质和地震 地质的有关资料,作出综合评价,使墩、台位置避开不利地段 当无法避开时,不宜在危险地段建造甲、乙和丙类桥梁; 2应避免或减轻在地震作用下因地基变形或地基失效对桥 梁工程造成的破坏。 标相三盖

    4.1.3桥梁工程场地土层剪切波速应按下列

    1甲类桥梁,应由工程场地地震安全性评价工作确定; 2乙和丙类桥梁,可通过现场实测确定。现场实测时,钻孔 数量应为:中桥不少于1个,大桥不少于2个,特大桥宜适当增加; 3丁类桥梁,当无实测剪切波速时,可根据岩土名称和性 伏按表4.1.3划分土的类型,并应结合当地的经验,在表4.1.3 的范围内估计各土层的剪切波速。

    表4.1.3土的类型划分和剪切波速范围

    :fk为由载荷试验等方法得到的地基承载力特征值(kPa),Us为岩土剪切波速。

    1当工程场地为单一场地土时,场地类别应与场地土类别 一致; 2当工程场地内为多层场地土时,应以土层等效剪切波速 和场地覆盖层厚度为定量标准。 4.1.5工程场地覆盖层厚度的确定,应符合下列要求: 1一般情况下,应按地面至剪切波速大于500m/s的坚硬 土层或岩层顶面的距离确定; 2当地面5m以下存在剪切波速大于相邻的上层土剪切波 速的2.5倍的土层,且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m/s

    时,可按地面至该土层面的距离确定; 3剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体,应视同周围 土层; 4土层中的火山岩硬夹层,应视为刚体,其厚度应从覆盖 土层中扣除。 4.1.6土层等效剪切波速应按下列公式计算:

    Use = dso /t (d;/si)

    土层等效剪切波速(m/s); 计算深度(m),取覆盖层厚度和20m两者的较 小值; 剪切波在地表与计算深度之间传播的时间(s); 计算深度范围内第i土层的厚度(m): 计算深度范围内土层的分层数; 计算深度范围内第i土层的剪切波速(m/s),宜 采用现场实测方法确定

    式中:V 土层等效剪切波速(m/s); d 计算深度(m),取覆盖层厚度和20m两者的较 小值; t 剪切波在地表与计算深度之间传播的时间(s); 计算深度范围内第i土层的厚度(m); 计算深度范围内土层的分层数; 计算深度范围内第i土层的剪切波速(m/s),宜 采用现场实测方法确定。 4.1.7工程场地类别,应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层 厚度划分为四类,并应符合表4.1.7的规定。当在场地范围内有 可靠的剪切波速和覆盖层厚度值且处于表4.1.7所列类别的分界 线附近时,允许按插值方法确定地震作用计算所用的特征周 期值。

    采用现场实测方法确定。 4.1.7工程场地类别,应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层 厚度划分为四类,并应符合表4.1.7的规定。当在场地范围内有 可靠的剪切波速和覆盖层厚度值且处于表4.1.7所列类别的分界 线附近时,允许按插值方法确定地震作用计算所用的特征周 期值。

    4.1.7工程场地类别,应根据土层等效剪切波速和场地

    表4.1.7工程场地类别划分

    4.1.8工程场地范围内分布有发震断裂时,应对断裂的工程影 响进行评价,当符合下列条件之一者,可不考虑发震断裂对桥梁 的错动影响: 1地震基本烈度小于8度; 2非全新世活动断裂; 3地震基本烈度为8度、9度地区的隐伏断裂,前第四纪 基岩以上的土层覆盖层厚度分别大于60m、90m; 4当不能满足上述条件时,宜避开主断裂带,其避让距离 宜按下列要求采用: 1)甲类桥梁应尽量避开主断裂,地震基本烈度为8度和 9度地区,其避开主断裂的距离为桥墩边缘至主断裂 带外缘分别不宜小于300m和500m; 2)乙、内及丁类桥梁宜采用跨径较小便于修复的结构: 3)当桥位无法避开发震断裂时,宜将全部墩台布置在断 层的同一盘(最好是下盘)上。

    4.2.1存在饱和砂土或饱和粉土(不含黄土)的地基,除6度 设防外,应进行液化判别;存在液化土层的地基,应根据桥梁的 抗震设防类别、地基的液化等级,结合具体情况采取相应的 措施。

    时,可初步判别为不液化或不考虑液化影响: 1地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前时,7、8度 时可判为不液化: 2粉土的黏粒(粒径小于0.005mm的颗粒)含量百分率, 7度、8度和9度分别不小于10、13和16时,可判为不液化土; 注:用于液化判别的黏粒含量系采用六偏磷酸钠作分散剂测定,采用 其他方法时应按有关规定换算。 3大然地基的桥梁,当上覆非液化土层厚度和地下水位深

    度符合下列条件之一时,可不考虑液化影响:

    式中:dw 地下水位深度(m),宜按桥梁使用期内年平均最 高水位采用,也可按近期内年最高水位采用; 上覆非液化土层厚度(m),计算时宜将淤泥和淤 泥质土层扣除; 基础埋置深度(m),不超过2m应采用2m d 液化土特征深度(m),可按表 4.2.2采用

    表4.2.2液化土特征深度(m)

    4.2.3当初步判别认为需进一步进行液化判别时,应采用标准 贯入试验判别法判别地面下15m深度范围内的液化;当采用栅 基或理深天于5m的基础时,尚应判别15m~20m范围内土的液 化。当饱和土标准贯人锤击数(未经杆长修正)小于液化判别标 准贯入锤击数临界值N.r时,应判为液化土。当有成熟经验时, 尚可采用其他判别方法。 在地面下15m深度范围内,液化判别标准贯入锤击数临界 值可按下式计算:

    在地面下15m~20m范围内,液化判别标准贯人锤击数临 界值可按下式计算:

    式中:Ncr 液化判别标准贯人锤击数临界值; N。一液化判别标准贯入锤击数基准值,应按表4.2.3 采用; d,一饱和土标准贯入点深度(m); 采用3。

    表4.2.3标准贯入锤击数基准值N

    :1特征周期分区根据场地位置在《中国地震动参数区划图》上查取。 2括号内数值用于设计基本地震动加速度为0.15g和0.30g的地区

    。4对存在液化土层的地基,应探明各液化土层的深度和厚 按下式计算液化指数,并按表4.2.4划分液化等级:

    20m,当该层中点深度不大于5m时应采用10,等 于20m时应采用零值,5m~20m时应按线性内插 法取值。

    表4.2.4液化等级

    4.2.5地基抗液化措施应根据桥梁的抗震设防类别、地基的液 化等级,结合具体情况综合确定。当液化土层较平坦且均匀时可 按表4.2.5选用抗液化措施,尚可考虑上部结构重力荷载对液化 危害的影响,根据液化震陷量的估计适当调整抗液化措施。

    表4.2.5抗液化措施

    全部消除地基液化沉陷的措施,应符合下列要求: 采用长桩基时抽样标准,桩端伸人液化深度以下稳定士土层中的长

    采用长桩基时,桩端伸人液化深度以下稳定士房

    度(不包括桩尖部分),应按计算确定; 2采用深基础时,基础底面应埋人液化深度以下的稳定土 层中,其深度不应小于2m; 3采用加密法(如振冲、振动加密、砂桩挤密、强夯等) 加固时,应处理至液化土层下界,且处理后土层的标准贯入锤击 数的实测值,应大于相应的临界值;加固后的复合地基的标准贯 入锤击数可按下式计算,并不应小于液化标准贯入锤击数的临 界值;

    Nom = Ns[1+>(p+1)

    3加强基础的整体性和刚性; 4减轻荷载,增强上部结构的整体刚度和均匀对称性,避 免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等

    地基抗震验算时,应采用地震作用效应与永久作用效应 地基抗震承载力容许值应按下式计算:

    [fae]= Ke[f.]

    式中:LfaE』 调整后的地基抗震承载力容许值: 地基抗震容许承载力调整系数,应按表4.3.2 取值; [fa] 修正后的地基承载力容许值,应按现行行业标 准《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63 采用。

    上海标准规范范本表4.3.2地基士抗震承载力调整系数

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