日本抗規(guī)8講訴

1、第8章減震設(shè)計(jì)8.1 一般規(guī)定(1) 是否采用減震設(shè)計(jì)必須從平時(shí)和地震時(shí)兩方面來(lái)研究 增大橋梁的固有周期及能量吸收性能的效果之后進(jìn)行判斷。特別 是在以下條件，原則上不采用減震設(shè)計(jì)。1) 當(dāng)基礎(chǔ)周?chē)耐翆酉喈?dāng)于7.6節(jié)規(guī)定的土質(zhì)常數(shù)在抗震 設(shè)計(jì)上定為零的土層時(shí)2) 下部結(jié)構(gòu)的柔性大、原來(lái)固有周期長(zhǎng)的橋3) 基礎(chǔ)周?chē)牡鼗?、使橋長(zhǎng)周期化有可能引起地基與橋 的共振時(shí)4) 支座產(chǎn)生負(fù)反力時(shí)(2) 進(jìn)行減震設(shè)計(jì)時(shí)，以因能量吸收性能的提高而使衰減性 得到提高和地震力的分散為重點(diǎn)，不謀求過(guò)度的長(zhǎng)周期化。(3) 決定采用減震設(shè)計(jì)時(shí)的橋的固有周期，必須要做到上部 結(jié)構(gòu)地震時(shí)位移的增大不會(huì)給橋的性能帶來(lái)壞影響。

2、另外，采用減震支座時(shí)的橋的固有周期原則上定為不采用減震支座的橋的固 有周期的2倍以上。(4) 要選擇以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)就能發(fā)揮作用的減震支座，同時(shí)要在力學(xué)行為明確的范圍使用。減震支座要具有能通過(guò)地腳螺栓結(jié) 實(shí)地把上下部結(jié)構(gòu)連接起來(lái)，同時(shí)又要有能更換的結(jié)構(gòu)。(5) 采用減震設(shè)計(jì)時(shí)，必須在橋臺(tái)、橋墩等主要結(jié)構(gòu)物與梁 之間設(shè)置空隙以能允許設(shè)計(jì)上假定的位移。解說(shuō)：(1) 在以前的抗震設(shè)計(jì)篇(平成2年2月)中，作為“期待減低地震影響的結(jié)構(gòu)”，規(guī)定了使上部結(jié)構(gòu)的慣性力分散的結(jié)構(gòu)與期待慣性 力減低的結(jié)構(gòu)這兩種。在此，示出采用期待以減震支座來(lái)減低慣性力 的結(jié)構(gòu)時(shí)的抗震設(shè)計(jì)法及結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。采用減震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)物的抗震設(shè)計(jì)

3、，因定義方法不同包含的范圍很廣，在此以同時(shí)滿(mǎn)足以下 3 個(gè)條件的情況為對(duì)象。1) 對(duì)于某個(gè)一定以上的地震力， 以增長(zhǎng)固有周期的同時(shí)減低地 震力為目的，使用隔震器 (isolator) 柔性地支撐橋。2) 僅僅長(zhǎng)周期化， 地震時(shí)橋產(chǎn)生的位移就會(huì)過(guò)大， 因此要合并 使用阻尼器來(lái)減低位移，直至使用上不成問(wèn)題。3) 為使橋不產(chǎn)生因風(fēng)、制動(dòng)荷載等有害的振動(dòng)而具有抵抗力， 要使隔震器或阻尼器 (damper) 具有必要的剛性。此處，所謂隔震器，是既支撐上部結(jié)構(gòu)的重量，同時(shí)又在橫向柔 性地支撐上部結(jié)構(gòu)的裝置，主要使用多層橡膠支座。此外，所謂阻尼 器，是根據(jù)滯變衰減、粘性衰減等原理來(lái)吸收能量，提高橋的衰減性

4、能的裝置。在此，以采用滿(mǎn)足上述 3 個(gè)條件的隔震器與阻尼器為一體的橡膠 系的減震支座時(shí)的設(shè)計(jì)法為對(duì)象。這種支座有實(shí)際使用實(shí)例在增加的 鉛芯多層橡膠支座、高阻尼多層橡膠支座等。上述以外，還有活動(dòng)控制 (active control) 、半活動(dòng)控制等各種 各樣的新技術(shù)正在開(kāi)發(fā)，關(guān)于這些，將在第 14 章中論及。采用減震支座能提高橋的變形性能及能量吸收性能，同時(shí)還能促 進(jìn)多跨連續(xù)化和無(wú)接縫化。從這點(diǎn)來(lái)看，在新設(shè)梁的路段，最好與上 部結(jié)構(gòu)的連續(xù)化一起采用減震設(shè)計(jì)。根據(jù)橋的結(jié)構(gòu)條件、基礎(chǔ)周?chē)牡鼗鶙l件等，有適合減震設(shè)計(jì)的 情況也有不適合的情況。基礎(chǔ)周?chē)鼗牡卣饡r(shí)穩(wěn)定性會(huì)給橋的抗震 性帶來(lái)很大影響。減震

5、設(shè)計(jì)是使上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)間或者基礎(chǔ)與橋 墩墩身間柔性地結(jié)合，因兩者間容易產(chǎn)生相對(duì)位移，以此謀求減低作 用于橋的地震力。為此，在預(yù)測(cè)到基礎(chǔ)周?chē)鼗诘卣饡r(shí)會(huì)變成不穩(wěn) 定這一情況下，要考慮到有時(shí)不能得到設(shè)計(jì)上設(shè)想的減震效果，因此 不采用減震設(shè)計(jì)?；A(chǔ)周?chē)鼗牡卣饡r(shí)穩(wěn)定性成為問(wèn)題的情況有第 7 章規(guī)定的砂質(zhì)土層的液態(tài)化、流動(dòng)化和極軟粘性土層以及粉質(zhì)土層 等。根據(jù)上述理由，規(guī)定在有 7.6 節(jié)中規(guī)定的土質(zhì)常數(shù)在抗震設(shè)計(jì)上 為零的土層時(shí)不采用減震設(shè)計(jì)。另外，對(duì)于因高橋墩等特殊形式、下部結(jié)構(gòu)的撓性大、固有周期 長(zhǎng)的橋，本來(lái)下部結(jié)構(gòu)在地震時(shí)的位移就容易變大、且因長(zhǎng)周期化造 成的慣性力的減低效果也小，不能

6、采用減震設(shè)計(jì)。在此，所謂固有周 期長(zhǎng)的橋，是指一般假定支撐條件完全固定的地震時(shí)保有水平抗力法 中采用的固有周期在 1.0 秒以上的橋。而且，采用減震設(shè)計(jì)必須十分 注意不要引起地基與橋的共振。再者，在減震支座處于受到負(fù)反力的 狀態(tài)受到水平方向的地震力時(shí)，支座的斷裂強(qiáng)度、能量吸收性能等動(dòng) 態(tài)特性還未完全確認(rèn)，因此在支座產(chǎn)生負(fù)反力時(shí)不能采用減震設(shè)計(jì)。 在此，所謂產(chǎn)生負(fù)反力的情況，定為考慮死載時(shí)支座部的反力為負(fù)的 情況。條文規(guī)定了不能采用減震設(shè)計(jì)的情況，適合減震設(shè)計(jì)的橋的條件 一般為下述情況。1) 地基堅(jiān)固、基礎(chǔ)周?chē)鼗诘卣饡r(shí)穩(wěn)定2) 下部結(jié)構(gòu)的剛性高、橋的固有周期短3) 多跨連續(xù)橋這些都是通過(guò)橋的

7、長(zhǎng)周期化容易期待減低作用于橋的地震力的條 件。多跨連續(xù)橋適合減震設(shè)計(jì)，其原因在于，雖然由于謀圖多跨連續(xù) 化，由溫度變化等引起的梁的位移就變大，但減震支座能吸收這種梁 的位移，同時(shí)能夠比采用一般的橡膠支座更加減低梁所產(chǎn)生的位移。 相反，對(duì)簡(jiǎn)支梁橋減震設(shè)計(jì)的效果一般不明顯。(2) 減震設(shè)計(jì)是謀求通過(guò)固有周期的增大和衰減性能的提高來(lái) 減低慣性力。在國(guó)外，也有以相當(dāng)短的固有周期來(lái)減低設(shè)計(jì)地震力的 例子，但在我國(guó)地基條件一般為軟質(zhì)，而且發(fā)生長(zhǎng)周期地震動(dòng)的成分 占優(yōu)的規(guī)模大的地震等條件，對(duì)用于地震時(shí)保有水平抗力法的類(lèi)型 I 的設(shè)計(jì)水平地震力系數(shù)，反比于固有周期的 2/3 次方、開(kāi)始下降的固 有周期，對(duì)I類(lèi)

8、地基定為1.4秒，II類(lèi)地基1.6秒，111類(lèi)地基2.0 秒。因此，不取比這種固有周期更長(zhǎng)的固有周期就不能期望通過(guò)長(zhǎng)周 期化來(lái)減低慣性力。不過(guò)，要是取更長(zhǎng)的固有周期，雖然上部結(jié)構(gòu)對(duì)下部結(jié)構(gòu)的慣性 力減少，但上部結(jié)構(gòu)的地震時(shí)位移增大。因此，試圖通過(guò)長(zhǎng)周期化來(lái) 減低慣性力對(duì) III 類(lèi)地基等來(lái)說(shuō)有時(shí)是困難的，此時(shí)，減震設(shè)計(jì)的根 本是提高衰減性能。提高衰減性能之外謀求由長(zhǎng)周期化來(lái)減低慣性力 時(shí)，須充分注意要把上部結(jié)構(gòu)的地震時(shí)位移的增大控制在設(shè)計(jì)上容許的范圍之內(nèi)，切不可過(guò)度長(zhǎng)周期化。(3) 橋的固有周期，采用減震支座時(shí)原則上取不采用減震支座時(shí)的2倍以上。這是因?yàn)椋绻喜拷Y(jié)構(gòu)的固有周期與下部結(jié)構(gòu)的固有

9、 周期有這種程度的差異，上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的耦聯(lián)振動(dòng)的影響就小， 橋產(chǎn)生的位移主要集中于減震支座。相反，采用減震支座時(shí)的橋的固 有周期比不采用減震支座時(shí)的橋的固有周期的2倍更短，變形就有可能不集中于減震支座而集中于下部結(jié)構(gòu)。如果這樣，減震支座就不能 有效地發(fā)揮作用，因此設(shè)計(jì)上必須避免這種情況發(fā)生。在此，所謂不 采用減震支座時(shí)的橋的固有周期是把所有支座都看作固定支座時(shí)的固 有周期。采用減震支座時(shí)的固有周期定為 2倍以上是對(duì)由地震時(shí)保有 水平抗力法進(jìn)行的抗震設(shè)計(jì)而言，對(duì)由地震系數(shù)法進(jìn)行的抗震設(shè)計(jì)可以不必滿(mǎn)足這一條件。(4) 下面示出減震支座的結(jié)構(gòu)及選擇標(biāo)準(zhǔn)。 減震支座必須滿(mǎn)足以 下條件。1) 結(jié)構(gòu)

10、簡(jiǎn)單、能完全發(fā)揮作用，而且要在力學(xué)行為明確的范圍 使用。2) 在地震動(dòng)的持續(xù)期內(nèi)穩(wěn)定地發(fā)揮作用。3) 減震支座在材質(zhì)、機(jī)構(gòu)等方面能長(zhǎng)期穩(wěn)定使用。在長(zhǎng)期使用 期間，考慮到減震支座也會(huì)發(fā)生劣化、損傷，在這種情況發(fā)生時(shí)，減 震支座有必要具有可用與設(shè)計(jì)時(shí)有同等特性者替換的結(jié)構(gòu)。4) 減震支座與梁、下部結(jié)構(gòu)物之間的地震力能通過(guò)地腳螺栓等 確實(shí)地傳遞。(5) 因?yàn)殚L(zhǎng)周期化增大上部結(jié)構(gòu)的地震時(shí)位移，橋臺(tái)與梁、鄰接梁之間等主要結(jié)構(gòu)物間就會(huì)出現(xiàn)空隙的問(wèn)題。在減震設(shè)計(jì)中，以支座產(chǎn)生的與843節(jié)規(guī)定的減震支座的設(shè)計(jì)位移相當(dāng)?shù)奈灰茷榍疤?，?要能夠允許僅此程度的位移。因此，原則上最好在梁端設(shè)置8.7.2節(jié)規(guī)定的空隙。

11、但是，要是增大空隙，伸縮接頭的空隙就會(huì)變大，而且 會(huì)成為過(guò)大的結(jié)構(gòu)，有時(shí)就會(huì)產(chǎn)生維護(hù)管理、行走性能、振動(dòng)及噪音 等問(wèn)題。因此，采用減震設(shè)計(jì)時(shí)，可以研究如下的方法和策略。1) 盡量不設(shè)置一個(gè)橋墩支撐兩個(gè)上部結(jié)構(gòu)的梁端部這樣的橋墩，要謀求多跨連續(xù)化，使橋作為整體振動(dòng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。2) 梁端部和橋臺(tái)即使產(chǎn)生大的變形，采用能吸收變形的伸縮裝置和橋臺(tái)，要力求在大地震時(shí)具有實(shí)質(zhì)的空隙。其次，在一個(gè)橋墩上設(shè)置兩個(gè)上部結(jié)構(gòu)的梁端部時(shí)，為了不使梁 端部的兩個(gè)設(shè)計(jì)振動(dòng)單元的沖突相互產(chǎn)生壞影響，必須注意不要使兩 個(gè)設(shè)計(jì)振動(dòng)單元的固有周期相差太大。8.2 減震設(shè)計(jì)(1) 減震設(shè)計(jì)，遵照第4章以及第5章的規(guī)定，根據(jù)地震系

12、 數(shù)法及地震時(shí)保有水平抗力法進(jìn)行。減震設(shè)計(jì)中采用的設(shè)計(jì)水平地震力系數(shù)遵照8.3節(jié)的規(guī)定。(2) 采用減震設(shè)計(jì)的橋，可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)解析并使其結(jié)果反映 在設(shè)計(jì)中。(3) 采用減震設(shè)計(jì)時(shí)的落梁防止系統(tǒng)除了遵照第13章的規(guī)定外，還需遵照8.7節(jié)的規(guī)定。(4) 以分散地震時(shí)的水平力為目的而采用減震支座時(shí)，不能減低基于8.3節(jié)規(guī)定的減震橋的衰減常數(shù)的設(shè)計(jì)水平地震力系數(shù)。解說(shuō)：(1) 規(guī)定減震設(shè)計(jì)應(yīng)合并使用地震系數(shù)法和地震時(shí)保有水平抗 力法進(jìn)行。但是減震支座的設(shè)計(jì)要以地震時(shí)保有水平抗力法進(jìn)行。這 是因?yàn)?，減震橋中，減震支座是在期望減低地震力方面特別重要的結(jié) 構(gòu)要素，在大部分情況下支座特性由地震時(shí)保有水平抗力法

13、所決定。圖-解8.2.1示出了減震設(shè)計(jì)的流程。(2) 減震設(shè)計(jì)中，在考慮橋墩的非線(xiàn)性的同時(shí)也有必要考慮減震支座的非線(xiàn)性性質(zhì)，因此也采用動(dòng)態(tài)解析慎重研究抗震性，可在設(shè)計(jì) 中反映出解析結(jié)果。而且，在進(jìn)行動(dòng)態(tài)解析時(shí)，遵照第6章的規(guī)定，同時(shí)希望校核以下幾點(diǎn)。1) 如設(shè)計(jì)中設(shè)想的，變形主要由減震支座吸收，下部結(jié)構(gòu)不集 中過(guò)度的變形。2) 如設(shè)計(jì)中設(shè)想的，減震支座提高衰減性能。其次，一般地在減震橋的情況，以減震支座的變形為中心的1次振動(dòng)模式卓越，同時(shí)，許多情況下各個(gè)橋墩具有幾乎同樣的振動(dòng)特性，因 此模型化時(shí)，不是無(wú)益地謀求復(fù)雜的模型化，必要時(shí)以各個(gè)橋墩分割 等，要謀求確切反映橋的振動(dòng)特性的模型化。3) 采

14、用減震設(shè)計(jì)時(shí)，除了考慮第 13章規(guī)定的落梁防止系統(tǒng)外還要考慮減震橋的振動(dòng)特性，遵照 8.7節(jié)的規(guī)定，要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究 和關(guān)注。(4)也要考慮使用減震支座僅作為地震時(shí)水平力分散支座的情況。不進(jìn)行減震設(shè)計(jì)時(shí)，使橋的固有周期長(zhǎng)周期化，作為減震支座， 不能擔(dān)保使減震性能提高這樣的功能，在這種情況下，不能減低基于 8.3節(jié)規(guī)定的減震橋的衰減常數(shù)的設(shè)計(jì)水平地震力系數(shù)。8.3 用于減震設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)水平地震力系數(shù)(1) 地震系數(shù)法中采用的設(shè)計(jì)水平地震力系數(shù)kh按照4.1節(jié)的規(guī)定算出(2) 地震時(shí)保有水平抗力法中采用的等效水平地震力系數(shù)根據(jù)式(831)算出。但是，根據(jù)式(831)算出的值不能低于0.4 與3.5節(jié)

15、規(guī)定的地區(qū)修正系數(shù)Cz的乘積，而根據(jù)式(8.3.2)算出的 值，對(duì)于用于地震時(shí)保有水平抗力法的I類(lèi)及II類(lèi)地震動(dòng)，分別 不能低于0.3及0.6。hem(8.3.1)k hcm 2 J 一 1khcm 二 CEkhc(8.3.2)式中，khem：地震時(shí)保有水平抗力法中采用的減震橋的等效水平地 震力系數(shù)(取小數(shù)點(diǎn)后兩位)khcm：應(yīng)用地震時(shí)保有水平抗力法的減震橋的設(shè)計(jì)水平地震 力系數(shù)(取小數(shù)點(diǎn)后兩位)khc：地震時(shí)保有水平抗力法中采用的設(shè)計(jì)水平地震力系數(shù)，遵照5.3.2節(jié)的規(guī)定。Ce：基于由8.6節(jié)的規(guī)定算出的減震橋的衰減常數(shù)h的修正系數(shù)，取表-8.3.1的值。采用減震設(shè)計(jì)時(shí)的橋墩的容許塑性率表-

16、831基于減震橋的衰減常數(shù)h的修正系數(shù)Ce橋的衰減常數(shù)h修正系數(shù)Ceh 0.11.00.1 蘭 h 0.120.90.12 h 0.150.7(3) 采用減震設(shè)計(jì)時(shí)橋墩的容許塑性率在鋼筋混凝土橋墩的情況和充填混凝土的鋼制橋墩的情況分別根據(jù)9.2節(jié)和10.2節(jié)的規(guī)定求解。但是，計(jì)算判斷為彎曲破壞型的鋼筋混凝土橋墩及充填混凝土的鋼制橋墩的容許塑性率時(shí)的安全系數(shù)則根據(jù)式(8.3.3)算出。:m = 2(8.3.3)式中，:m：為了算出采用減震設(shè)計(jì)時(shí)的橋墩的容許塑性率的安全系 數(shù):算出橋墩的容許塑性率時(shí)的安全系數(shù)，對(duì)于鋼筋混凝土 橋墩及充填混凝土的鋼制橋墩，分別根據(jù)9.2節(jié)及10.2節(jié)的規(guī)定。解說(shuō)：(

17、1) 規(guī)定了用于地震系數(shù)法的設(shè)計(jì)水平地震力系數(shù)。由地震系數(shù)法進(jìn)行減震設(shè)計(jì)不進(jìn)行基于(2)項(xiàng)規(guī)定的橋的衰減常數(shù)h的修正。其理 由為，在減震設(shè)計(jì)中，把握受到強(qiáng)地震動(dòng)時(shí)的振動(dòng)特性很重要，基于 在這種條件下的減震橋的振動(dòng)特性來(lái)減低地震力是用根據(jù)地震時(shí)保有水平抗力法的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行的。在設(shè)計(jì)振動(dòng)單元中，地基種類(lèi)變化時(shí) 的處理按照3.3.3節(jié)的規(guī)定進(jìn)行。(2) 根據(jù)5.3節(jié)的規(guī)定規(guī)定了用于地震時(shí)保有水平抗力法的等效水平地震力系數(shù)khem。等效水平地震力系數(shù)khem，依據(jù)橋墩的容許塑 性率，以每個(gè)用于5.3.2節(jié)規(guī)定的地震時(shí)保有水平抗力法的I類(lèi)及II 類(lèi)的設(shè)計(jì)水平地震力系數(shù)khcm求出。在算出設(shè)計(jì)水平地震力系

18、數(shù)khcm 時(shí)，要考慮基于減震橋的衰減常數(shù) h的修正系數(shù)Ce,而修正系數(shù)Ce則 根據(jù)由8.6節(jié)的規(guī)定算出的減震橋的衰減常數(shù) h，由表-831求出。在設(shè)計(jì)振動(dòng)單元中，每個(gè)橋墩的容許塑性率、地基種類(lèi)等變化時(shí) 的等效水平地震力系數(shù)的處理遵照333節(jié)的規(guī)定。使用這樣求出的等效水平地震力系數(shù)，依照5.1節(jié)的規(guī)定，以1基的下部結(jié)構(gòu)及其支撐的上部結(jié)構(gòu)部分為單位的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)來(lái)劃分設(shè)計(jì) 振動(dòng)單元，進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。在此，地震時(shí)保有水平抗力法中采用的減震橋的等效水平地震力 系數(shù)的下限值之所以取 0.4c z是因?yàn)榭紤]到如532節(jié)的解說(shuō)所示那 樣因長(zhǎng)周期化而使等效水平地震力系數(shù)不要變得過(guò)小。(3) 在算出橋墩的容許塑性率

19、時(shí)，之所以采用式(833)的安全系數(shù)是因?yàn)橥ㄟ^(guò)采用減震設(shè)計(jì)抑制橋墩的非線(xiàn)性響應(yīng)、減少損傷， 與此同時(shí)，希望能量吸收和長(zhǎng)周期化不是由橋墩而是由減震支座確實(shí) 地承擔(dān)。8.4 減震支座的設(shè)計(jì)8.4.1設(shè)計(jì)的基本方針(1) 與8.3(2)節(jié)規(guī)定的等效水平地震力系數(shù)相當(dāng)?shù)膽T性力 遵照12.2節(jié)的規(guī)定作用于減震支座時(shí)，減震支座產(chǎn)生的位移，必 須控制在8.4.3節(jié)規(guī)定的減震支座的設(shè)計(jì)位移的10%以?xún)?nèi)。(2) 根據(jù)8.6節(jié)的規(guī)定算出的減震橋的衰減常數(shù)必須低于 8.3(2)節(jié)規(guī)定中設(shè)定的橋的衰減常數(shù)。解說(shuō)：減震設(shè)計(jì)中，要確實(shí)取得所要的減震效果，減震支座的設(shè)計(jì)是很 重要的。減震設(shè)計(jì)中，因?yàn)闇p震支座的剛性及能量吸收

20、特性很重要， 因此必須要使在減震支座的設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)想的剛性及衰減常數(shù)與橋整體設(shè) 計(jì)中求出的值正確地整合。即，由于減震支座具有非線(xiàn)性特性，其剛 性、衰減常數(shù)等一般根據(jù)減震支座的設(shè)計(jì)位移而變化。因此，以減震 支座的設(shè)計(jì)位移為基礎(chǔ)來(lái)決定減震支座的剛性、設(shè)計(jì)常數(shù)等，然后根 據(jù)8.6節(jié)的規(guī)定求出橋的衰減常數(shù)或者根據(jù) 8.3(2)節(jié)的規(guī)定求出用于 減震設(shè)計(jì)的等效水平地震力系數(shù)。這樣一系列解析的結(jié)果，規(guī)定減震 支座產(chǎn)生的位移及衰減常數(shù)必須與當(dāng)初減震設(shè)計(jì)中假定的設(shè)計(jì)位移及 衰減常數(shù)整合。當(dāng)初設(shè)定的減震支座的設(shè)計(jì)位移與用這一位移算出的 減震支座產(chǎn)生的位移不同時(shí)，必須再一次修正減震支座的設(shè)計(jì)位移的 設(shè)定值來(lái)進(jìn)行減震設(shè)

21、計(jì)。由減震設(shè)計(jì)求出的減震支座產(chǎn)生的位移最好 盡量與減震支座的設(shè)計(jì)位移相近，但為此而過(guò)度進(jìn)行反復(fù)計(jì)算也是不 合理的。因此，為了使等效剛性的差異不對(duì)固有周期和地震時(shí)的響應(yīng) 帶來(lái)很大影響，由減震設(shè)計(jì)算出的減震支座產(chǎn)生的位移一般應(yīng)該控制 在減震支座的設(shè)計(jì)位移的一 10%以?xún)?nèi)。另外，關(guān)于減震橋的衰減常數(shù)，由于要據(jù)此謀求減低設(shè)計(jì)水平地 震力系數(shù)，因此根據(jù)8.3(2)節(jié)的規(guī)定，必須要低于設(shè)計(jì)中設(shè)想的橋的 衰減常數(shù)。842 減震支座安全性的判定減震支座的設(shè)計(jì)，對(duì)于與8.3(2)節(jié)規(guī)定的等效水平地震力系 數(shù)相當(dāng)?shù)膽T性力，必須要滿(mǎn)足以下條件。(1) 減震支座產(chǎn)生的剪應(yīng)變必須在 250%以下。(2) 減震支座產(chǎn)生的

22、局部剪應(yīng)變必須在橡膠的斷裂應(yīng)力除以安全系數(shù)所得值以下。在此，安全系數(shù)設(shè)為1.2。(3) 減震支座的連接構(gòu)件及與減震支座相連接的上下部結(jié) 構(gòu)部分的抗力必須在采用等效水平地震力系數(shù)算出的慣性力以 上。解說(shuō)：應(yīng)該規(guī)定根據(jù)地震時(shí)保有水平抗力法的抗震設(shè)計(jì)中減震支座的安 全性判定標(biāo)準(zhǔn)。減震支座的容許剪應(yīng)變?cè)诟鶕?jù)地震時(shí)保有水平抗力法 的設(shè)計(jì)中規(guī)定為250%這是從用天然橡膠、氯丁橡膠及高衰減橡膠等 制作的減震橋用的多層橡膠支座的水平力與水平位移的關(guān)系顯示穩(wěn)定 特性的范圍制定的?？紤]到減震支座是減震設(shè)計(jì)中的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件，作用于減震支座 的垂直荷載以及因水平力而在多層橡膠支座的端部產(chǎn)生的局部剪應(yīng)變要在容許值以?xún)?nèi)，

23、對(duì)此應(yīng)該進(jìn)行校核。橡膠的斷裂應(yīng)變可參考表-解841中的值。但是在以減小減震支座產(chǎn)生的剪應(yīng)變?yōu)槟康臅r(shí)，不能 采用具有極大剪切彈性模量的橡膠。另外，采用進(jìn)行特殊配合比設(shè)計(jì) 的橡膠材料時(shí)，必須由材料試驗(yàn)來(lái)決定物理常數(shù)。表-解8.4.1彈性橡膠的物理常數(shù)參考值物理常數(shù) 橡膠種類(lèi)橡膠的剪切彈性模量G（kgf/cm 2）斷裂應(yīng)變（%）天然橡膠8.050010.012.0氯丁橡膠8.040010.0規(guī)定不僅要對(duì)減震支座本體的安全性，對(duì)固定支座與上部結(jié)構(gòu)的 螺栓、與下部結(jié)構(gòu)固定的地腳螺栓等連接構(gòu)件，以及與支座連接的上 下部結(jié)構(gòu)部分的安全性也要校核。遵照12.3節(jié)的規(guī)定，對(duì)與地震時(shí)保 有水平抗力法中采用的減震橋

24、的等效水平地震力系數(shù)khem相當(dāng)?shù)膽T性力，要控制這些構(gòu)件（的屈服強(qiáng)度）在材料的屈服強(qiáng)度以?xún)?nèi)。這些構(gòu) 件的抗力從容許應(yīng)力算出，可考慮 1.5的加成系數(shù)。8.4.3減震支座的設(shè)計(jì)位移減震支座的有效設(shè)計(jì)位移UBe及設(shè)計(jì)位移UB分別由式（841）及式（8.4.2）算出UBe - CB UBkhWUKbUbkhemVjKb地震系數(shù)法的情況地震時(shí)保有水平法抗力 的情況(8.4.1)(8.4.2)式中，UBe：減震支座的有效設(shè)計(jì)位移（m）Ub：減震支座的設(shè)計(jì)位移（m）kh： 8.3節(jié)規(guī)定的地震系數(shù)法中采用的設(shè)計(jì)水平地震力系數(shù)khem： 8.3節(jié)規(guī)定的地震時(shí)保有水平抗力法中采用的等效水平地震力系數(shù)Kb：為求u

25、s的減震支座的等效剛性(tf/m)W:減震支座所分擔(dān)水平力的上部結(jié)構(gòu)部分的重量(tf)CB：表示慣性力非恒定性的修正系數(shù)(設(shè)為0.7)解說(shuō)：減震支座一般具有非線(xiàn)性滯后特性，為轉(zhuǎn)換為等效線(xiàn)性化法進(jìn)行 設(shè)計(jì)，必須假定減震支座產(chǎn)生的位移。在根據(jù)地震系數(shù)法的設(shè)計(jì)中， 與8.3(1)節(jié)規(guī)定的設(shè)計(jì)水平地震力系數(shù)相當(dāng)?shù)膽T性力作用時(shí)減震裝 置產(chǎn)生的位移設(shè)為減震裝置的設(shè)計(jì)位移Ub ,在根據(jù)地震時(shí)保有水平抗力法的設(shè)計(jì)中，把與8.3(2)節(jié)規(guī)定的等效水平地震力系數(shù)相當(dāng)?shù)膽T性 力作用時(shí)減震支座產(chǎn)生的位移設(shè)定為減震裝置的設(shè)計(jì)位移Ub。地震時(shí)減震支座產(chǎn)生的位移的時(shí)間的變化根據(jù)地震動(dòng)的特性而變化，為了決定減震支座的等效剛性

26、和等效衰減常數(shù)，與實(shí)際值(有效值)相當(dāng)?shù)闹当扰c減震支座產(chǎn)生的最大位移相當(dāng)?shù)闹蹈鼮橹匾Q(chēng)此為減 震支座的有效設(shè)計(jì)位移，規(guī)定如式(8.4.1)。之所以把表示慣性力的非 恒定性的修正系數(shù)cb定為0.7，是因?yàn)椋瑸榱艘缘刃Ь€(xiàn)性化法表示橋 的地震響應(yīng)，采用與最大響應(yīng)的70%這一程度的響應(yīng)位移相當(dāng)?shù)臏p震支座的等效剛性Kb及等效衰減常數(shù)hB是適當(dāng)?shù)摹?.4.4 減震支座的等效剛性及等效衰減常數(shù)減震支座的等效剛性及等效衰減常數(shù)原則上由式(843)及F (uBe)一 F ( -Use)2use(8.4.3)(8.4.4)式(844)算出式中，Kb：減震支座的等效剛性(tf/m)hB:減震支座的等效衰減常數(shù)UB

27、e：8.4.3節(jié)規(guī)定的減震裝置的有效設(shè)計(jì)位移(m)F(u):為給減震支座以水平位移U所必要的水平力(tf)W減震支座的彈性能，為圖-8.4.1所示的二角形的面積hBW 2二 W(tf m)W 減震支座所吸收能量的合計(jì)，為圖-841所示的水平位移與水平荷載的滯后曲線(xiàn)的面積(tf m)圖-8.4.1減震支座的等效剛性及等效衰減常數(shù)解說(shuō)：由減震支座減低地震力是通過(guò)由隔震器的長(zhǎng)周期化和由阻尼器的 能量吸收性能來(lái)進(jìn)行的，必須正確地決定減震支座的剛性及衰減常數(shù)。 減震支座的水平力與水平位移間的關(guān)系一般為非線(xiàn)性，要通過(guò)等效線(xiàn) 性化法來(lái)表示與減震支座的有效設(shè)計(jì)位移相應(yīng)的減震支座的剛性及衰 減常數(shù)減震支座的有效

28、設(shè)計(jì)位移 UBe,如843所規(guī)定的，采用地震系 數(shù)法時(shí)與采用地震時(shí)水平抗力法時(shí)得到的值是不同的。減震支座的等 效剛性Kb及減震支座的等效衰減常數(shù) hB，對(duì)應(yīng)于減震支座的有效設(shè)計(jì) 位移UBe，能得到3類(lèi)值。減震支座的非線(xiàn)性性質(zhì)，如圖-解8.4.1所示，一般地以雙直線(xiàn)型解 841)(解 8.4.2)來(lái)表示。這時(shí)，減震支座的等效剛性及等效衰減常數(shù)如下給出KB = Qd UBeK2hB2QdUBeQd /(K2 - K1)UBeCQd +UBeK2)式中，Kb：減震支座的等效剛性(tf/m)hB:減震支座的等效衰減常數(shù)Q:圖-解8.4.1所示的減震支座的屈服荷載(tf)UBe： 8.4.3節(jié)規(guī)定的減震

29、裝置的有效設(shè)計(jì)位移(m)K,K2:圖-解8.4.1所示的減震支座的1次,2次剛性(tf/m)FDy%Kr1 iAI/科.圖-解841減震支座的滯后特性845減震支座的動(dòng)態(tài)特性(1) 減震支座的等效剛性必須要控制在根據(jù)844節(jié)的規(guī)定算出的值的10%以?xún)?nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)。減震支座的等效衰減常數(shù)必須在 根據(jù)8.4.4節(jié)的規(guī)定算出的值以上進(jìn)行設(shè)計(jì)。(2) 減震支座的設(shè)計(jì)必須要做到對(duì)通過(guò) 8.4.3節(jié)規(guī)定的地震 時(shí)保有水平抗力法中采用的減震支座的設(shè)計(jì)位移 UB進(jìn)行正負(fù)連續(xù) 反復(fù)加載仍穩(wěn)定。(3) 減震支座的設(shè)計(jì)必須要做到在8.4.3節(jié)規(guī)定的地震時(shí)保 有水平抗力法中采用的減震支座的設(shè)計(jì)位移 UB的范圍內(nèi)具有正切

30、線(xiàn)剛度。(4) 減震支座的設(shè)計(jì)必須要做到地震后不產(chǎn)生有害的永久 變位。(5) 減震支座的等效剛性及等效衰減常數(shù)，對(duì)平常荷載的變 動(dòng)、溫度變化等環(huán)境條件，必須是穩(wěn)定的。解說(shuō)：(1)規(guī)定減震支座的動(dòng)態(tài)特性的指標(biāo)有等效剛性、等效衰減常數(shù)、屈服荷載等，減震效果基本上由減震支座的等效剛性及等效衰減 常數(shù)所決定。在此，減震支座的設(shè)計(jì)應(yīng)該做到，與8.4.4節(jié)規(guī)定的地震時(shí)保有水平抗力法中采用的減震支座的有效設(shè)計(jì)位移UBe相對(duì)應(yīng)的減震支座的等效剛性要控制在設(shè)計(jì)值的-10%以?xún)?nèi)，等效衰減常數(shù)要在設(shè)計(jì)值以上。在此所謂減震支座的等效剛性以及等效衰減常數(shù)，是指由843節(jié)規(guī)定的地震時(shí)保有水平抗力法中采用的減震支座的有效設(shè)

31、計(jì)位移 UBe進(jìn)行10次正負(fù)反復(fù)加載而求出的等效剛性以及等效衰減常數(shù)的平 均值。如果減震支座的等效剛性及等效衰減常數(shù)的平均值對(duì)于設(shè)計(jì)值滿(mǎn) 足上述條件，上部結(jié)構(gòu)的加速度、位移響應(yīng)等的變動(dòng)幅度在設(shè)計(jì)上就 不會(huì)成為特別的問(wèn)題。不要使用特性值特散亂、不能得到穩(wěn)定的滯后曲線(xiàn)的減震支座。(2) 減震支座有時(shí)會(huì)產(chǎn)生伴隨著吸收能量的積累而溫度上升、能量吸收能力下降及因斷裂能量吸收能力的喪失等。規(guī)定了減震支座的 設(shè)計(jì)要做到減震支座的能量吸收能力對(duì)因地震的能量輸入有足夠的寬裕。反復(fù)加載次數(shù)，一般考慮I類(lèi)設(shè)計(jì)地震力時(shí)50次，考慮II類(lèi)地 震力時(shí)15次為目標(biāo)。與地震的類(lèi)型相應(yīng)的反復(fù)加載次數(shù)還未能完全搞 清，但已知一般

32、如I類(lèi)的地震動(dòng)那樣由平板境界型的大規(guī)模地震引起 的地震動(dòng)反復(fù)次數(shù)多，而由兵庫(kù)縣南部那樣的內(nèi)陸直下型地震引起的 II類(lèi)地震動(dòng)反復(fù)次數(shù)少?？紤]到賦予支座充分的穩(wěn)定性，估計(jì)因一次 地震的反復(fù)次數(shù)對(duì)I類(lèi)地震動(dòng)為30次，對(duì)II類(lèi)地震動(dòng)為7 8次這樣 的程度，可以看出是有寬裕的。(3) 在地震時(shí)減震支座產(chǎn)生進(jìn)入非線(xiàn)性域的大位移時(shí)，必須避免 地震時(shí)位移單向積累。因此，原則上應(yīng)該規(guī)定減震支座的設(shè)計(jì)有必要 做到在減震支座的設(shè)計(jì)位移 UB的范圍常保持正值的切線(xiàn)剛度。(4) 減震設(shè)計(jì)必須避免產(chǎn)生給地震后橋的行駛性帶來(lái)壞影響的永久位移。減震支座回復(fù)至原位置的性能可以根據(jù)由地震時(shí)保有水平 抗力法中使用的減震支座的設(shè)計(jì)位

33、移自然釋放減震支座后使其自由振 動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的永久位移Ubr來(lái)表示。減震支座的殘余位移 Ubr可以8.4.3 節(jié)規(guī)定的地震時(shí)保有水平抗力法中使用的減震支座的設(shè)計(jì)位移UB的10%以下為目標(biāo)。(5) 減震支座必須是這樣的支座，其等效剛性及等效衰減常數(shù)對(duì) 于平時(shí)荷載的變動(dòng)，溫度變化等環(huán)境變化或者地震時(shí)反復(fù)加載等的影響要穩(wěn)定。關(guān)于穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)上應(yīng)該考慮的事項(xiàng)有如下幾點(diǎn)1) 由溫度變化引起的梁的伸縮2) 由活載引起的振動(dòng)的反復(fù)3) 由蠕變及干燥收縮造成的影響8.5 固有周期的計(jì)算方法固有周期按照332節(jié)的規(guī)定算出。在計(jì)算固有周期時(shí)，把 減震支座作為具有844節(jié)規(guī)定的等效剛性的彈力進(jìn)行模型化。解說(shuō)：計(jì)算固有周

34、期時(shí)，把橋模型化為如圖-解8.5.1所示那樣的框架結(jié) 構(gòu)模型，利用3.3.2節(jié)解說(shuō)所示的橡膠支座等的剛性，遵照謀求地震 時(shí)水平力的分散時(shí)的計(jì)算法，把減震支座作為連接上部結(jié)構(gòu)及下部結(jié) 構(gòu)的彈性要素進(jìn)行模型化。減震支座的約束條件原則上如表-解8.5.1 所示。表示減震支座的彈力要素的剛性，應(yīng)采用8.4.4節(jié)規(guī)定的減震支座的等效剛性Kb。Ely血 u:與重量相當(dāng)?shù)牧ψ饔?的節(jié)點(diǎn)Elu：上部結(jié)構(gòu)的彎曲剛性EIp：下部結(jié)構(gòu)的彎曲剛性O(shè):斷面變化的節(jié)點(diǎn)W上部結(jié)構(gòu)的重量W橋墩墩身的重量W.基腳的重量圖-解8.5.1固有周期計(jì)算模型另外，上部結(jié)構(gòu)的慣性力，按照331 (4)的規(guī)定在圖-解8.5.2所示的順橋向

35、，使其作用于減震支座的底面，在橫橋向則作用于上部 結(jié)構(gòu)的重心位置。表-解8.5.1減震支座的約束條件順橋向橫橋向垂直向繞順橋向繞橫橋向繞垂直向在順橋向，橫橋向 兩個(gè)方向都減震化彈性彈性約束*約束*自由*自由*順橋向減震化， 橫橋向不減震化彈性約束約束*約束*自由*自由*注)*的條件嚴(yán)格來(lái)說(shuō)為彈性支撐，因?qū)馕鼋Y(jié)果的影響一般很小，可以這樣設(shè)定圖-解8.5.2上部結(jié)構(gòu)的慣性力的作用位置8.6 減震橋的衰減常數(shù)的計(jì)算方法減震橋的衰減常數(shù)h原則上由式(8.6.1)算出。2hpj ghFui g 山口心 HK Bi uBi (hBi 一k khPiBi Fui Bi .PiK fKF引2i2 一 KBi

36、 土 KBi 亠 KBiH 2、KBi UBi (1)K Pi KFui Kf2)(861)式中,h：減震橋的衰減常數(shù)hBi： 8.4.4節(jié)規(guī)定的第i個(gè)減震支座的等效衰減常數(shù)hp：第i個(gè)下部結(jié)構(gòu)的衰減常數(shù)hFui:第i個(gè)基礎(chǔ)水平振動(dòng)的衰減常數(shù)hp:第i個(gè)基礎(chǔ)旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的衰減常數(shù)KBi： 8.4.4節(jié)規(guī)定的第i個(gè)減震支座的等效剛性(tf/m)Kpi：第i個(gè)下部結(jié)構(gòu)的等效剛性(tf/m)KFui:第i個(gè)基礎(chǔ)的水平彈性常數(shù)(tf/m):第i個(gè)基礎(chǔ)的旋轉(zhuǎn)彈性常數(shù)(tf . m/rad)UBi： 843節(jié)規(guī)定的第i個(gè)減震支座的設(shè)計(jì)位移(m)H：基腳上面至上部結(jié)構(gòu)的慣性力的作用位置的高度(m)解說(shuō)：減震橋的

37、衰減常數(shù)除了考慮由減震支座吸收的衰減能量外還必須 在考慮橋原有的衰減特性之后來(lái)決定。在此，一般地認(rèn)為梁的剛性大，幾乎不變形，從減震支座、橋墩及基礎(chǔ)的特性由能量比例衰減法算出 減震橋的衰減常數(shù)。此外，在更為詳細(xì)地算出由具有不同衰減特性的構(gòu)件組成的橋的 衰減常數(shù)時(shí)，可以遵照6.2節(jié)的解說(shuō)。而且，由式(8.6.1)算出減震橋的衰減常數(shù)時(shí)，各結(jié)構(gòu)要素的衰減 常數(shù)可參考6.2節(jié)所示的表-解6.2.1的值。8.7 采用減震設(shè)計(jì)時(shí)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)8.7.1般規(guī)定采用減震設(shè)計(jì)時(shí)，在第12章及第13章的規(guī)定之外，本章考 慮結(jié)構(gòu)方面的問(wèn)題，目的是確實(shí)地獲得減震效果。解說(shuō)：在減震設(shè)計(jì)中，一般下部結(jié)構(gòu)彈性地支撐上部結(jié)構(gòu)，因

38、此結(jié)構(gòu)上 必須充分注意梁的相對(duì)位移。在此在第 12章及第13章的規(guī)定之外示 出減震設(shè)計(jì)中必要的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。8.7.2 梁端部的空隙在梁端部，原則上要設(shè)置充足的空隙以使地震時(shí)梁與橋臺(tái)或 者鄰接的梁間不發(fā)生沖突。原則上梁端部的空隙由動(dòng)態(tài)解析求出 但不能低于由式(8.7.1)得到的值。i (8.7.1)JSbUB L acb ub La(梁與橋臺(tái)間)(一個(gè)橋墩上的2跨的梁間)式中，S:圖-8.7.1所示的梁端部的空隙寬度(cm)Ub: 8.4.3節(jié)規(guī)定的地震時(shí)保有水平抗力法中使用的橋臺(tái) 上或者橋墩上的減震支座的設(shè)計(jì)位移(cm)L：空隙的余裕量(cm)Cb：不同固有周期差時(shí)的空隙量的修正系數(shù)，根據(jù)鄰接的2跨的梁的固有周期差取表-8.7.1中的值。表-8.7.1不同固有周期差時(shí)的空隙量的修正系數(shù)cb固有周期差比 T/T1Cb0 AT/T1 0.110.1 AT/T1 0.80.8 iT/ T1 1.01注)at = T2-T1, Ti, T2分別表示鄰接的2跨的梁的固有周期 設(shè)定_五。4-Ir1圖-6.7.1梁端部的空隙解說(shuō)：減震設(shè)計(jì)是以上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生與 8.4.3節(jié)規(guī)定的減震支座的設(shè)計(jì)位 移Ub相當(dāng)?shù)奈灰茷榍疤岬?，要是梁端無(wú)足夠的空隙，梁與橋臺(tái)或者相 鄰的梁就有可能發(fā)生碰撞。在發(fā)生地震時(shí)保有水平抗力法假定的地震 動(dòng)時(shí)，雖然難以避免伸縮裝置等的損傷，但必須避免梁的位移因碰撞 而受到很大限制