GB50909-2014城市轨道交通结构抗震设计规范.pdf
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1.0.1 为了在城市轨道交通结构抗震设计中贯彻执行国家的技术经济政策,做到安全、适用、经济,保证质量﹐制定本规范。
1.0.2 本规范适用于新建、改建城市轨道交通结构的抗震设计。1.0.3 抗震设防地区的城市轨道交通结构必须进行抗震设计。
1.0.4 抗震设防采用的地震动参数应按现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB 18306执行;已进行工程场地地震安全性评价的,应按审批结果取值。
1.0.5 城市轨道交通结构抗震设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。为防止桥梁支座损伤所引起的墩梁间的相对大位移 构造装置。
2.1.8多点反应谱法
trum method
拉伸强度测试标准2.1.9弹塑性反应谱法
根据结构的等效周期和服地震加速度,利用弹塑性反应谱 算结构的地震反应的分析方法。
以场地土层地震动相对位移为主要因素确定地震作用,对地 下结构物进行抗震计算的方法。
2.1.11反应加速度法
用场地土层地震动加速度确定地震作用,施加于地下结构及 周围土体,对地下结构物进行抗震计算的方法。
a 梁端的支承长度: ah 桥墩(台)顶端反应绝对加速度最大值: a;一 第i层土单元水平有效惯性加速度; amax 地表水平向设计地震动峰值加速度; amaxl Ⅱ类场地设计地震动峰值加速度值: Ce 土层液化影响折减系数; d一覆盖土层厚度,土层沿隧道与地下车站纵向的计算长 度,承台质心处的地震反应位移,地基弹簧影响长度; do一一计算深度,液化土特征深度; db基础埋置深度; d。——承台质心处的设计容许位移; deg——结构整体屈服点对应的水平位移; d:—计算深度范围内第i层土的厚度,i点所代表的土层厚 度; d。一饱和土标准贯人点深度; d一上覆盖非液化土层厚度; dw 地下水位深度: f一一 深宽修正后的地基承载力特征值; 调整后的地基承载力; 由荷载试验等方法得到的地基承载力特征值; f 结构单元上作用的惯性力: 结构整体屈服点对应的水平荷载;
B一 结构底部深度2B处的目由土层地震反应位移; ()一 深度之处相对于结构底部的自由土层相对位移; max一 地表水平向设计地震动峰值位移: 一I类场地设计地震动峰值位移; ; 地下结构顶底板位置处自由土层发生最大相对位移的 刻,自由土层对应于结构i单元位置处的加速度: 一 岩土等效剪切波速; Use 场地土层等效剪切波速; Vsi 计算深度范围内第2层土的剪切波速: 构件达到截面等效屈服弯矩时的剪力; Vd 混凝土设计剪切抗力; Vsd 钢骨设计剪切抗力: wd 钢筋设计剪切抗力; Vyd 设计剪切抗力; W一隧道横向平均宽度或直径: W.i土层单位土层厚度的层位影响权函数值,支座所分担 到的水平惯性力所对应的上部结构重量; 构件性能等级系数; 场地设计地震动加速度反应谱动力放大系数最大值; 一一下降段的衰减指数; YRE 承载力抗震修正系数; 8一 第i个墩顶处轨顶面位移; 地基抗震承载力调整系数: 隧道与地下车站结构顶板单位面积上作用的剪力; TB 隧道与地下车站结构底板单位面积上作用的剪力; 隧道与地下车站结构侧壁单位面积上作用的剪力; 阻尼调整系数; 7m 一与设防地震动加速度反应谱特征周期分区相关的调整 系数;
3.1.1城市轨道交通结构应划分为标准设防类、重点设防类、特
1.1城市轨道交通结构应划分为标准设防类、重点设防类、特 设防类三个抗震设防类别,
1标准设防类:除特殊设防类、重点设防类以外的其他轨道 交通结构; 2重点设防类:除特殊设防类以外的高架区间结构、高架车 站主体结构、区间隧道结构和地下车站主体结构: 3特殊设防类:在城市轨道交通网络中占据关键地位、承担 交通量大的大跨度桥梁和车站的主体结构。 3.1.3抗震设防地震动峰值加速度与抗震设防地震动分档和抗 震设防烈度之间对应关系应符合表3.1.3的规定。
表3.1.3抗震设防地震动峰值加速度与抗震设防地震动 分档和抗慧设防烈度之间对应关系
表3.1.3抗震设防地震动峰值加速度与抗震设防地震动 分档和抗设防烈度之简间对应关系
注:表中的g为重力加速度
1标准设防类:抗展措施应按本地区抗震设防烈度确定;地 震作用应按现行国家标准《中国地麓动参数区划图》GB18306规 定的本地区抗麗设防要求确定;
3.2.3构件、基础和支座的性能等级与结构抗震性能的关系应符 合下列规定:
合下列规定: 1性能要求I:构件,基础和支座的性能等级要求应为1; 21 性能要求Ⅱ:构件,基础的性能等级要求不应低于2; 3 性能要求I:构件、基础的性能等级要求不应低于3; 4对于性能要求1或I,下部具有较好延性的结构,支座的 性能等级要求可为1;下部延性较差的结构,支座的性能等级要求 可为2
3.2.4城市轨道交通结构的抗性能要求不应低于表3.2.4的
3.3.1抗震设计中地震反应的计算方法宜按表3.3.1采用
表3.3.1地需反应计算方法
3.3.2结构抗震计算应符合下列规定:
1计算模型的建立及简化,应反映结构在地震作用下的实际 工作状态; 2计算软件的技术条件应符合本规范及国家现行有关标准 的规定,并阐明其特殊处理的内容和依据; 3计算机的计算结果,应经分析判断确认其合理、有效后方 可用于工程设计。
3.4.1城市轨道交通结构可采用消能减震设计。
4.1城市轨道交通结构可采用消能减震设计。 4.2对采用消能减震设计的轨道交通结构,其抗震设防性能目 不应低于本规范第3.2.4条的规定
3.5.1对地震动峰值加速度分区0.20g及以上地区,在轨道交 通结构系统中宜设置地震反应观测系统, 3.5.2当设置地震反应观测系统时,结构设计中应留有放置观测 设备的位置。
4.1.1城市轨道交通结构的场地与地基应考虑下列宏观震害或 地震反应: 1强烈地震动造成场地、地基的失稳或失效,包括土层液化 震陷、地裂缝、滑坡等; 2地表断裂错动,包括地表基岩断裂及构造性地裂造成的破 坏; 3局部地形、地貌、地层结构的变异引起地震动异常造成的 特殊破坏。 4.1.2城市轨道交通结构的场地与地基的勘察和评价应至少包 括下列内容: 1确定场地土的类型和场地类别: 2对可能产生滑坡、塌陷、崩塌和采空区等的岩土体,进行地 震作用下的地基稳定性评价; 3对判别为液化的土层,根据液化等级提出处理方案;当不进行 抗液化处理时,应计人液化效应的影响对土层的设计参数进行修正; 4划分场地抗震地段类别
表4.2.1场地抗属地段类别划分
纯表 4. 2. 1
4.2.2工程场地抗震地段的选择宜规避抗震不利和危险地段;当 不能规避时,应对抗震不利和危险地段的工程结构采取适宜的安 全措施。
2.3岩土的类型应按表4.2.3的规定划分
2.3岩士的类型划分和剪切波速范
4.2.4对特殊设防类、重点设防类结构物,工程场地土层剪切波 速应由现场实测给出;标准设防类结构物,当无实测剪切波时,可 根据岩土的名称和性状按本规范表4.2.3划分岩土的类型,并结 合当地的经验,在本规范表4.2.3的范围内估计各土层的剪切波 速。
1应按地面至剪切波速大于500m/s且其下卧各岩土的剪 切波速均不小于500m/s的土层顶面的距离确定; 2当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速 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 按地面至该土层顶面的距离确定: 3对剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体,应视同周围 层; 4对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。 4.2.6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4.2.6的规定。当土层等效剪切波速 和覆盖层厚度处于表4.2.6所列场地类别分界线的界限值附近 时,宜按插值方法确定地震作用计算所用的场地特征周期。
4.2.6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4.2.6的规定。当土层等效剪切波速 和覆盖层厚度处于表4.2.6所列场地类别分界线的界限值附近 时,宜按插值方法确定地震作用计算所用的场地特征周期。
层等效剪切波速(m/s):d为场地覆盖层厚
4.2.7土层等效剪切波速应按下式计算:
2.7土层等效剪切波速应按下
Use = d,/t
Z(d: /vsi)
4.3.1天然地基抗震承载力应按下式计算:
4.3.1地基抗高承载力调整系数
4.3.2当验算大然地基地震作用下的竖尚承载力时,基础底面平 均压力和边缘最大压力应符合下列公式的要求:
Pmax ≤ 1. 2 f E
武中:p—地震作用效应标准组合的基础底面平均压力(kPa);
4.4.1当抗震设防地震动分档为0.05g时,对标准设防类城市 轨道交通结构物可不进行场地地震液化判别和处理;对特殊设防 类、重点设防类城市轨道交通结构物可按抗震设防地震动分档为 0.10g的要求进行场地地震液化判别和处理。当抗震设防地震动 分档为0.10g及以上时,重点设防类、标准设防类城市轨道交通 结构物可按本地区的抗震设防地震动分档的要求或采用经主管部 门批准的工程场地地震安全性评价的结果进行场地地震液化判 别;特殊设防类轨道交通结构物应进行专门的场地液化和处理撒 施研究。对特殊设防类、重点设防类轨道交通结构物,宜对遭遇 E3地震作用时的场地液化效应进行评价。 4.4.2对砾粒含量较高的饱和砂土、饱和粉土、饱和粉细砂与粉 质黏土互层土、饱和混砂土,其液化可能性宜做专门研究。 4.4.3液化判别宜采用有成熟经验的多种方法,综合判定液化可 能性和液化程度。
4.4.4可液化土(不含黄土)的场地地震液化初步判别应符合
1当地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前,且抗震设防 地震动分档为0.10(0.15)g、0.20(0.30)g时,可判别为不液化, 2当粒径小于0.005mm的粉土的黏粒含量百分率对应抗 震设防地震动分档为0.10(0.15)g、0.20(0.30)g、0.40g分别不 小于10、13和16时,可判为不液化土。 3对浅埋天然地基的结构物,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:du 一上覆盖非液化土层厚度(m),计算时宜将泥和淤泥 质土层扣除; d一基础埋置深度(m),不超过2m时应采用2m; d地下水位深度(m); d,液化土特征深度(m),可按表 4. 4. 4 采用
表4.4.4液化士特征深度(m
生:表中的0.10(0.15)g等表示抗震设防地霆动分档
并应符合下列规定: 1液化判别的土层深度应达到地面以下20m。当饱和土标 推贯人锤击数(未经杆长修正)小于或等于液化判别标准贯人锤击 数临界值时,应判为可液化土。 2在地面下20m深度范围内,液化判别标准贯人锤击数临 界值可按下式计算:
液化判别标准贯入锤击数基准值
4.4.6对判定为发生液化的土层,应根据土层的液化程度对地基 的变形模量、地基的基床系数、地基承载力和桩周边土的承载力等 土层设计参数进行修正。 4.4.7可液化土层的设计参数宜采用该土层在不发生液化时的 土层设计参数乘以该土层的液化影响折减系数c。进行修正。土 层液化影响折减系数可按表4.4.7取值。折减系数为0的土层不 应计该士层的抗力作用
4.4.6对判定为发生液化的土层,应根据土层的液化程度对 的变形模量、地基的基床系数、地基承载力和桩周边土的承载 土层设计参数进行修正。
土层设计参数乘以该土层的液化影响折减系数c。进行修正 层液化影响折减系数可按表4.4.7取值。折减系数为0的土 应计该士层的抗力作用
表4.4.7士层液化影响折减系数c
4.4.8当采用标贯人锤击数表征土的液化抗力时,士层的液化 抵抗率可按下式计算:
式中:FL——土层的液化抵抗率; N,一场地士标准贯人锤击数实测值 N.r——液化判别标准贯人锤击数临界值。
4.4.9地基液化等级应按下列方法判别:
4.4.10当可液化土层比较平坦且均匀时,按表4.4.10的要求 选用地基抗液化措施:尚可计入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。不宜将未经 处理的可液化土层作为天然地基持力层,
表4.4.10抗液化措施
1采用桩基时,桩端伸入液化深度以下稳定士层中的长度 (不包括桩尖部分),应按计算确定,且对碎石土,砾、粗、中砂,坚硬 黏性土和密实粉土尚不应小于0.5m,对其他非岩石土尚不宜小于 1.5m。 2区间隧道、地下车站结构以及特殊设防类,重点设防类的 其他结构物的深基础,其底面应埋入液化深度以下的稳定土层中, 其深度不应小于0.5m。 3当采用振冲、振动加密、挤密碎石桩或强夯等加密法加固 时,应处理至液化深度下界;振冲或挤密碎石桩加固后,桩间土的 标准费人锤击数不宜小于本规范第4.4.5条规定的液化判别标准
贯人锤击数临界值。 4采用非液化土替换液化土层。 5当采用加密法或换土法处理时,在基础边缘以外的处理宽 度,应超过基础底面下处理深度的1/2且不应小于基础宽度的1/5。 当区间隧道、地下车站结构处于液化土层中并采用加密法或换土 法处理时,其处理宽度不宜小于液化土层厚度。 6当采用注浆、旋喷或深层搅拌等方法进行基底土加固时: 处理深度应达到可液化土层的下界。当区间隧道、地下车站结构 处于液化土层中并采用注浆方法加固时,注浆厚度不宜小于液化 土层厚度。 收
1处理深度应使处理后的地基液化指数减小,当液化判别深 度为15m时,其值不宜大于4;当液化判别深度为20m时,其值不 宜大于5。对独立基础和条形基础,尚不应小于基础底面下液化 土特征深度和基础宽度的最大值。 2采用振冲或挤密碎石桩加固后,桩间土的标准贯人锤击数 不宜小于本规范第4.4.5条规定的液化判别标准贯人锤击数临界 值。 3基础边缘以外的处理宽度,应符合本规范第4.4.11条第 5款的规定。 4.4.13减轻液化影响的基础和上部结构处理,可综合采用下列 各项措施: 1选择合适的基础埋置深度; 2调整基础底面积,减少基础偏心; 3加强基础的整体性和刚度; 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; 5在管道穿过结构物处预留足够尺寸或采用柔性接头等
4.5场地地震反应分析
4.5,1对基岩面、地表地形起伏变化不大且土层水平尚的土性变 化比较均匀的场地,可采用一维剪切土层模型进行场地地震反应 分析,以确定场地设计地震动参数
4.5.2对基岩面、地表地形起伏变化明显的场地,或
5,之刘石闻 的土性变化显示出明显的不均匀性,应采用二维或三维场地模型 进行场地地震反应分析,以确定场地设计地震动参数
的土性变化显示出明显的不均匀性,应采用二维或三维场地模型
5.1.1城市轨道交通结构抗震设计地震作用的确定应符合本规 范第3.1.4条的规定。 5.1.2重点设防类或标准设防类结构应采用本规范第5.2节~ 5.4节规定的地震作用。 5.1.3当工程场地表层工程地质特性变化显著、地形变化较大, 或轨道结构的个结构振动单位的跨度超过600m时,宜计入地 震作用的空间变化。 5.1.4当工程场址及外延5km范围内存在可能发生震级6.5级
产品质量标准5.2水平向设计地震动参数
5.2.2除Ⅱ类外的其他类别工程场地地表水平向设计地震动峰 值加速度amax应取Ⅱ类场地设计地震动峰值加速度amax乘以场 地地震动峰值加速度调整系数I:场地地震动峰值加速度调整系 数F应根据场地类别和ⅡI类场地设计地震动峰值加速度amaxI按 表 5. 2. 2 采用
2.2场地地动峰值加速度调整系
消防安全注:场地地需动蜂值加速度调整系数F:可按表中所给值分段线性插值确定。
5.2.3当结构自振周期小于6.0s时,场地地表水平向设计地震
动加速度反应谱(图5.2.3)应符合下列规定: 1当结构阻尼比为0.05时,n和取值1.0; 2当阻尼比不等于0.05时,加速度反应谱曲线的阻尼调整 系数和形状参数应符合下列规定,且当n计算值小于0.55时应取 值0.55: 1)下降段的衰减指数应按下式确定:
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