桥梁抗风抗震复习讲义PPT推荐.ppt

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第二章桥梁震害地震强度场地情况桥梁震害结构地震易损性人为错误桥梁震害的四大原因桥梁震害地基失效引起的破坏结构强振引起的破坏第二章桥梁震害2.3下部结构和基础的震害下部结构和基础的震害2.3.1桥梁墩柱的震害桥梁墩柱的震害墩柱的弯曲破坏墩柱的剪切破坏墩柱的基脚破坏第二章桥梁震害2.4基础的震害基础的震害1.地基失效（如土体滑移和砂土液化）是桥梁基础产生震害的主要原因；

2.扩大基础的震害一般由地基失效引起；

3.桩基础则还有上部结构传下来的惯性力所引起的桩基弯、剪破坏，但其破坏具有隐蔽性。

2.5桥梁震害的教训及启示桥梁震害的教训及启示桥梁震害的内因：

1.支承连接部件失效2.碰撞引起的破坏3.桥墩、桥台破坏4.基础破坏第三章桥梁抗震概论3.13.1桥梁结构的抗震设计原则桥梁结构的抗震设计原则3.1.13.1.1抗震设防标准抗震设防标准桥梁抗震设防的合理安全度原则桥梁抗震设防的合理安全度原则寻找经济与安全之间的合理平衡寻找经济与安全之间的合理平衡既要使震前用于抗震设防的经济投入不超过当前的经济能力，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。

确定桥梁工程的抗震设防标准时，一般应考虑以下三方面因素：

n根据桥梁的重要性程度确定该结构的设计基准期；

n地震破坏后，桥梁结构功能丧失可能引起次生灾害的损失；

n建设单位所能承担抗震防灾的最大经济能力。

世界各国普遍趋向于采用多级设防的抗震设计思想，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三级设防思想。

预期地震出现概率的另一种表达方式:

n地震超越概率一定场地在未来一定时间内遭遇到大于或等于给定地震的概率，以年超越概率或设计基准期超越概率表示;

n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。

二者之间的关系：

地震重现期与设计基准期内超越概率之间的换算关系为：

公路工程抗震设计规范:

单一水准的抗震设防思想设计地震的概率水准为50年超越概率10%；

城市桥梁抗震设计规范：

三级设防思想大跨度桥梁的概率水准100年超越概率（偶遇地震，10%；

罕遇地震，2%）交通网络上枢纽位置的桥梁、城市中六车道以上桥梁50年超越概率（多遇地震，63%；

偶遇地震，10%；

罕遇地震，2%）城市快速干道、高架桥50年超越概率（多遇地震，63%；

罕遇地震，5%）3.2结构抗震动力学初步概念结构抗震动力学初步概念3.2.13.2.1结构地震振动方程结构地震振动方程挠曲变形产生的弹性力：

惯性力：

阻尼力：

根据DAlembert原理，有：

可得：

桥墩地震振动方程桥墩地震水平挠曲振动示意图（b）hEI（a）dzFsdzFIdzFDdz（c）uzm3.2.2结构动力特性结构动力特性对应的齐次方程为：

由微分方程理论可知，上式的通解可写成如下形式：

其中式中：

为阻尼比，为临界阻尼系数；

为有阻尼自振圆频率（弧度）；

为有阻尼自振频率（Hz），为有阻尼自振周期（秒）；

、分别为无阻尼自由振动的圆频率、频率和周期，最小的的振幅；

为，无阻尼自振圆频率，叫做基频；

表示自振挠曲线的形状，叫做振型；

第1振型第2振型第3振型桥墩的水平挠曲固有振型t振幅衰减示意图时间函数的幅值按照逐渐衰减，如图桥梁结构的自振周期和地震动卓越（主要）周期越接近，它的振型接受到地震力的影响越大；

而结构的阻尼比越小，结构所受的震害也越大。

分析和认识桥梁结构的自振周期、振型和阻尼比这些动力特性的重要意义就在于此。

3.3桥梁结构抗震计算的地震力理论桥梁结构抗震计算的地震力理论确定性地震力计算方法静力法动力反应谱法动态时程分析法3.3.1静力法静力法地震力理论也称地震作用理论，研究地震时地面运动对结构物产生的动态效果。

地震力理论确定性地震力理论概率性地震力理论以地震运动为确定过程以地震运动为随机过程假定结构物与地震动具有相同的振动，把结构物在地面运动加速度作用下产生的惯性力视作静力作用于结构物上做抗震计算，惯性力的计算公式为：

3.3.3动态时程分析法动态时程分析法动态时程分析法精细分析方法重要、复杂、的大跨桥梁抗震计算动态时程分析法：

l选定合适的地震动输入（地震动加速度时程）；

l采用多节点多自由度的结构有限元动力计算模型建立地震振动方程；

l采用逐步积分法对方程进行求解，计算地震过程中每一瞬时结构的位移、速度和加速度反应；

l分析出结构在地震作用下弹性和非弹性阶段的内力变化以及构件逐步开裂、损坏直至倒塌的全过程。

3.4桥梁结构抗震设计的一般要求桥梁结构抗震设计的一般要求l选择桥位时，应尽量避开抗震危险地段，充分利用抗震有利地段；

l避免或减轻在地震作用下因地基变形或地基失效造成的破坏；

l本着减轻震害和便于修复（抢修）的原则，合理确定设计方案；

l提高结构与构件的强度和延性，避免脆性破坏；

l加强桥梁结构的整体性；

l在设计中提出保证施工质量的要求和措施。

第四章桥梁工程抗震设计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，具体包括以下三个方面：

n正确选择能够有效地抵抗地震作用的结构形式；

n合理地分配结构的刚度、质量和阻尼等动力参数，以便最大限度地利用构件和材料的承载和变形能力；

n正确估计地震可能对结构造成的破坏，以便通过结构、构造和其它抗震措施，使损失控制在限定的范围内。

桥梁工程抗震设计的流程介绍流程中的关键步骤抗震概念设计地震反应分析抗震性能验算抗震构造设计4.2抗震概念设计抗震概念设计设计思想概念设计ConceptualDesign数值设计NumericalDesign从结构总体上考虑抗震的工程决策地震作用计算、构件强度验算、结构和支座变形验算抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。

合理的抗震设计，要求设计出来的结构，在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济地实现抗震设防的目标。

桥梁抗震概念设计阶段的主要任务是选择良好的抗震结构体系，从抗震的角度来看，理想的桥梁结构体系布置应是：

l从几何线形上看：

是直桥，而且各墩高度相差不大。

弯桥或斜桥会使地震反应复杂化，而墩高不等则导致桥墩刚度不等，从而造成地震惯性力的分配不均匀，对整体结构的抗震不利。

l从结构布局上看：

上部结构是连续的，伸缩缝尽可能少；

桥梁保持小跨径；

在多个桥墩上布置弹性支座；

各个桥墩的强度和刚度在各个方向都相同；

基础是建造在坚硬的场地上。

要求上部结构是连续的，并尽可能少用伸缩缝，主要是为了避免出现落梁。

象简支梁以及使用挂梁的桥梁，相对容易落梁，在地震区使用时应考虑采用防止落梁的构造和装置。

要求桥梁保持小跨径，主要是希望桥墩承受的轴压水平较低，从而可以获得更佳的延性。

要求弹性支座布置在多个桥墩上，目的是为了把地震力分散到更多的桥墩。

4.3地震反应分析地震反应分析进行地震反应分析，正确预测地震对桥梁结构的影响是进行桥梁抗震设计的基础。

桥梁结构的地震反应分析是一个抗震动力学问题。

动力学问题都具有三个要素，即输入（激励）、系统、输出（反应）。

输入（激励）系统（结构）输出（反应）动力学问题三要素地震反应分析就是已知地震输入和结构系统求地震反应的问题。

因此，桥梁结构的地震反应分析要解决三个关键问题：

l确定合适的地震输入；

l建立结构系统的数学模型及振动方程：

一般采用有限元方法将结构离散化，建立桥梁结构力学模型，然后确定各离散单元的力学特性，最终建立相应的地震振动方程；

l选择合适的方法求解地震振动方程得到地震反应。

结构动力学正问题4.3.1地震输入的确定地震输入的确定

（1）地震动输入地震动输入（确定性地震反应分析）地震加速度反应谱地震动加速度时程反应谱法动态时程法直接利用强震记录采用人工地震加速度时程规范标准化地震加速度时程加速度峰值的大小、波形和强震持续时间地震动输入是进行结构地震反应分析的依据。

结构的地震反应以及破坏与否，除和结构的动力特性、弹塑性变形性质、变形能力有关外，还和地震动的特性（幅值、频谱特性和持续时间）密切相关。

（2）地震动输入方式在地震反应分析中，地震动一般分别沿两个最不利方向纵桥向和横桥向输入。

而且纵桥向或横桥向地震力验算是分别进行的，不考虑正交地震力的合成。

拱桥和位于烈度为9度区的悬臂结构应考虑竖向地震力作用，其地震力系数为水平向的0.5倍；

其余一般不考虑。

地震动的输入方式可分为同步、不同步多点输入。

对于中、小桥梁，可假设所有支承点上的水平地面运动都是相同的，因而进行同步输入。

对于桥梁长度（或单跨跨度）很大的桥梁，各支承点可能位于显著不同的场地土上，由此导致各支承处输入地震动的不同,在地震反应分析中就要考虑多支承不同激励,简称多点激振。

即使场地土情况变化