日本道路橋規(guī)范

1、日本道路橋規(guī)范-條文說明抗震設(shè)計篇1996年 12月社團法人 日本道路協(xié)會序道路是用來運送人、物的最基本又最普遍的交通設(shè)施。同時它在均衡國土發(fā)展、擊活地方社會、改善生活環(huán)境等方面發(fā)揮著重要的作用，而且它還具有多種功能。日本的道路建設(shè)， 從始于 1954 年的第一個道路建設(shè)五年規(guī)劃積累到現(xiàn)在，取得了眾所周知的穩(wěn)步發(fā)展。但是由于機動車的發(fā)展快于道路建設(shè)，即使現(xiàn)在道路建設(shè)在質(zhì)與量上仍顯得不足。另外，面對高齡化、信息化、國際化等形勢，為即將到來的高齡社會進行儲備，為使人民生活更有活力更加豐富，也需要建設(shè)有效率的功能完備的道路網(wǎng)， 以適應(yīng)社會對道路建設(shè)的新要求。因此，建設(shè)省在以 1993 年為初年度的第

2、 11 個道路建設(shè)五年計劃中，力圖推進以豐富生活、創(chuàng)造有活力的地域、開發(fā)良好環(huán)境為目標(biāo)的道路事業(yè)。由于日本地形陡峭，河川眾多，城市部分的土地被高度利用，空間制約形勢嚴(yán)峻，而橋梁又是道路建設(shè)中不可缺少的構(gòu)造物，所以必須采取切合實際的建設(shè)方法。特別是在 1995 年 1 月 17 日的兵庫縣南部地震中，作為避難路和緊急物資運送線的道路、橋梁受到毀壞，對地域社會產(chǎn)生極大影響，因此，建設(shè)抗災(zāi)性強、可信度高的道路交通網(wǎng)從來沒有象現(xiàn)在這么迫切。日本道路協(xié)會在1990年發(fā)行了道路橋規(guī)范條文說明V抗震設(shè)計篇 ?；?1995 年兵庫縣南部地震的受災(zāi)教訓(xùn)，根據(jù)建設(shè)省向相關(guān)單位頒發(fā)的關(guān)于兵庫縣南部地震受災(zāi)道路橋修

3、復(fù)辦法以及有關(guān)橋梁抗震設(shè)計的新的調(diào)查研究成果，又適值改版，所以頒發(fā)了這次的道路橋規(guī)范條文說明V抗震設(shè)計篇的改訂版。希望正確理解本改訂版的主旨，更進一步地推進高質(zhì)量的橋梁建設(shè)。1996 年 12 月日本道路協(xié)會會長 荻 原 浩道路橋規(guī)范V抗震設(shè)計篇作為橋、高架道路等的技術(shù)基準(zhǔn)在 1980 年被制定出來。它反映了 1977 年制定的建設(shè)省新抗震設(shè)計法（討論案）的研究成果，是1971 年的路橋抗震設(shè)計指南的改版。在 1990 年， 引入基于橋梁支持地層的振動特性及靜力框架法的橋梁抗震計算法、鋼筋混凝土橋墩的地震時保有水平耐力的檢驗法，以 1980 年以后的橋梁抗震設(shè)計的調(diào)查研究成果為基礎(chǔ)，對道路橋規(guī)

4、范 V抗震設(shè)計篇進行了改版。1995 年 1 月 17 日發(fā)生的兵庫縣南部地震是關(guān)東大地震以來各種構(gòu)造物受災(zāi)最大的一次地震。至于橋梁，以橋墩倒壞、落梁為首，多數(shù)橋梁受災(zāi)嚴(yán)重。 地震之后的1 月 20 日， 受建設(shè)省的委托，設(shè)置了由耐震工學(xué)橋梁工學(xué)的專家們組成的兵庫縣南部地震道路橋震災(zāi)對策委員會 ，對探明受災(zāi)原因等進行了研討。委員會審議了地震動態(tài)特性解析、受災(zāi)構(gòu)造機理的討論結(jié)果等，最后整理成 1995 年 3 月的中期報告和同年12 月的最終報告。委員會在關(guān)于今后抗震設(shè)計應(yīng)研究的事項上，提出了設(shè)計地震力與橋的抗震性、構(gòu)造部件的地震時的變形能力以及震動耐力、動態(tài) 解析法的活用、免震設(shè)計、支座、落橋

5、防止構(gòu)造、地基 液化以及與之相伴的地基流動、橋梁作為一個整體時的抗震性 合計共八個方面的課題。1995 年 2 月 27 日 兵庫縣南部地震受災(zāi)道路橋修復(fù)辦法 經(jīng) 由上述委員會審議，由建設(shè)省向相關(guān)單位作了通知。在修復(fù)辦法中，以提高各構(gòu)造部件強度的同時提高其變形性能、使橋梁作為一個整體進行抗震為目標(biāo)，在設(shè)計時增加了基于震度法的地震時保有水平耐力驗算。在此基礎(chǔ)之上，還規(guī)定即使遭受到兵庫縣南部地震所觀測到的最大地震動也能抵抗的構(gòu)造要用動態(tài)解析法進行驗算。另外， 1995 年 5 月 25 日， 作為橋、 高架道路等的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （道路橋規(guī)范）改版之前的臨時措施，建設(shè)省通知相關(guān)單位：全國范圍內(nèi)正在實施的

6、新橋的設(shè)計以及既有橋梁的加固要根據(jù)道路級別、構(gòu)造、功能以 加固指南 參考。基于這樣的背景， 橋梁委員會于1995 年 4 月在總括小委員會的下面設(shè)置了震災(zāi)對策特別分科會，在采用臨時措施 加固指南 的同時，推進必要的調(diào)查研究，進行 道路橋規(guī)范V抗震設(shè)計篇 的改版工作，從而帶來本次的刊發(fā)。主要的改訂點有以下幾點： 根據(jù)內(nèi)陸直下型 （內(nèi)陸斷層處發(fā)生的地震） 地震對構(gòu)造物有影響的觀點， 以及考慮到截止目前為止所觀測到的最強內(nèi)陸直下型地震動1995 年兵庫縣南部地震，規(guī)定在舊有設(shè)計地震力的基礎(chǔ)上增加新的設(shè)計地震力。 在根據(jù)舊有的震度法進行抗震設(shè)計的同時， 對受地震影響較大的橋墩、 基礎(chǔ)、 支座、 落橋防

7、止系體系等的構(gòu)造部件， 改 為根據(jù)地震時保有水平耐力法進行耐震設(shè)計。 為了正確掌握考慮了構(gòu)造部件非線性的橋梁地震時的運動，有必要進行動態(tài)解析。 考慮到這點， 在規(guī)定使用動態(tài)解析的地震輸入的同時， 修改了解析模型及解析法、 根據(jù)動態(tài)解析 進行安全性驗算的相關(guān)規(guī)定。 對于判定為液化的地層， 修正了液化判定用的地震力、 液化強度、 抗震設(shè)計上的處理方法， 并規(guī)定此為新的液化情況下的抗震設(shè)計法。 關(guān)于流動化對橋梁的影響， 在抗震設(shè)計上的處理方法有了新 的相關(guān)規(guī)定。 關(guān)于以前沒有具體規(guī)定的免震設(shè)計， 規(guī)定為以地震力的分散和高衰減化為重點的免震設(shè)計法。 關(guān)于鋼筋混凝土橋墩， 在引入預(yù)測了箍筋約束效果的混凝

8、土應(yīng)力 變形關(guān)系的同時， 修改了水平力 變位關(guān)系的計算方法。 另外， 考慮了尺寸效果的抗剪耐力評價法、 提高韌性的配筋細(xì)則、 以及根據(jù)鋼筋混凝土剛構(gòu)橋墩的地震時保有水平耐力法的設(shè)計方法有了初次規(guī)定。 初次規(guī)定填充了混凝土的鋼制橋墩的地震時保有水平耐力及變形性能的算定方法， 以及未填充混凝土的鋼制橋墩的抗震設(shè)計上的處理辦法。 對于各種形式的基礎(chǔ)， 規(guī)定了考慮了非線形效果的耐力、 變形性能的驗算方法， 基于地震時保有水平耐力法為基礎(chǔ)的抗震設(shè)計法有了初次規(guī)定。 對于在以往的設(shè)計方法中沒有明確規(guī)定的支座， 其設(shè)計地震力和各種形式的支座的設(shè)計法、 以及與支座相連的構(gòu)造的設(shè)計方法有了初次規(guī)定。? 為了確實

9、防止落橋， 明確既有落橋防止構(gòu)造的功能， 作為新的落橋防止系統(tǒng)， 在明確其位置的同時， 對其設(shè)計荷重以及設(shè)計方法進行了規(guī)定。在使用本規(guī)范過程中，由于對和舊規(guī)范的相異之處、規(guī)定的根據(jù)等進行了說明，希望熟讀本規(guī)范和條文說明，進一步徹底掌握其要領(lǐng)。另外，本規(guī)范中，關(guān)于內(nèi)陸直下型地震的地震動、伴隨地層液化的流動化現(xiàn)象等，學(xué)術(shù)上及技術(shù)上還沒有十分明確的事項，在確保橋梁安全性的大前提下，條文也規(guī)定現(xiàn)階段以可以活用的信息為基礎(chǔ)，自行判斷設(shè)計。因此，關(guān)于此類事項，相信今后根據(jù)進一步的調(diào)查研究，會有切實有效又快速的解決辦法。希望本規(guī)范對道路橋的設(shè)計、施工有良好作用，進一步促進運用橋梁技術(shù)的一體化，確保道路橋的高

10、度安全性和耐久性。1996 年 12 月橋梁委員會 總括小委員會 震災(zāi)對策特別分科會V抗震設(shè)計篇第 1 章總則1.1 適用范圍1.2 用語的定義第2章抗震設(shè)計的基本方針第3章抗震設(shè)計應(yīng)該考慮的荷載及設(shè)計條件3.1 抗震設(shè)計應(yīng)該考慮的荷載及荷載組合3.2 地震的影響3.3 慣性力3.3.1 一般3.3.2 固有周期的計算方法3.3.3 慣性力的計算方法3.4 橋梁重要度的劃分3.5 地域修正系數(shù)3.6 抗震設(shè)計的地基類別3.7 抗震設(shè)計的地基面第4章震度法的抗震設(shè)計4.1 震度法中使用的設(shè)計水平震度4.2 震度法中使用地震時土壓力4.3 震度法中使用的地震時動水壓力第5章地震時保有水平耐力法的抗

11、震設(shè)計5.1 一般5.2 安全性的判定5.3 地震時保有水平耐力法中使用的水平震度5.3.1 地震時保有水平耐力法中使用的等價水平震度5.3.2 地震時保有水平耐力法中使用的設(shè)計水平震度第6章動態(tài)解析法的抗震驗算6.1 一般6.2 解析模型以及解析法6.3 動態(tài)解析中使用地震輸入6.4 安全性的判定第7章地震時不安定地層的抗震設(shè)計7.1 一般7.2 抗震設(shè)計中極軟粘土層以及沙性土層、 對橋梁有影響的被判斷為產(chǎn)生液化的地層的抗震設(shè)計7.3 被判斷為可能發(fā)生對橋梁有影響的流動化地層的基礎(chǔ)的抗震設(shè)計7.4 抗震設(shè)計中極軟粘土層以及沙性土層7.5 沙性地層液化的判斷7.5.1 一般7.5.2 三軸疲勞

12、強度比7.6 土質(zhì)常數(shù)降低的土層以及處理辦法第8章 免震設(shè)計8.1 一般8.2 免震設(shè)計8.3 免震設(shè)計中使用的設(shè)計水平震度8.4 免震支座的設(shè)計8.4.1 設(shè)計的基本方針8.4.2 免震支座安全性的判斷8.4.3 免震支座的設(shè)計變位8.4.4 免震支座的等價剛性以及等價衰減系數(shù)8.4.5 免震支座的動態(tài)特征8.5 固有周期的計算方法8.6 免震橋梁衰減系數(shù)的計算方法8.7 使用免震設(shè)計時的構(gòu)造細(xì)節(jié)8.7.1 一般8.7.2 梁端頭部的間隔8.7.3 伸縮縫的構(gòu)造細(xì)節(jié)第9章 鋼筋混凝土橋墩地震時保有水平耐力和容許塑性率的計算9.1 一般9.2 地震時保有水平耐力以及容許塑性率9.3 屈服時以及

13、極限時的水平耐力和水平變位9.4 混凝土的應(yīng)力 應(yīng)變曲線9.5 抗剪強度9.6 提高鋼筋混凝土橋墩韌性的構(gòu)造細(xì)節(jié)9.7 縱向鐵筋的截斷9.8 鋼筋混凝土剛構(gòu)橋墩地震時保有水平耐力和容許塑性率9.9 作用有上部構(gòu)造死荷載引起的偏心彎矩的鋼筋混凝土橋墩第10章 鋼制橋墩地震時保有水平耐力和容許塑性率的計算10.1 一般10.2 填充了混凝土的鋼制橋墩10.2.1 地震時保有水平耐力和容許塑性率10.2.2 構(gòu)造細(xì)節(jié)10.3 沒有填充混凝土的鋼制橋墩10.4 支座錨固部位的抗震設(shè)計10.5 作用有上部構(gòu)造死荷載引起的偏心彎矩的填充有混凝土的鋼制橋墩第11章 地震時保有水平耐力法的基礎(chǔ)抗震設(shè)計11.1

14、 一般11.2 基礎(chǔ)所產(chǎn)生的截面力、地基反力以及變位的計算11.3 基礎(chǔ)的屈服11.4 基礎(chǔ)主要發(fā)生非線性變形時的基礎(chǔ)時程塑性率、時程變位的計算以及塑性率的限值11.5 基礎(chǔ)部件的驗算第12章 支座部的構(gòu)造12.1 一般12.2 支座部抗震設(shè)計中使用的設(shè)計地震力12.3 支座部的安全性驗算12.4 支座部的構(gòu)造12.4.1 一般12.4.2 橡膠支座12.4.3 鋼制支座12.4.4 支座周圍的上下部構(gòu)造部分第13章 落橋防止體系13.1 一般13.2 掛梁的長度13.3 落橋防止構(gòu)造13.4 限制變位構(gòu)造13.5 落差防止構(gòu)造13.6 伸縮縫保護裝置13.7 與落橋防止構(gòu)造相連接的部位13.

15、8 橋軸直角方向的落橋防止體系第14章 有可能減少地震影響的構(gòu)造V 抗震設(shè)計篇第1章總 則1.1 適用范圍本篇適用于橋梁的抗震設(shè)計明確抗震設(shè)計篇的適用范圍關(guān)于適用以及準(zhǔn)用橋梁的使用，按通用篇1.1適用范圍的規(guī)定執(zhí)行。 即使 是跨徑超過200米的橋梁，也要針對地形、地質(zhì)、地基等條件，以及橋梁的 構(gòu)造特征、規(guī)模、橋梁及地基以往的震害經(jīng)驗、重要度和選址條件，進行必 要、適當(dāng)?shù)男拚?，這些都是本篇所允許的。1.2 所用詞語的定義本篇所用詞語的含義如下所示:(1)震度法考慮構(gòu)造物彈性范圍內(nèi)的振動特征，使地震力靜態(tài)作用于構(gòu)造物的抗震設(shè)計法(2)地震時保有水平耐力法考慮構(gòu)造物的非線性變形性能和動態(tài)耐力，使地震

16、力靜態(tài)作用于構(gòu)造物的抗震設(shè)計法(3)動態(tài)解析法用動力學(xué)的方法解析地震時構(gòu)造物的反應(yīng)的抗震設(shè)計法(4)免震設(shè)計法使用免震支座，適度延長橋梁固有周期的同時，設(shè)法提高其衰減性能以降低慣性力的抗震設(shè)計法(5)地震的影響抗震設(shè)計中使用的慣性力、土壓、水壓、地層的液化、流化等等，由于地震動對橋梁帶來的從工程角度進行評價的地震影 響的總稱(6)設(shè)計振動單位在地震時可以看作是同一振動的構(gòu)造系固有周期橋梁自由振動1次的周期(8)設(shè)計水平震度在抗震設(shè)計中，為了計算水平方向的慣性力，在橋的重量上所乘的系數(shù)地域修正系數(shù)以經(jīng)常發(fā)生大地震的地區(qū)為基準(zhǔn)，其它地區(qū)設(shè)計水平震度的修正系數(shù)(10)抗震設(shè)計上的地基類別根據(jù)地震時地

17、基的振動特性，從工程性質(zhì)上對地基進行的分 類(11)抗震設(shè)計的地面在抗震設(shè)計時假定為地表面的地基面(12)支持層面具有對象地點的共同特征，存在于在抗震設(shè)計中被視為振動地基的下面，十分堅固的地基的上面(13)加速度反應(yīng)譜對于特定的地震動，具有任意固有周期和衰減系數(shù)的單自由度振動系的最大加速度值(14)液化由于地震動引起間隙水壓力的急劇上升，飽和沙質(zhì)土層失去抗剪強度，土的構(gòu)造發(fā)生破壞(15)流化伴隨著液化的發(fā)生，地層發(fā)生水平方向的移動(16)地震時保有水平耐力反復(fù)受到地震力作用時構(gòu)造部件所具有的水平耐力(17)等價水平震度將地震時保有水平耐力法中使用的設(shè)計水平震度，根據(jù)容許 塑性率降低了的水平震度

18、(18)時程塑性率構(gòu)造部件在上部構(gòu)造慣性力的作用位置產(chǎn)生的時程變位與屈 服變位的比值(19)容許塑性率為控制構(gòu)造部件的損傷以及時程變位，構(gòu)造部件所允許的塑 性率(20)塑性較構(gòu)造部件在受到正負(fù)交替的疲勞變形時能保持穩(wěn)定，為了發(fā) 揮這種能保持耐力的塑性變形功能的較構(gòu)造稱為塑性較。產(chǎn)生 塑性錢的部分成為塑性較區(qū)域，部件在塑性較區(qū)域的縱向長度 成為塑性較長度(21)落橋防止體系以防止由于地震引起上部構(gòu)造落下而設(shè)置的構(gòu)造。由掛梁長 度、落橋防止構(gòu)造、限制變位構(gòu)造以及高差防止構(gòu)造等組成 (22)掛梁長度此為落橋防止體系中梁的端部的構(gòu)造。上下部構(gòu)造間有預(yù)想 不到的較大相對位移發(fā)生時，為了防止梁從下部構(gòu)造的

19、頂部脫 落，確保梁的端部到下部構(gòu)造頂部邊緣的梁的長度(23)落橋防止構(gòu)造此為落橋防止體系中梁的端部的構(gòu)造。上下部構(gòu)造間有預(yù) 想不到的較大相對位移發(fā)生時，為防止掛梁長度不足的構(gòu)造 (24)限制變位構(gòu)造配合支座以抵抗地震時的慣性力為目的，為防止支座受到損 壞時上下部構(gòu)造之間產(chǎn)生較大相對位移的構(gòu)造(25)防止落差的構(gòu)造為了防止支座高度較大的鋼性支座破損時，發(fā)生行車?yán)щy的 有落差的路面出現(xiàn)，從而設(shè)置的構(gòu)造(26)伸縮縫保護裝置在橋梁使用期內(nèi)，為了防止由于受到發(fā)生概率較高的地震而 使伸縮裝置破損的構(gòu)造(27)免震支座進行了免震設(shè)計橋梁的支座，具有適度延長橋梁的固有周期 和增大地震力衰減性能的支座(28)

20、地震時水平力分散構(gòu)造地震時上部構(gòu)造的慣性力被幾個下部構(gòu)造分擔(dān)的構(gòu)造，比如 使用橡膠支座、免震支座的情況，以及使用多點固定方式的情 況第2章抗震設(shè)計的基本方針(1)橋梁的抗震設(shè)計,要與橋梁的重要度相應(yīng),以確保必要的抗 震性能為目標(biāo)。橋梁的重要度，按照道路種類以及橋梁的功 能、構(gòu)造分為標(biāo)準(zhǔn)重要度橋梁和特別重要度橋梁(以下分別稱為A類橋梁和B類橋梁)兩種。A類橋梁，以對于在橋梁 使用期內(nèi)發(fā)生概率較大的地震要保證健全性、對于在橋梁使用期內(nèi)發(fā)生概率較小的地震具有足夠的強度、防止發(fā)生致命損傷為目標(biāo)。B類橋梁，以對于在橋梁使用期內(nèi)發(fā)生概率較 大的地震要保證健全性、對于在橋梁使用期內(nèi)發(fā)生概率較小 的地震防止發(fā)

21、生限定的損傷為目標(biāo)。這里，作為在橋梁的使用期內(nèi)發(fā)生強度大、發(fā)生概率低的地震動，把板塊邊界型大 規(guī)模地震定為I型地震動、內(nèi)陸直下型地震動定為n型地震動，以這兩種地震動為抗震設(shè)計考慮的地震動。(2)抗震設(shè)計原則上以震度法和地震時保有水平耐力法進行設(shè) 計。對于在橋梁使用期內(nèi)發(fā)生概率較高的地震，根據(jù)震度法計算容許應(yīng)力、容許支持力、容許變位、安全率以及它們的 組合來進行抗震設(shè)計。 對于在橋梁使用期內(nèi)， 發(fā)生概率低但 強度大的地震，用地震時保有水平耐力法計算地震時保有水 平耐力、容許塑性率、殘留變位以及它們的組合來進行抗震 設(shè)計。(3)對于地震時反應(yīng)復(fù)雜的橋梁，要用動態(tài)解析法，最好將其結(jié)果在設(shè)計中體現(xiàn)出來

22、。(4)在抗震設(shè)計中，考慮地形、地質(zhì)、地基條件、選址條件選定 抗震性高的構(gòu)造形式的同時，注意力不能只放在一個一個上下部構(gòu)造的設(shè)計上，應(yīng)該包括支座、落橋防止體系在內(nèi)進行 通盤考慮，使橋梁整體具有抗震性能。(1)橋梁的抗震設(shè)計規(guī)定了作為目標(biāo)的抗震性能。橋梁作為震后的避難路、救助、救急、醫(yī)療、消防活動以及運送緊急物資的運輸路線，有著非常重要 的作用。在這里，根據(jù)道路種類和橋梁的功能、 構(gòu)造，把橋梁的重要度分 為標(biāo)準(zhǔn)橋梁（A類橋梁）和高度重要橋梁（B類橋梁）2種，它們分別有 各自確保的抗震性能目標(biāo)。表2.1說明了抗震設(shè)計考慮的地震動和橋梁的 抗震性能目標(biāo)，以及為實現(xiàn)其目標(biāo)要使用的抗震設(shè)計法。作為抗震設(shè)

23、計考慮的地震動，主要考慮在橋梁使用期間發(fā)生概率較高的地震動和發(fā)生概率低但強度較大的地震動的2階段地震動。這里所說的橋梁使用期間發(fā)生概率高的地震動是指比較而言發(fā)生可能性較高中等 規(guī)模的地震，沿襲了以往抗震設(shè)計的震度法中使用的以設(shè)計震度規(guī)定的 地震力。另外，在橋梁使用期間發(fā)生概率低但強度較大的地震動，在1990年的抗震設(shè)計篇中規(guī)定的象發(fā)生于1923年的關(guān)東大地震中東京周邊的地震動發(fā)生概率較低的板塊邊界型的大規(guī)模地震的地震動之外，又考慮 了象發(fā)生于1995年兵庫縣南部發(fā)生率極低的震級 7級的內(nèi)陸直下型地震 的地震動。我們把板塊邊界型的大規(guī)模地震的地震動和發(fā)生于兵庫縣南 部的內(nèi)陸直下型地震的地震動，分

24、別稱為I型和口型地震動。I型地震 動表示大振幅、長時間反復(fù)作用，口型地震動表示持續(xù)時間短但強度極 大的地震動。表2.1抗震設(shè)計考慮的地震動和橋梁的抗震性能目標(biāo)抗震設(shè)計考慮的地震動橋梁抗震性能目標(biāo)抗震計算法標(biāo)準(zhǔn)重 要度的 橋（A類橋）特別重 要的橋 （B類橋）靜態(tài)解 析法動態(tài)解析 法（地震 時反應(yīng)復(fù) 雜的橋）橋梁使用期間發(fā)生概率高 的地震動沒有損壞健全性震度法時程法反應(yīng)譜法橋梁使 用期間 發(fā)生概 率低但 強度大 的地震 動I型地震動（板 塊邊界型大規(guī)模 地震）防止致 命的震 害避免限 定的損 傷地震時 保有水 平耐力 法口型地震動（象 兵庫縣南部的內(nèi)陸直下型地震）另外，地震動因地而異，由于地震發(fā)

25、生概率小的地區(qū)和地震發(fā)生概率大的地區(qū)使用同一個地震震度不合理， 因此 3.5 節(jié)規(guī)定了橋梁抗震設(shè)計使用的地震動強度隨地域不同的變化。關(guān)于內(nèi)陸直下型地震，也有意見表示應(yīng)該在設(shè)計中將每個活斷層的特性反映出來 如果這樣， 就必須把活斷層的位置和活動時期確定下來 但是由于正在全國范圍內(nèi)進行基于活動性和活斷層的地震動預(yù)測，目前還有許多不明之處因此，關(guān)于這一點，有必要隨著今后調(diào)查研究的發(fā)展進行必要的回應(yīng)在這里，關(guān)于內(nèi)陸直下型地震對構(gòu)造物的影響，就以觀測到的最強地震動即 1995 年兵庫縣南部地震的地震動為考慮對象。與以上 2 階段 3 類地震動和橋梁重要度對應(yīng)， 以不損傷橋梁的健全性、防止受到致命的震害、

26、 以及防止發(fā)生限定的損傷為目標(biāo)進行抗震設(shè)計。 以鋼筋混凝土橋墩為例， 如果水平方向的地震力反復(fù)作用， 屈服后的水平耐力達到最大耐力(終局水平耐力) ，其后的水平變位會變得更大，保護層混凝土?xí)兟洹?鋼筋斷裂， 與此相伴的是水平耐力開始降低。 從例子中的關(guān)系可以看出， 所謂不損傷健全性是指地震時用容許應(yīng)力法計算的構(gòu)造部件產(chǎn)生的應(yīng)力、 變位等應(yīng)該在容許應(yīng)力和容許變位以內(nèi)， 即不產(chǎn)生超過屈服狀態(tài)的損傷。 所說的防止受到致命的震害， 是指為不發(fā)生落橋現(xiàn)象主要構(gòu)造部件的水平耐力開始降低的臨界狀態(tài)。所說的防止發(fā)生限定的損傷，是指為了震后盡快恢復(fù)橋梁的功能， 要使橋梁具有一定的儲備。 這些限定的狀態(tài)， 根據(jù)

27、震后經(jīng)驗及各種試驗、 解析式確認(rèn)的構(gòu)造部件及橋梁整體的終局狀態(tài)，必須在考慮了一定的安全系數(shù)后確定。這里所說的n型地震動對構(gòu)造物影響的觀點，采用了迄今為止觀測到的地震中從世界范圍看也是最強的兵庫縣南部地震的地震動，不能否認(rèn)比之更強的地震動將來在局部地區(qū)發(fā)生的可能性?，F(xiàn)階段強震觀測歷史較短，在正確推斷地震動特性并反應(yīng)于抗震設(shè)計中還有許多不足之處。因此，在設(shè)計上預(yù)留安全系數(shù)的同時還要考慮落橋防止體系。但是事實上，設(shè)計出對不管怎樣的未知地震動都安全的橋梁還是受到現(xiàn)階段條件的制約。對于這樣的地震，重要的是提高道路網(wǎng)的復(fù)原功能，著手進行建設(shè)早期加固體制、技術(shù)開發(fā)等。(1) 在道路橋的抗震設(shè)計中，加強構(gòu)造部

28、件強度的同時有必要提高變形性能使橋梁作為一個整體抵抗地震，因此，抗震設(shè)計不僅使用震度法還運用地震時保有水平耐力法。用震度法確定的構(gòu)造斷面不能滿足地震時保有水平耐力法的安全性判斷標(biāo)準(zhǔn)時，要修改斷面，使之滿足地震時保有水平耐力法的要求。關(guān)于地震時保有水平耐力法， 已經(jīng)在 1990 年的抗震設(shè)計篇中作為鋼筋混凝土橋墩的地震時保有水平耐力的驗算被采用，這次根據(jù) 1995年兵庫縣南部地震的受害狀況，由于認(rèn)識到確保構(gòu)造系韌性的重要性，決定此設(shè)計法不應(yīng)該僅僅局限于鋼筋混凝土橋墩，將適用范圍擴大到受地震影響較大的橋墩、基礎(chǔ)、支座部、落橋防止體系等構(gòu)造部件，同時明確不是作為驗算法而是作為設(shè)計法。圖 2.1 給出

29、了標(biāo)準(zhǔn)抗震設(shè)計的流程圖。(2) 震度法和地震時保有水平耐力法，對于地震時的反應(yīng)不是太復(fù)雜的橋梁，能夠用足夠的精度簡單地表達地震時的反應(yīng)。因此，原則上用震度法和地震時保有水平耐力法進行抗震設(shè)計。但是，對于特殊形狀、構(gòu)造的橋梁，震度法和地震時保有水平耐力法有時不能充分反映橋梁地震時的振動，因此，對于地震時反應(yīng)比較復(fù)雜的橋梁，希望將震度法和地震時保有水平耐力法的計算結(jié)果用動態(tài)解析法進行驗算。另外，對于多處產(chǎn)生非線性的橋梁能量法則的適用性受到限制的情況、地震時震動復(fù)雜，地震時保有水平耐力法的適用性受到限制的情況等，應(yīng)該基于動態(tài)解析的結(jié)果進行恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計。震度法和地震時保有水平耐力法不能以足夠的精度反映地

30、震時其振動情況的橋梁以及地震時保有水平耐力法的適用性受到限制的橋梁，一般有以下情況：施加于橋梁的對橋梁的振動有重要影響的振動模型和震度法、地震時保有水平耐力法假定的振動模型有顯著的不同施加于橋梁的對橋梁的振動有重要影響的振動模型有2 種以上在多處假定了塑性較；或構(gòu)造復(fù)雜，塑性較發(fā)生在何處難以判斷基于構(gòu)造部件和橋梁整體的非線性特征，能量法則的適用性沒有充分研究相反的是， 圖 2.2 所示構(gòu)造系是典型的單自由度體系， 塑性鉸產(chǎn)生位置明確，適用能量法則，因此，可以省略動態(tài)解析。(3) 橋梁的抗震設(shè)計，重要的是在考慮了地形、地質(zhì)、地基條件、選址條件的基礎(chǔ)上選擇合適的構(gòu)造形式?？拐鹪O(shè)計上期待的構(gòu)造形式以

31、及不希望采用的構(gòu)造形式表述如下：1) 為了切實防止落橋，希望采用多跨連續(xù)構(gòu)造。但是即使是多跨連續(xù)構(gòu)造，如果采用 1 點固定會造成支持固定支座的下部構(gòu)造負(fù)擔(dān)過大，所以希望是能分散地震時水平力的構(gòu)造。2) 在有可能發(fā)生如軟質(zhì)粘性土層的滑動、沙質(zhì)地層的液化及伴隨液化產(chǎn)生的流滑等地層變化的填筑地層及沖積地層，要選擇水平剛性高的基礎(chǔ)、以及多點固定形式和剛構(gòu)形式等上部構(gòu)造和下部構(gòu)造的接觸點盡量多的支座的構(gòu)造系的同時，也要考慮它們對掛梁長度等落橋防止體系的影響。3) 對于地質(zhì)條件良好，固有周期短的多跨連續(xù)梁橋，希望采用免震設(shè)計。4) 鋼制支座，受到地震力的沖擊容易受到損傷，由于大的地震力支座已經(jīng)破壞的情況下

32、，有時表現(xiàn)出不可預(yù)期的振動。更有一些舊有構(gòu)造的可動支座由于允許變位而預(yù)留空間較小，一般難以滿足設(shè)計假定方向的變形。由于以上原因，希望采用橡膠支座或能吸收能量的免震支座。5) 對于部分破壞有可能引起整體崩塌的構(gòu)造體系，必須考慮限制這部分的損傷。6) 對于獨柱式橋墩，有時會在高度的中間位置產(chǎn)生塑性鉸，而且地震時不能穩(wěn)定下來吸收能量。因此必須使塑性鉸確切地設(shè)計在能吸收能量的橋墩根部出現(xiàn)。7) 對于大的地震，要區(qū)別開為了防止橋梁整體的崩塌容許發(fā)生非線性反應(yīng)的構(gòu)造部件和即使面對這種大地震有必要只在彈性區(qū)域內(nèi)變化的部件，切合實際地組建構(gòu)造體系。另外，對于幾何學(xué)上非線性影響較大的構(gòu)造、常時由死荷載引起較大偏

33、心彎矩的構(gòu)造遭受地震動時，希望不要采用不穩(wěn)定的構(gòu)造體系。8) 在地層條件和構(gòu)造條件劇烈變化的地方，必須好好研究是將上下部構(gòu)造從下部構(gòu)造頂部斷開的有利還是采用連續(xù)構(gòu)造的有利。 1 個橋墩上支持有兩個上部構(gòu)造的端部的橋墩，由于從構(gòu)造條件上看容易受到較大的地震力，所以不是抗震設(shè)計上希望采用的構(gòu)造。如果不得已采用這種構(gòu)造，要參考動態(tài)解析結(jié)果、把握構(gòu)造的特征，在保證足夠掛梁長度的同時，必須謹(jǐn)慎研究落橋防止體系。9) 對于橋墩頂部具有巨大高差的橋墩，梁會和橋墩的高差部分發(fā)生撞擊，產(chǎn)生非常大的地震力，容易使梁和高差部的基部發(fā)生損壞。這種情況下， 如圖 2.3 所示， 作為有效的手段， 可以將梁端高度拉齊，

34、或?qū)⒘旱亩瞬亢透卟畈康幕窟M行補強設(shè)計。 在 1995 年的兵庫縣南部地震中，和下部構(gòu)造不相上下的是支座及其周圍上部構(gòu)造的顯著破損。對于規(guī)模較大的地震，只用下部構(gòu)造抵抗地震較為困難，希望采用以上下部構(gòu)造為一體抵抗地震的構(gòu)造。從這點來看，不僅僅是上下部構(gòu)造的設(shè)計，而是包括支座部、落橋防止在內(nèi)橋梁整體具有抗震性的設(shè)計。第 3章 抗震設(shè)計上應(yīng)該考慮的荷載及設(shè)計條件3.1抗震設(shè)計上應(yīng)該考慮的荷載和荷載組合（1）在抗震設(shè)計中，考慮以下荷載1）主荷載共同篇2.2.1中除去活荷載和沖擊荷載的主荷載a死荷載（D）b預(yù)應(yīng)力（PS）c混凝土徐變的影響（CRRd混凝土的干縮的影響（SH）e 土壓（E）f 水壓（HB

35、g浮力或上升壓力（U）2）副荷載地震的影響（EQ（2）荷載組合如下1）上部構(gòu)造（1）項所示主荷載+地震的影響（EQ2）下部構(gòu)造（1）項所示主荷載+地震的影響（EQ（3）荷載的取值，以產(chǎn)生最不利應(yīng)力、變位及其它的影響為準(zhǔn)（1）以上列舉了抗震設(shè)計上應(yīng)該考慮的荷載。要根據(jù)架橋地點的條件及橋梁的構(gòu)造形式進行適當(dāng)選擇，沒有必要全部采用。另外，在抗震設(shè)計中，沒有必要考慮活荷載。這是由于活荷載在時 間及空間上是變化的，活荷載與地震同時發(fā)生的概率一般比較小。但 是也有人認(rèn)為：對于有長時間車輛滯留的橋梁應(yīng)該考慮活荷載與地震 的同時作用。這就有待于今后的調(diào)查研究來規(guī)定應(yīng)該考慮的活荷載的 大小及安全率，在現(xiàn)階段的抗

36、震設(shè)計中，不考慮活荷載。3.2地震的影響地震的影響要考慮以下內(nèi)容。但是，第 5章中規(guī)定的按地震時保有水平耐力法進行的抗震設(shè)計，一般不考慮(2)和(3)。(1)由構(gòu)造物的重量所引起的慣性力 以構(gòu)造物的重量乘以設(shè)計震度為準(zhǔn)(2)地震時的土壓力(3)地震時動水壓力(4)地層的液化以及流化的影響在構(gòu)造物的重量中也要考慮附屬構(gòu)造物的重量。對于與構(gòu)造物一起振動， 對構(gòu)造物有較大影響的土塊部分的慣性力，要用土塊的重量乘以設(shè)計震度， 求出其慣性力。在近年的地震中，可以看到伴隨著地層液化的流化現(xiàn)象對橋 梁基礎(chǔ)影響的事例。因此，在橋梁的設(shè)計中初次考慮了流化的影響。根據(jù)地震時保有水平耐力法進行抗震設(shè)計時，一般不考慮

37、地震時的土壓以 及地震時的動水壓。這種做法的原因是，一方面在受到地震時保有水平耐力 法中假定的大地震力作用時的土壓和動水壓的評價方法有待今后的調(diào)查研 究，另一方面，一般構(gòu)造物進行反復(fù)的非線性振動時，構(gòu)造物很難與它周圍 的土塊及水一起振動，這種作用對構(gòu)造物而言，往往不是作用的荷載而是作 為抵抗力作用于構(gòu)造物。3.3慣性力3.3.1 一般(1)每個設(shè)計振動單位的慣性力,根據(jù)3.3.2規(guī)定的固有周期 進行計算。(2)根據(jù)震度法以及地震時保有水平耐力法進行抗震設(shè)計時， 原則上考慮水平直交 2方向的慣性力。對于支座部的設(shè)計， 原則上考慮上下兩方向的慣性力。2個水平方向的慣性力互不干擾分別作用，一般作用方

38、向選擇橋軸方向和橋軸直 角方向。但是，在進行下部構(gòu)造的設(shè)計時，土壓水平部分 的作用方向和橋軸方向不同時，慣性力的作用方向是土壓水平部分的作用方向以及它的直角方向。(3)抗震設(shè)計地面以下的構(gòu)造部分，不作用慣性力、地震時土 壓以及地震時動水壓也可以。這里所說的抗震設(shè)計地面按 3.7的規(guī)定執(zhí)行。(4)上部構(gòu)造慣性力的作用位置，以其重心位置為準(zhǔn)。但是， 對于橋軸方向作用的慣性力，上部構(gòu)造慣性力的位置以支座底面為準(zhǔn)。(1)由于橋的振動特征隨著橋墩、橋臺的剛度、高度、基礎(chǔ)地基的特性以 及上部構(gòu)造特性等而變化，可以把橋按能視為同一振動的設(shè)計振動單位 進行分解，分別計算出每個設(shè)計振動單位的慣性力。這里所說的設(shè)

39、計振動單位是指地震時可以視為同一振動的構(gòu)造系，對于慣性力的作用方 向，如果上部構(gòu)造和下部構(gòu)造的連接部分為固定，則其為一體性構(gòu)造。就象有可動支座的下部構(gòu)造的橋軸方向一樣，對于上部構(gòu)造和下部構(gòu)造的連接部分不是固定形式的情況， 就認(rèn)為是只由其下部構(gòu)造構(gòu)成的構(gòu)造 系的設(shè)計振動單位。另外，在使用了地震時水平力分散構(gòu)造及免震設(shè)計 時，抗震設(shè)計時，原則上必須視為是由多個下部構(gòu)造和其支持的上部構(gòu) 造構(gòu)成的設(shè)計振動單位。在原來的抗震設(shè)計篇(1990年2月版)中，用地震時保有水平耐力 法進行驗算時，把全橋按每個鋼筋混凝土橋墩和其上支持的上部構(gòu)造 部分為單位進行劃分，然后對每個橋墩進行安全性驗算。但是，即使 是受到

40、地震時保有水平耐力法假定的大地震的作用，由于橋的振動特 性也隨橋墩、橋臺的剛度、地基條件、上部構(gòu)造特性的變化而變化，這里對于即使是按地震時保有水平耐力法進行的抗震設(shè)計，表3.3.1所示的設(shè)計振動單位也同樣適用。設(shè)計振動單位根據(jù)慣性力的作用方向、橋梁的形式、支座的固定條件、 橋墩間的固有周期特性，作為原則在表3.3.1中進行了規(guī)定。在這里， 對于連續(xù)梁橋的橋軸直角方向，由于橋墩間的固有周期特性的不同設(shè) 計振動單位的取法也不同。在表3.3.1中所說的對于每個橋墩的橋墩間的固有周期特性差異不大，是指假設(shè)把橋梁劃分成每個橋墩和其上 支持的上部構(gòu)造部分，分別看成一個個設(shè)計振動單位，計算出的固有 周期的最

41、大值與最小值的比不超過1.5 o(2)地震時，在地震動的振動方向作用慣性力，任意方向的慣性力可以表示成水平2方向的慣性力。由于此2方向的慣性力同時為最大值的可 能性較低，根據(jù)慣例，將水平 2方向的慣性力獨立作用于橋梁上。另外，上下方向的慣性力只在設(shè)計受其影響較大的支座部時考慮。上下方向的地震動對于上下部構(gòu)造的抗震性的影響一般較小，不予考慮。對于由常時死荷載引起的大偏心彎矩的部件，如果希望驗算上下方向的地震動的影響，可以按照第6 章規(guī)定的動態(tài)解析法進行驗算。慣性力的作用方向，如圖 3.3.1 所示直橋的情況下，取橋軸方向和橋軸直角方向。另外，對于斜橋等，其土壓的水平部分的作用方向和橋軸方向不同時

42、，以土壓的水平部分的作用方向及其直角方向為準(zhǔn)。還有斜角較大的斜橋（一般在 60 以上）時，考慮方便計算，當(dāng)作直橋求出其橋軸方向及橋軸直角方向的慣性力，可以將此作為土壓的水平部分的作用方向上及直角方向上的慣性力。一般來說，上部構(gòu)造很少由抗震設(shè)計決定斷面。但由于構(gòu)造系的不同，也有由地震影響占支配地位的情況發(fā)生。其中，跨徑較長、橋梁的寬度比較窄、上部構(gòu)造的橋軸直角方向的剛度較小的斜橋，在土壓的水平部分的作用方向和其直角方向作用的慣性力相比較，橋軸直角方向作用的慣性力對上部構(gòu)造更為不利。因此，對于這樣的橋的上部構(gòu)造的抗震設(shè)計，把慣性力作用于橋軸直角方向為好。由于每個設(shè)計振動單位的慣性力都要求出，有時會

43、出現(xiàn)橋軸方向和橋軸直角方向的設(shè)計水平震度不同的情況。3）震度法和地震時保有水平耐力法是在由靜止的地基支持的橋梁上作用靜止的作為地震力的慣性力。實際上，地震的時候地基也在振動，地基和構(gòu)造物相互動態(tài)作用的結(jié)果是基礎(chǔ)上也作用有慣性力。由于這樣的動態(tài)相互作用的效果要在抗震設(shè)計中以靜態(tài)的方法考慮，于是就形成了抗震設(shè)計上的地面的想法。在此上方的構(gòu)造部分作用慣性力、地震時土壓力以及地震時動水壓力。另外，忽略地中部分的慣性力時，由于其前提是基礎(chǔ)構(gòu)造部與抗震設(shè)計地面下面的地層充分接觸，軟土回填等施工方法不能滿足條件。因此，遇此情況，不適用于本規(guī)定。4 ）上部構(gòu)造慣性力的作用位置，如圖 3.3.2 所示。設(shè)計下部

44、構(gòu)造時的上部構(gòu)造的慣性力作用位置，要考慮慣性力的傳遞部件，同時考慮設(shè)計方便，如圖 3.3.3 所示。1)橋軸方向一般情況下，由于支座允許梁的轉(zhuǎn)動，如圖3.3.3(a)所示可以取支座的重心位置；由于一般橋梁的下部構(gòu)造的抗震設(shè)計受支座高度的影響 較小，設(shè)計上為方便起見取支座的底面為重心位置。2)橋軸直角方向上部構(gòu)造作用力的位置，如圖 3.3.3(b)所示在上部構(gòu)造的重心位置G點，因此，下部構(gòu)造設(shè)計如圖3.3.4所示，在下部構(gòu)造的頂端作用有水平力H、鉛直力W以及彎矩M。另外，一般的橋梁由于上部構(gòu)造的重心位置在橋面板底面之下，設(shè) 計時取重心位置在橋面板的底面是比較安全的取法。因此，上部構(gòu)造 的慣性力的

45、作用位置一般可以取在橋面板的底面。但是下承式橋梁的 上部構(gòu)造的重心位置卻是在橋面板的上方，這種情況下上部構(gòu)造慣性 力作用位置要取其重心位置，不能取其橋面板底面。另外，如果是斜 橋，上部構(gòu)造慣性力的作用位置，無論哪個方向都要取在上部構(gòu)造的 重心位置上。3.3.2固有周期的計算方法(1)設(shè)計振動單位是由一個下部構(gòu)造和其上支持的上部構(gòu)造組 成時，固有周期原則上按式(3.3.1 )計算.T =2.01 8 1/2 (3.3.1 )這里T : 設(shè)計振動單位的固有周期(s)8 :相當(dāng)于抗震設(shè)計地面以上的下部構(gòu)造的80%口其所支持的上部構(gòu)造部分的全部重量的力作用在慣性力的作用方向上時，上部構(gòu)造的慣性力作用位

46、置的變位(ml(2)設(shè)計振動單位是由多個下部構(gòu)造和其所支持的上部構(gòu)造部 分組成時，原則上固有周期由式(3.3.2)算出：T =2.01 8 1/2 (3.3.2 )6 = f w(s)u(s) 2ds/ W w(s)u(s)ds ( 3.3.3 )這里T :設(shè)計振動單位的固有周期(s)W（s）:上部構(gòu)造以及下部構(gòu)造的位置s處的重量（tf/m）U（s）:相當(dāng)于上部構(gòu)造和抗震設(shè)計地面以上的下部構(gòu)造的力 作用在慣性力的作用方向上時，位置s處在其方向的變位（m） 其中，/表示設(shè)計振動單位全體的積分。（3）在計算固有周期時，使用與構(gòu)造部件產(chǎn)生的變形大小相稱 的剛度的同時，原則上考慮基礎(chǔ)地層變形的影響。（

47、1）設(shè)計振動單位是一個下部構(gòu)造和其上支持的上部構(gòu)造部分時，根據(jù)單 自由度體系振動理論按式（3.3.1 ）求出固有周期（參照圖 3.3.5）。這里 所說的該下部構(gòu)造支持的上部構(gòu)造部分是如表3.3.1所示用虛線圍成一體的構(gòu)造系中的上部構(gòu)造部分。式（3.3.1 ）中的S可以按式（解3.3.1 ）計算S = & + So + 8 oh o 33.1（解這里，Sp :下部構(gòu)造墩身的彎曲變形（m）So :基礎(chǔ)的水平變位（m）9o :基礎(chǔ)轉(zhuǎn)角（rad ）ho :從抗震設(shè)計的地面到上部構(gòu)造慣性力作用位置的高度（m）下部構(gòu)造墩身是等截面時，彎曲變形6p可以按式（解3.3.2）計算Sp = Wu h3/（3EI）

48、+ 0.8W php3/（8EI） 3解2 ）這里Wu:作為計算對象的下部構(gòu)造所支持的上部構(gòu)造的重量（ tf）Wp :下部構(gòu)造墩身的重量（tf）EI :下部構(gòu)造墩身的抗彎剛度（tf m2）,以（3）規(guī)定為準(zhǔn)。h :從下部構(gòu)造墩身的下端到上部構(gòu)造慣性力作用位置的高度（m）h p :下部構(gòu)造墩身的高度（m）另外，如果下部構(gòu)造是變截面或是剛構(gòu)形式時，要與其構(gòu)造形式相對 應(yīng)求出它的變位。但是此時的下部構(gòu)造墩身的彎曲變形S p可以用上部構(gòu) 造部分的重量和下部構(gòu)造墩身的重量按式（解 3.3.3）算出。Sp = W h 3/(3EI)3.3.3 x解這里W :為計算下部構(gòu)造墩身的彎曲變形S p的等價重量(t

49、f),按式(解 3.3.4 )計算。W = Wu+ 0.3W P 3.3.4 I 解基礎(chǔ)的水平變位S。和轉(zhuǎn)角9 o按式(解3.3.5)計算(參照圖3.3.6)。5o =(H0Arr-M 0A sr)/(A ssArr - A srA rs) (解 3.3.5)00 = (一 H 0Ars + M 0Ass)/(A ssArr A srA rs)這里H 0 ：關(guān)于抗震設(shè)計地面的水平荷載 (tf)M 0 :關(guān)于抗震設(shè)計地面的外力彎矩(tf m)下部構(gòu)造為等截面時， H 0、 M 0 用式(解 3.3.6) 計算。Ho = WU + 0.8(W p +Wf)(解 3.3.6)Mo = Wuho+0.

50、8W p(h p/2+ hF)這里WF ：抗震設(shè)計地面以上的承臺或沉箱基礎(chǔ)的重量(tf)hF ：抗震設(shè)計地面以上的承臺或沉箱基礎(chǔ)的高度(m)Ass 、 Asr、 A rs、 Arr ：關(guān)于抗震設(shè)計地面的平衡方程式(解3.3.7) 的系A(chǔ)ss So + Asr 0 0 = H 0(|軍3：3；7)Ars SO + Arr 9 0 = M 0這里的A ss、 Asr 、 Ars、 Arr 是地基的彈性系數(shù)，它們的計算公式按直接基礎(chǔ)、 沉井基礎(chǔ)、 樁基礎(chǔ)等基礎(chǔ)形式的不同而不同。 請參照下部構(gòu)造篇的內(nèi)容求解。這里使用的地基反力系數(shù)按(3) 項的規(guī)定執(zhí)行。用地震時保有水平耐力法計算固有周期時， 需要利用

51、以橋墩的屈服剛度按公式(解3.3.2)求出的S p ,不能把橋墩的屈服變位S y當(dāng)作S p。這是 因為，式 (3.3.1) 是按以相當(dāng)于抗震設(shè)計地面以上的下部構(gòu)造重量的80%和它所支持的上部構(gòu)造部分的所有重量的力作用在上部構(gòu)造慣性力作用位置的變位S為基礎(chǔ)，計算出了固有周期。同樣當(dāng)用式（解3.3.5）求So、8 o時，必須使用作用上面所說的慣性力時產(chǎn)生的Ho和Mo。（2）設(shè)計振動單位是由多個下部構(gòu)造和其上支持的上部構(gòu)造部分組成時，根據(jù)圖3.3.7按式（3.3.2）算出固有周期。按式（3.3.3）求S時，具體按以 下步驟算出：1）算出上部構(gòu)造及下部構(gòu)造的剛度和重量分布，將橋模型化。由于目標(biāo) 是要計

52、算出固有周期，在計算剛度和重量時，可以只考慮主要部件而不 必考慮次要部件。模型化過程如下：算出部件的剛度。和構(gòu)造部件產(chǎn)生變形的大小相稱的剛度，按第 （3） 項的說明執(zhí)行。將橋臺進行模型化時，可以忽略橋臺背面的土的質(zhì)量、變形的影響?；A(chǔ)地基變形的影響，按基礎(chǔ)的地基彈性系數(shù)考慮。表示上部構(gòu)造的橫梁的位置，取3.3.1（4）項規(guī)定的上部構(gòu)造的重心位置。關(guān)于固有周期的計算，可以忽略可動支座的摩擦影響。但是，對于 如斜橋、曲線橋等慣性力的作用方向與可動支座的滑動方向不一致 的情況，由于在可動方向的直角方向產(chǎn)生分力，所以必須把支座的 滑動方向正確地模型化。關(guān)于上下部構(gòu)造間相對變位的約束條件，一般與支座形式

53、相對應(yīng)如 表3.3.2所示。這里關(guān)于固定支座鉛直軸轉(zhuǎn)動的約束條件可以從支座 的構(gòu)造考慮為固定，但是一般從簡化計算考慮，取為自由。利用橡膠支座的剛度分散慣性力的情況下，可以把這種剛度考慮為 彈性系數(shù)來模型化。但是作為一般的固定支座、可動支座使用的橡 膠支座，在計算其固有周期及慣性力時不考慮橡膠支座的剛度，按 一般支座處理。表3.3.2支座部模型化的舉例（上下部構(gòu)造間相對變位的約束）支座類 型橋軸方向橋軸直 角方向鉛直 方向繞橋軸 轉(zhuǎn)動繞橋軸直 角轉(zhuǎn)動繞鉛直 軸轉(zhuǎn)動固定支約束約束約束約束自由自由座可動支 座自由約束約束約束自由自由彈性支 座彈性彈性約束*約束*自由*自由*注）*的條件是，嚴(yán)格來說是

54、彈性支持，但由于一般對解析結(jié)果的影響較小,可以視為上表中的約束。另外，對于由變位限制構(gòu)造約束移動的情況，其條 件要在模型化時考慮。2）在上面1）中規(guī)定的模型上，靜態(tài)地把相當(dāng)于上部構(gòu)造以及抗震設(shè)計地 面以上的下部構(gòu)造的重量作用于慣性力的作用方向，其方向上產(chǎn)生的變 位以m表示求出。另外，如圖3.3.8所示的把離散型框架構(gòu)造模型化的情況，式 （3.3.3） 的S可以按式（解3.3.8）求出。6=匯（WiUi2） / 匯（WiUi）（解-33.8）這里Wi :上部構(gòu)造以及下部構(gòu)造節(jié)點i的重量（tf）Ui :相當(dāng)于上部構(gòu)造以及抗震設(shè)計地面以上的下部構(gòu)造的重量，作用 于慣性力的作用方向時，其方向上產(chǎn)生的節(jié)

55、點i的變位（m）另外，匯表示設(shè)計振動單位全體的和。用其他方法計算固有周期時，可以將其作為式（3.3.1）或式（3.3.2）的T值。（3）計算固有周期時，使用與構(gòu)造部件產(chǎn)生變形的大小相稱的剛度的同時， 原則上必須把基礎(chǔ)地基變形的影響以作用于基礎(chǔ)的地基彈性系數(shù)來考 慮。這里只所以使用與構(gòu)造部件產(chǎn)生變形的大小相稱的剛度，是因為構(gòu)造部件不同，剛度根據(jù)變形會有很大的變化。一般可按下述辦法處理：1）橋墩的剛度，震度法的抗震設(shè)計中采用把全截面作為有效截面計算出 的剛度，地震時保有水平耐力法的抗震設(shè)計采用屈服剛度。這里的屈服剛度采用橋墩變形屈服時的割線剛度Ky：即用橋墩屈服時的耐力Py與屈服變位S y的比值求出。由于在一般橋梁的振動響應(yīng)