第六講 抗震設(shè)計(jì)

橋梁抗風(fēng)與抗震李宏偉E-mail：zjulhw@163.com塔里木大學(xué)水建學(xué)院土木系第六講抗震設(shè)計(jì)方法地震力計(jì)算方法延性設(shè)計(jì)延性抗震設(shè)計(jì)方法鋼筋混凝土墩柱的構(gòu)造設(shè)計(jì)地震力計(jì)算方法

靜力法假定結(jié)構(gòu)物與地震具有相同振動(dòng)，將地震產(chǎn)生慣性力視作靜力作用于結(jié)構(gòu)上；靜力法忽略結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。

動(dòng)力反應(yīng)譜法一組具有相同阻尼、不同自振周期單質(zhì)點(diǎn)體系，在某一地震動(dòng)時(shí)程作用下的最大反應(yīng)，為該地震動(dòng)的反應(yīng)譜。反應(yīng)譜分為加速度反應(yīng)譜、速度反應(yīng)譜和位移反應(yīng)譜；同時(shí)考慮了地面運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性；局限性準(zhǔn)動(dòng)力理論（靜力）、持續(xù)時(shí)間對(duì)結(jié)構(gòu)破壞影響、籠統(tǒng)給出結(jié)構(gòu)最大地震反應(yīng)地震力計(jì)算方法

地震力計(jì)算方法延性設(shè)計(jì)

延性表示結(jié)構(gòu)超過(guò)彈性階段后的變形能力；延性指標(biāo)：曲率、位移；延性計(jì)算：曲率和位移計(jì)算；

延性意義慣性力超過(guò)結(jié)構(gòu)剛度；損壞：超出結(jié)構(gòu)極限變形；倒塌：超出結(jié)構(gòu)滯回延性；能量：地震輸入總能量=結(jié)構(gòu)動(dòng)能+彈性應(yīng)變能+阻尼耗能+滯回耗能；缺陷：出現(xiàn)一定程度損壞為代價(jià)；延性抗震設(shè)計(jì)方法

延性設(shè)計(jì)反法延性需求(DuctilityDemand)：彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析；延性能力(DuctilityCapacity)：不發(fā)生脆性的破壞模式；

能力設(shè)計(jì)方法基本原理：

在結(jié)構(gòu)體系中的延性構(gòu)件和能力保護(hù)構(gòu)件（脆性構(gòu)件以及不希望發(fā)生非彈性變形的構(gòu)件，統(tǒng)稱為能力保護(hù)構(gòu)件）之間建立強(qiáng)度安全等級(jí)差異，以確保結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生脆性的破壞模式。延性抗震設(shè)計(jì)方法塑性變形能力延性抗震設(shè)計(jì)方法延性抗震設(shè)計(jì)方法

延性設(shè)計(jì)步驟潛在塑性鉸的確定；通過(guò)強(qiáng)度安全系數(shù)避免破壞；對(duì)于脆性構(gòu)件或不希望出現(xiàn)塑性鉸的構(gòu)件，確保其強(qiáng)度安全等級(jí)高于包含塑性鉸的構(gòu)件；

塑性鉸位置應(yīng)使結(jié)構(gòu)獲得最優(yōu)的耗能；頭重腳輕：主要集中在上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心，并由下部結(jié)構(gòu)承受；延性抗震設(shè)計(jì)方法延性抗震設(shè)計(jì)方法

延性構(gòu)件設(shè)計(jì)規(guī)則橋梁：實(shí)際結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)可以近似簡(jiǎn)化為單自由度系統(tǒng)進(jìn)行分析的橋梁；非規(guī)則橋梁：安裝隔振支座和阻尼器的橋梁；延性結(jié)構(gòu)：完全延性結(jié)構(gòu)、有限延性結(jié)構(gòu)、完全彈性結(jié)構(gòu)；普通公路橋：采用完全延性結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)；重要橋梁：采用有限延性結(jié)構(gòu)型式，獲得最佳的抗震性能；關(guān)鍵性橋梁：采用完全彈性結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)；延性抗震設(shè)計(jì)方法延性抗震設(shè)計(jì)方法

延性構(gòu)件的設(shè)計(jì)地震力地震力折減系數(shù)R：強(qiáng)振動(dòng)激起的單自由度系統(tǒng)的最大地震慣性力FE與相應(yīng)的延性系統(tǒng)的屈服力Fy之比，即R=

FE/

Fy。規(guī)范：等位移準(zhǔn)則（長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)）和等能量準(zhǔn)則（中等周期結(jié)構(gòu)）；等位移準(zhǔn)則等能量準(zhǔn)則延性抗震設(shè)計(jì)方法延性抗震設(shè)計(jì)方法延性抗震設(shè)計(jì)方法延性類型完全延性結(jié)構(gòu)有限延性結(jié)構(gòu)完全彈性結(jié)構(gòu)延性構(gòu)件抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算

按承載力極限狀態(tài)法，進(jìn)行臨界界面的抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算。延性構(gòu)件抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算

為了保證橋墩在強(qiáng)震作用下不發(fā)生脆性的剪切破壞，確保橋墩能按預(yù)期的彎曲延性形式反應(yīng)。延性橋墩抗剪驗(yàn)算過(guò)程計(jì)算塑性鉸區(qū)截面的名義抗彎強(qiáng)度；計(jì)算橋墩塑性鉸區(qū)截面的超強(qiáng)彎矩；確定橋墩的設(shè)計(jì)剪力；按規(guī)范規(guī)定的抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式，對(duì)延性橋墩進(jìn)行抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算；延性構(gòu)件的延性設(shè)計(jì)；（橋墩中塑性鉸的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力）延性能力保護(hù)設(shè)計(jì)（強(qiáng)度設(shè)計(jì)過(guò)程）蓋梁設(shè)計(jì)（強(qiáng)度驗(yàn)算）；支座設(shè)計(jì)（超強(qiáng)彎矩計(jì)算）；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)荷載效應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算）；延性抗震設(shè)計(jì)方法鋼筋混凝土墩柱的延性設(shè)計(jì)

橋墩延性設(shè)計(jì)目的：根據(jù)結(jié)構(gòu)預(yù)期的位移延性水平，確定橋墩塑性鉸區(qū)范圍內(nèi)所需要的約束箍筋用量，以及約束箍筋的配置方案；橫向箍筋作用

有效限制混凝土的橫向膨脹，維持核心混凝土的完整，提高核心混凝土的極限壓應(yīng)力，并阻止縱向受壓鋼筋出現(xiàn)屈曲。鋼筋混凝土墩柱的延性設(shè)計(jì)橫向箍筋作用提供斜截面的抗剪能力；約束核心混凝土，大大提高混凝土的極限壓應(yīng)變；阻止縱向受壓鋼筋過(guò)早屈曲；鋼筋混凝土墩柱延性的影響因素軸壓比；箍筋用量；箍筋形狀；混凝土強(qiáng)度；保護(hù)層厚度；縱向鋼筋；截面形式；鋼筋混凝土墩柱的延性設(shè)計(jì)鋼筋混凝土墩柱的延性設(shè)計(jì)延性指標(biāo)計(jì)算約束混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系；鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系；截面的彎矩-曲率分析；構(gòu)造設(shè)計(jì)橫向箍筋配置

約束塑性鉸區(qū)混凝土，提供