公路抗震設計細則精選(九篇)

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第1篇：公路抗震設計細則范文

關鍵詞：高速公路；橋梁；抗震設計；

中圖分類號： U412.36+6 文獻標識碼： A 文章編號：

1、工程概況

某高速公路項目路線主要沿河谷布設，橋梁數量較多，但主要以20m和25m裝配式預應力混凝土連續箱梁橋為主，上部結構采用2008版通用圖，下部結構多采用圓柱式橋墩、柱式或板凳式橋臺，橋高在20m以下，本文主要介紹設計中對這些常規橋梁進行抗震設計的情況。

2、計算模型及主要參數

本項目抗震分析主要依據《公路橋梁抗震設計細則》（JTG／TB02－01—2008）（以下簡稱《細則》）進行。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306—

，項目所在區域地震動峰值加速度為0．20g，場地特征周期為0．45s。根據《細則》，這些常規橋梁均為B類橋梁，且進一步判斷為規則橋梁，地質條件較好，地基土主要是中密或密實卵石，地基土的比例系數m取為40000kN／m2。計算采用多振型反應譜法進行，建模采用MIDAS／CIVIL2010軟件，上部結構采用梁格模型，下部結構采用空間桿系模型，上下部結構之間的連接采用彈性連接，彈簧剛度根據采用的支座按《細則》計算，樁與土的相互作用采用土彈簧進行模擬，彈簧剛度計算按照《公路橋涵地基與基礎設計規范》進行，并考慮了2．0的動力系數。圖1、圖2分別是5×20m和6×25m兩種典型跨徑裝配式預應力混凝土連續箱梁模型圖。

圖1 抗震分析模型（5x20m） 圖2 抗震分析模型(6x25m)

3、分析過程

模型建立后，分別進行E1和E2地震作用下的抗震計算，其中墩柱作為延性構件考慮。

3.1 E1地震作用下的計算

本階段是彈性計算，計算后應用計算結果對墩柱、蓋梁、基礎進行強度驗算。

3.2 E2地震作用下的計算

對于矮墩（高寬比＜2．5），計算后應用計算結果對墩柱、蓋梁、基礎進行強度驗算。

對其他橋墩（高寬比≥2．5），按下列過程進行計算。

3.2.1 墩柱P－M－φ曲線計算

E2作用下，墩柱往往進入彈塑性階段，進行這個階段分析時，墩柱的軸力—彎矩—曲率曲線（即P－M－φ曲線）是重要的計算參數。提供M－φ曲線計算功能的程序較多，Midas／Civil也提供了這一功能，但需注意的是，計算時采用的約束混凝土本構關系采用的一般是Mander模型，該模型中的混凝土抗壓強度參數采用的是圓柱體抗壓強度，而我國規范中混凝土強度參數采用的是立方抗壓強度，因此計算時一般要乘以0．85的換算系數。本文計算采用的是XTRACT軟件，其中的材料參數均采用《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTGD62—2004）中的值。

計算中采用的軸力，即“P－M－φ”中的“P”值，《細則》7.4.4中規定為“最不利軸力組合”，此處取為E2地震作用下最大軸力與恒載軸力的合力。通過計算可以得到形如圖3的曲線。

圖3M－φ曲線

3.2.2 順橋向位移驗算

根據《細則》7.4.3計算其最大容許轉角，根據《公路橋梁抗震設計細則》7.4.7計算得順橋向墩頂容許位移。根據M－φ曲線，利用《細則》6.1.6式計算得截面有效抗彎慣性矩：

Ieff＝MyφyEc將MIDAS／CIVIL模型中橋墩的截面抗彎慣性矩用上面計算的結果替代，進行E2作用下的計算，得墩頂最大順橋向位移并進行驗算。

3.2.3 橫橋向位移驗算

根據根據 《細則》7.4.8，采 用MIDAS／CIVIL2010對橋墩進行PUSHOVER分析，計算得塑性鉸達到最大容許轉角時的墩頂位移，其即為容許位移。將MIDAS／CIVIL計算模型中橋墩的截面抗彎慣性矩用截面有效抗彎慣性矩替代，進行E2作用下的計算，即得墩頂最大橫橋向位移并驗算。

2.3 能力保護構件計算

根據《細則》6.8條、7.3條進行對墩柱抗剪、蓋梁抗彎抗剪，樁基強度進行驗算。

2.4 墩柱體積含箍率驗算

根據《細則》8.1.2條，對塑性鉸區域配箍率進行驗算。

4、計算結果及配筋設計方案

墩柱的配筋設計可根據靜力計算和E1作用計算結果配置主筋。再以墩柱配筋作為輸入進行E2作用計算和能力保護構件計算，確定墩柱抗剪箍筋和樁基、蓋梁主筋和箍筋配置。

經計算發現，對本項目常規橋梁（墩高在20m以下，跨徑20m、25m），在靜力作用和E1作用下的計算內力較小，所需配置的鋼筋較少，大部分按構造配筋即可。《細 則》規 定墩柱的最小配筋率為0．6％，根據以前用《公路工程抗震設計規范》（JTJ004—89）計算的經驗，該配筋率偏低。參考美國加州《CaltransSeismicDesignCriteria》（《細則》中很多計算方法和理論與該規范一致），將墩柱配筋率控制在1％左右，經驗算均通過。在根據能力保護原則計算樁基配筋后發現樁基配筋較柱有大幅增加，為便于樁基和柱鋼筋的綁扎，在必要時將樁基鋼筋每兩根一束布置，使其束數與柱主筋一致，但因此增加了樁基主筋數量，鑒于樁基彎矩隨深度減弱較快，分批將主筋截斷以節約造價。根據上述原則兩種典型跨徑不同墩高下的配筋設計結果見表1

表1部分橋梁配筋結果

從上述計算結果中可發現以下規律。

1）在本項目所在區域和公路等級條件下，能力保護構件計算控制構件配筋。

2）由于采用了能力保護構件設計，作為能力保護構件的樁基礎，其主筋配置較《細則》前大大增加，配筋率較墩柱大，且墩柱越矮，所需配置的鋼筋越多。

3）墩柱箍筋較以前增加很多，有些同樣，墩柱越矮，所需配置的箍筋也越多。在《細則》頒布之前，箍筋往往采用直徑8mm或10mm的光圓鋼筋，其間距15～20cm，柱頂底加密區也僅加密為間距10cm。而根據《細則》能力保護構件計算的箍筋，在塑性鉸范圍內，需采用直徑12mm甚至16mm的螺紋鋼筋，間距小至8cm。

5、結語

通過本項目所做的分析及與以前設計的對比發現以下結論。

1）《細則》實施后對橋梁的抗震能力進行了有針對性的加強。

2）《細則》對于墩柱的抗彎并沒有提高要求，以前設計的橋梁墩柱，仍可滿足要求。

3）由于采用了能力保護設計原則，能力保護構件的承載能力是根據相鄰構件的承載能力確定的，所以墩柱的鋼筋配置越多，則樁基的配筋、塑性鉸區域箍筋、蓋梁配筋就越多。

4）由于墩柱越矮，其承載能力越高，導致越矮的墩柱，其塑性鉸區域箍筋及與其相鄰的樁基、蓋梁配筋就越多。盡管《細 則》規定矮墩（墩 高／直徑＜2．5的墩）不采用能力保護構件設計，但實際計算中發現，未達到矮墩標準，但墩柱很矮，接近矮墩的橋墩，按照能力保護構件設計，其樁基配筋和塑性鉸區域箍筋過多，甚至很難滿足構造要求。

參考文獻：

［1］JTG／TB02－01—2008公路橋梁抗震設計細則［S］．

［2］CALTRANSSeismicDesignCriteria［S］．

［3］JTGD63—2007公路橋涵地基與基礎規范［S］．

第2篇：公路抗震設計細則范文

關鍵詞 橋梁抗震 設計 分析方法 規范

中圖分類號：U441 文獻標識碼：A

0引言

地震是一種發生時間短、波及面廣、災害程度極為嚴重的自然災害。我國位于地震易發地帶。其中，地震烈度6度及以上的區域面積占我國全部國土面積60%以上，半數左右的城市位于地震烈度7度及以上地區。地震的發生會給社會、家庭、經濟造成難以估量的損失。

近年我國災害性地震頻發，2007年6月云南普洱6.4級地震、2008年5月汶川8.0級地震、2010年4月玉樹7.1級地震、2013年4月蘆山7.0級地震、2014年8月昭通魯甸6.5級地震，地震多次給人民帶來災難的同時也加強了結構設計人員對橋梁抗震設計的重視，推動了橋梁抗震設計方法的發展及相關規范的逐步完善。橋梁結構作為公路路網中的關鍵性結點是地震運動作用下容易發生破壞的結構元件，其損壞程度決定了所屬路網的通行能力。本文針對如何借助合理的設計理念進行橋梁設計，使其具有足夠的抗震能力進行綜述。

1橋梁抗震設計規范現狀

最新的《公路橋梁抗震設計細則》與《城市橋梁抗震設計規范》摒棄了原《公路工程抗震設計規范》“以剛克剛”的彈性抗震設計思想，借鑒和引入了延性抗震理念及減隔振等“以柔克剛”的概念。在具體操作中，根據橋梁的重要性和在抗震救災中起的作用，把橋梁進行分類，并對各類橋梁進行復雜程度不同的抗震設計。但現行的橋梁抗震設計規范在抗震設防標準、隔震周期及墩柱抗剪強度等方面闡述較為籠統，使工程師在采用規范進行設計時常常會產生一些困惑，如非規則橋梁自振頻率計算的方式、地震環境中多維作用下的構件受力特性的仿真模擬等。

2 規則橋梁抗震設計方法

簡支梁與連續梁橋在公路橋梁中應用最為廣泛，多為鋼筋砼或預應力砼結構。歷史上嚴重橋梁震害調查顯示：結構震害多發生于下部結構處，而橋梁上部結構自身很少發生嚴重的破壞現象。通常，將梁體處理成2節點空間梁單元或板單元，真實模擬橋梁的實際邊界條件及下部結構受力環境即可達到滿足工程精度的要求。下面以2*25m連續箱梁橋為例對一般橋梁抗震設計方法進行闡述與分析。

2.1 一次成橋模型的建立

本橋為2*25m連續箱梁橋，箱梁寬5m、高1.35m、支座與墊石總高0.21m，立柱中心間距3.2m，墩柱高度3.8m、直徑為1.0m，樁基采用2根1.2m鉆孔灌注樁（摩擦樁），樁長20.8m，場地土系數m值為30000KN/m4。主梁、立柱、基礎分別采用C50、C40、C30混凝土。建立橋梁模型如圖1所示。

圖1：一次成橋模型

在E1、E2地震作用下，計算模型要反映實際橋梁結構的動力特性（要能反映橋梁上部結構、下部結構、支座、地基剛度、質量分布以及阻尼特性）。從而保證在E1、E2地震作用下引起的慣性力和主振型能得到反映。

2.2 邊界條件的模擬

模型的邊界條件按照真實的情形進行模擬：支座按照實際計算剛度進行輸入，使其能反映支座的力學特性；樁基礎的模擬考慮樁土的共同作用，采用等代土彈簧進行模擬，等代土彈簧的剛度采用表征土介質彈性值的M值參數進行計算。圖2為模型邊界條件模擬示意。

圖2：模型邊界條件模擬示意圖

2.3 橋梁抗震分析

08《細則》與《城規》中對規則橋梁的抗震設計均采用延性理念和減隔震兩種策略，對地震分析與抗震驗算方法的使用也基本相同。進行橋梁抗震分析驗算是采用反應譜法，部分情況采用時程反應分析法。本模型采用反應譜法進行分析。

首先采用多重Ritz向量法進行特征值分析，得到結構的固有周期、振型形狀等結構動力特性。其次進行反應譜函數的定義，根據橋梁類型、場地類型、抗震設防烈度等因素確定反應譜函數，并選擇相應的抗震規范（本橋為規則橋梁，小震作用下采用E1反應譜的彈性設計、大震作用下采用E2反應譜的彈性或彈塑性設計），圖3為模型對應的反應譜法函數。然后在結構的各個振動方向上定義反映譜荷載工況。最后運行分析，查看各模態作用下的分析結果。

圖3：反映譜函數圖

2.4 橋梁抗震驗算

進行橋梁結構抗震驗算時，有幾點需要特別注意：

（1）定義鋼筋混凝土構件材料特性中“彎矩――曲率曲線”的定義，其目的是為了描述截面的彈塑性以及在定義材料彈塑性時對E、I值進行修正，圖4為定義“彎矩――曲率曲線”示意圖。

圖4：“彎矩――曲率曲線”示意圖

（2）確定塑性鉸的位置，定義自由長度與長度系數。

（3）在進行E2地震驗算時，由于材料剛度發生變化，應在驗算前手動修改結構剛度，驗算結果真實可靠。其中剛度調整系數的計算公式為：

系數y=

系數z=

雙柱墩驗算時需通過pushover計算填入橫向允許位移值。

最后運行驗算分析，查看構件設計強度驗算結果（E1、E2彈性驗算），位移變形驗算（E2彈塑性驗算），再根據驗算結果進行結構調整至全部通過驗算并具有一定的安全系數。

3非規則橋梁抗震設計方法

以高墩大跨度剛構橋為主要研究對象進行討論性分析，此類橋梁的抗震能力分析將直接影線墩身承載能力的大小因此是設計中的要點之一。

3.1 考慮地震動空間變化效應的橋梁地震反應分析

通常進行的地震反應分析，常采用假定地震發生時基礎各點以相同的振幅和相位振動的一致激勵法，忽略了地震動的空間變化特性，對于大跨度橋梁等線型結構而言，則應考慮地震地面運動的空間變化性對橋梁結構的地震反應的影響。

地震動無論是在強度、持時或是頻譜特性等方面均具有顯著的空間差異性，即地震動場地效應，而引起地震動空間變化的因素十分復雜，主要包括地震的行波效應、衰減效應、部分相干效應和局部場地效應四部分。

地震動空間變化差動場在橋梁各橋墩基礎底部輸入不同的自功率譜來考慮局部場地的變化，其相關性用相干函數模型來考慮。對多點激勵橋梁地震反應分析方法分兩大類：一類是確定性分析方法，包括反應譜法和時程分析法；另一類概率性分析方法，主要是隨機振動法。由于大跨度橋梁在長周期反應譜和強空間耦合效應研究上還不完善，且地震地面運動的變化特征難以準確模擬等因素，反應譜法有時誤差很大。于是基于隨機理論的改進反應譜方法得到發展，如林家浩等等的虛擬激勵法。

有關地震動場的空間變異性及模擬模型的研究已有大量的研究工作，多是基于實測記錄統計分析獲得的成果。對山區高橋梁抗震分析中，主要考慮地震動的地形效應，其影響因素主要包括地形的坡度、結構物所處的場地、地震波的傳播方向以及地震波的入射角度等。對于河谷地形效應影響的考慮，目前主要是基于數值分析的經驗函數法和整體數值分析方法兩種。

3.2 非規則橋梁結構抗震設計理論和方法

基于性能的抗震設計是針對不同的結構特點及性能要求，綜合考慮和應用設計參數、結構體系、構造措施以及減震裝置等來保障橋梁結構在各級地震水平作用下的抗震性能，是橋梁抗震設計思想的一個重要轉變。我國08《細則》與《城規》也引進了基于性能的抗震設計思想，采用E1和E2兩水平抗震設防，即重要橋梁在E1震作用下只允許發生極小的損傷，而在E2地震作用下允許發生可修復的破壞。

基于位移的抗震設計是實現基于性能抗震設計思想的一條有效途徑。它直接以位移為設計參數，針對不同地震設防水準，制定相應的目標位移，并且通過設計，使得結構在給定水準地震作用下達到預先指定的目標位移，從而實現對結構地震行為的控制。基于位移的抗震設計理論主要包括基于位移的抗震設計方法、位移需求簡化計算和目標位移的確定三方面內容。北京工業大學針對山區高墩橋梁強震作用下震害特征和失效模式，開展多維多點地震作用下山區高墩橋梁地震模擬振動臺臺陣試驗研究，提出了非彈性位移反應譜和碰撞譜為基礎的基于位移抗震設計方法，發展基于直接位移的山區高墩橋梁抗震設計方法。

4結論

本文針對規則橋梁與非規則橋梁的抗震（下轉第191頁）（上接第179頁）設計方法進行了綜述，簡要的闡述了規則橋梁常規抗震設計分析的要點及過程，和非規則橋梁抗震設計的方法、要點及發展方向。現行規范及常用方法多針對規則橋型，多采用靜力模擬的形式（反映譜法）進行分析，但這種方法具有一定的局限性，適用的范圍有限。對于非規則橋梁和多維地震作用下橋梁的地震反映分析還需進行大量的實驗與數據收集，使方針模擬更接近實際，結構更為可靠，抗震加固方案更為理想。

參考文獻

[1] JTG/T B02-01-2008.公路橋梁抗震設計細則[S].

[2] CJJ 166-2011.城市橋梁抗震設計規范[S]

[3] Yamamura N，Hiroshi T.Response analysis of flexible MDF systems for multiple-support seismic excitation[J].Earthquake Engineering and Struc-tural Dynamics，1990，19（3）：345-357.

[4] 林家浩，張亞輝.隨機振動的虛擬激勵法[M].北京：科學出版社，2004.

[5] 王利輝.連續剛構橋振動臺臺陣試驗研究[D].北京：北京工業大學，2011.

第3篇：公路抗震設計細則范文

【關鍵詞】公路工程；勘察；飽和砂土；液化判別；結果分析

前言：

飽和砂土液化是地基基礎震害的重要原因之一，國內外判別飽和砂土、粉土液化的可能性有多種方法，如seed的簡化分析法、概率統計法、室內試驗法、經驗分析法等等，國內各抗震設計規范采用的地震液化判別方法主要有標準貫入試驗法、靜力觸探法和剪切波速法等。在公路勘察中經初步判別認為有可能液化的土層，采用標準貫入試驗法來判別的常用規范有《公路工程地質勘察規范》（JTG C20-2011）（以下簡稱為規范①）、《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B02-01- 2008）（以下簡稱為規范②）、《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010）（以下簡稱為規范③）；采用靜力觸探來判別砂土液化（現階段公路方面還未有正式的規范）一般采用《鐵路工程地質原位測試規程》（TB 10018-2003）（以下簡稱為規范④）。

一、四種規范的液化判別方法

1、規范①

2、規范②

規范②是在《公路工程抗震設計規范》（JTJ004-89）基礎上修訂而成的，其中的砂土液化判別方法引用了當時的《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2001）中的相關條款。即當初步判別認為需進一步進行液化判別時，應采用標準貫入試驗判別法判別地面下15m深度范圍內的液化；當采用樁基或埋深大于5m的深基礎時，尚應判別15～20m范圍內土的液化。當飽和土標準貫入錘擊數（N）（未經桿長修正）小于液化判別標準貫入錘擊數臨界值時（Ncr），應判為液化土。當有成熟經驗時，尚可采用其他判別方法。

3、規范③

4、規范④

采用靜力觸探所取得的數據來對飽和砂土層進行液化判別，在公路勘察方面暫時沒有專門的規范，在實際工作中一般采用規范④中的有關規定來進行判別，其主要判別方法如下：

地震動峰值加速度為0.10g地區，地面以下15m內、地震動峰值加速度為0.20g或0.40g地區，地面以下20m內，有可能液化的地層，宜采用靜力觸探按下列要求進行判別：

1）、實測計算貫入阻力Psca或qsca小于或等于單橋觸探液化臨界貫入阻力ps’或雙橋觸探液化臨界貫入阻力qc’時，應判為液化土。

2）、實測計算貫入阻力Psca或qcca應按下列規定取值：

二、四種規范的計算結果

在公路勘察中常采用多種方法對飽和砂土、粉土進行液化判別，以相互應證判別的準確性，但由于各種規范的判別計算有所不同，以至于判別的結果也存在一定的差異。現根據江番高速公路某標段的勘察成果，選取了6個鉆探孔和6個靜力觸探孔（靜力觸探孔均與鉆孔的距離很近，其地層分布特征基本相同），經初步判別認為有可能液化的土層，采用四種規范對飽和砂土層的液化情況進行判別和液化等級的劃分。

計算場地的基本地震動加速度為0.10g，設計地震第一組，因此標準貫入錘擊數基準值N0=7，調整系數β取0.80；因為地層是細砂，故其黏粒百分含量ρc=3.0%，其余參數均按規范要求進行取值計算。

三、對計算結果的分析

通過對以上計算結果的分析對比，采用規范②與規范③所計算的結果相差不大，其中Ncr值兩者相差的最大值為0.813，液化抵抗系數Ce（=N/Ncr）相差最大值為0.177，液化指數兩者相差最大值為1.74，液化等級一致。

而采用規范①與規范②所計算的結果相差較大，其中Ncr值兩者相差為0.10～5.783，液化抵抗系數Ce（=N/Ncr）相差為0.22～0.67，液化指數兩者相差為4.12～23.97，液化等級相差一級，規范①的結果偏于保守。

采用規范④的方法來判別液化，僅能判別其是否會發生液化，而不能定量的判別其液化等級，但從其液化的判別結果看，亦與規范②、規范③的結果比較吻合，而與規范①的結果相差較大。

四、結束語

綜上所述，在公路勘察中對于飽和砂土的液化判別不宜單獨的使用規范①來進行判別，對于橋梁工程建議采用規范③來判別，雖然其與規范②的結果相差不大，但規范③的判別方法是在規范②的基礎上發展而來，其結果可能比規范②更合理。對于路基工程的飽和砂土、粉土層的液化判別則建議采用規范①與規范④兩種方法同時進行，并采用規范③的方法進行驗證。

參考文獻：

[1]公路工程地質勘察規范（JTG C20- 2011），人民交通出版社，2011.

[2]公路橋梁抗震設計細則（JTG/T B02- 01-2008），人民交通出版社，2008.

第4篇：公路抗震設計細則范文

關鍵詞：橋梁抗震；性能設計；減隔震設

中圖分類號：[TU997] 文獻標識碼：A

1 我國地震設計現狀

1.1 抗震概念設計研究現狀

在橋梁抗震設計研究方面，目前國內外在減隔震技術、橋墩延性抗震設計、防落梁措施、連梁裝置等方面進行了大量的研究工作。美國在1971年San Fernando地震后，美國學者對地震動對結構的效應進行了大量的研究，形成了反應譜法、時程分析、隨機振動分析等一系列的地震響應計算方法。日本根據新瀉和阪神兩次地震的震害，也相繼修訂了抗震設計規范，對簡支體系橋梁采用了大量的減隔震技術，采用了大量的高阻尼支座進行橋梁的減隔震設計。我國工程結構的抗震研究起步較晚，但進展迅速。通過總結歷次地震震害的經驗，于1989年頒布了《公路工程抗震設計規范》，2008年在汶川地震后又頒布了《公路橋梁抗震設計細則》，提出了"兩水平設防、兩階段設計"的抗震設防標準，并且對延性設計、位移設計、能力保護設計、減隔震設計等提出了明確的計算方法與構造規定。

1.2 抗震設防思想

在設防標準上，新、舊規范之間基本維持相當的水平，但是在抗震設防思想上，卻存在較大的差別：舊規范在采用的是參照一個設防水平的地震參數確定地震作用，應用線彈性設計方法進行抗震設計和驗算，即一水準設防、一階段設計；新規范針對兩個設防水平的地震參數來確定地震作用，即二水準設防、二階段設計。按照上述抗震設防思想，在實際的具體化操作中，新規范一是按照橋梁的重要性程度將有關橋梁的抗震設防劃分為A、B、C、D4個類別，按照所劃分的橋梁類別有區別的實施抗震設防；二是按照地震重現期的不同設計將地震劃分為E1和E2地震以對應兩個不同水平的抗震設防標準；三是針對近幾十年來有關震害經驗所表明變形能力和耗能能力不足是橋梁倒塌的主要原因，新規范通過延性設計保證結構在罕遇地震作用下的變形能力是較大的改進。在上述新規范所注重的三方面，舊規范中的橋梁結構均采用單一水準的設計地震是難以表現出的，因而，在抗震設防思想方面，新規范相較于舊規范具有較大水準的提高。

2 項目概述

2.1 項目簡介

本項目起自東南四環連接線與G107輔道交叉處，向東北與規劃的G107輔道南延線相交（遠期規劃為互通式立交），之后下穿鄭西鐵路客運專線，與規劃經南八路（烘云路）相交，下穿石武鐵路客運專線后，繼續東行與在建的南三環東段、規劃中的經開第十五大街（中天路）、規劃中的經開第十七大街平面交叉，終于東南四環連接線與G107線鄭州段改建工程交叉處，并在此處設互通式立交一處，一期僅實施一條左轉匝道（東-北）。路線全長4.373公里。

本項目在大燕莊村東南與G107線鄭州段改建工程（四港聯動大道）交叉。擬在此處設置互通式立體交叉一座，立交型式為半直連式T形互通。

2.2 橋梁概況

全橋4聯，橋跨布置為3×30+4×30+3×30+4×18m，全長377m。墩臺徑向布置。橋面布置為（凈12.5+2×0.5m防撞護欄）。上部結構第一至三聯為預應力鋼筋混凝土現澆連續箱梁，第四聯為普通鋼筋混凝土連續箱梁，單箱雙室；下部結構為柱式橋墩，柱式及肋式橋臺，鉆孔灌注樁基礎。

3 抗震設計參數

橋梁結構的剛度、強度和延性，是橋梁抗震設計的3個主要參數。

3.1 剛度

為了正確可靠地計算結構在地震側向力作用下的變形，進而控制其變形，工程師必須估算出結構的實際剛度。這個量值把荷載或作用力與結構的變形聯系起來。對結構剛度的估計值將直接影響到對結構地震反應位移的預期值。過去往往使用全截面剛度代替開裂截面剛度，因而人為低估了結構的地震反應位移，導致地震中出現落梁震害的嚴重后果。

3.2 強度

如果要保證橋梁結構在預期的地震作用下免遭破壞，結構就必須具有足夠的強度，以抵抗結構在其彈性地震反應時所產生的內力。對于發生概率很低的地震，如475年一遇的地震（部規規定的設防地震），結構為抵抗其激起的彈性地震力，需要相當高的強度。對于一般性橋梁，如果確實這樣做的話，則意味著在經濟上的極大浪費。因此，實際上在設計時，強度通常只取對應彈性地震力的一小部分，如25%～50%，并依靠結構的非彈性變形能力，使結構在地震中得以幸存。

3.3 延性

為了把嚴重的破壞降低到最低限度，并確保帶有適度抗倒能力的橋梁免于倒塌，當大地震迫使橋梁產生大變形時（這些變形可能遠遠超出了彈性范圍），結構仍能維持其大部分初始強度。結構、構件或材料用于抵抗其在非彈性反應范圍內的變形的能力，通常用延性這個術語來描述。延性是位于地震區的橋梁結構所必須具備的一個無比重要的特性。結構能夠依靠其延性在大地震中免于倒塌，其根本原因在于地震動對結構的作用是以運動方式、而非力的方式出現。

4 橋梁抗震設計

4.1 抗震設計流程

4.1.1 建立三維空間動力分析計算模型（考慮樁基礎的影響）。

4.1.2 計算和分析結構模型的動力特性。

4.1.3 進行結構抗震的概念設計。

4.1.4 用反應譜方法計算結構模型的地震反應。

4.1.5 用時程分析法進行結構地震反應分析。

4.2 橋梁抗震設計注意事項

4.2.1 盡量將橋軸線設計成直線，曲線梁使結構地震反應復雜化，盡可能使橋臺和橋墩與橋軸線垂直，斜交會引起轉動響應而增大位移。

4.2.2 盡量少用伸縮縫，將橋面做成連續的，簡支梁地震時容易落梁。

4.2.3 基礎盡可能建在巖石或堅硬沖擊土上，軟土或砂土易于放大結構的位移響應，且軟土有震陷、飽和砂土有液化等地質地震災害。

4.2.4 沿縱、橫橋向的橋墩剛度盡可能一致，剛度變化太大，地震時，較剛性的橋墩容易破壞。

4.2.5 能用小跨徑盡可能不用大跨徑，地震作用下，大徑橋梁墩柱軸向力大，使得墩柱的延性能力降低。

4.2.6 塑性膠應設置在墩柱上，易于觀察和修復；不設計在蓋梁、主梁、水中或地下的的樁頂處，不便觀察和修復。

4.2.7 材料和結構型式的選擇應遵循以下原則：

①材料重量比要大（輕質高強）；②變形能力要大（耗能的需要）；③強度和剛度的衰減要小（地震作用是反復作用的）；④結構整體性要好（地震時不易脫落）；⑤造價要合理。

4.2.8 設置多道抗震防線，盡可能用超靜定結構，避免使用靜定結構。

4.2.9 防止脆性與失穩破壞，增加結構延性。

4.3 該互通式立交橋橋梁抗震設計

本路區內地震動峰值加速度為0.15g，對應地震烈度為Ⅶ度，構造物設計時嚴格按相關標準設防。

4.3.1 保持橋梁縱橫向剛度的一致性。

4.3.2 在圓曲線處，橋梁采用18米普通鋼筋混凝土箱梁，即小跨徑箱梁。

4.3.3 在蓋梁兩端現澆25cm寬、60cm高的防止梁板側向位移的鋼筋混凝土防震擋塊；為吸收部分地震能量，減少地震引起的結構間碰撞破壞，防震擋塊上粘貼2cm厚橡膠塊，蓋梁寬度滿足抗震細則的構造要求。

4.3.4 結構上根據規范要求及結構計算加密箍筋間距，加長箍筋彎鉤長度，保證結構安全，立柱和基樁鋼筋進行了加密。

4.3.5 采用抗震性能好的支座。

結語

本文介紹了當前橋梁抗震設計的原則，設計參數及橋梁抗震設計的流程，最后提出橋梁抗震設計的幾點注意事項，供橋梁工程設計人員參考。

參考文獻

第5篇：公路抗震設計細則范文

關鍵詞：公路橋梁設計抗震措施

Abstract: This paper will focus on the safety design and seismic design of highway bridges are analyzed and discussed, in order to improve the anti disaster ability of the highway bridge.

Keywords: highway bridge seismic design measures

中圖分類號：TU2文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

近年來各種地質等災害頻發，給國家和社會帶來巨大損失，隨著人們意識的不斷提高，公路橋梁設計中的安全性及抗震能力越來越受到重視。本文將主要對公路橋梁設計中的安全性設計及抗震技術進行分析與闡述，以提高公路橋梁的防災害能力。

橋梁設計幾乎涵蓋了所有的橋梁類型，橋梁結構自身的安會性需靠可靠的結構計算分析成果和合理的構造處理措施來保證。除了要考慮恒載、活載、地震衙載、施工荷載及其它荷載等，還應注重考慮強風荷載、雪筒載、凍脹力、水力等對橋梁產生的影響。另外，所選橋型的造價是否合理是一個非常現實的問題，所以橋梁設計不但要考慮其技術的可行性，更重要的是要考慮所選橋型的經濟指標是否達到了最佳范圍。

一、公路橋梁的震害及特征

對國內外震害的調查表明，在過去的地震中，有許多橋梁遭受了不同程度的破壞，其主要震害有以下幾點。

1、橋臺震害

橋臺的震害主要表現為橋臺與路基一起向河心滑移，導致樁柱式橋臺的樁柱傾斜、折斷和開裂；重力式橋臺胸墻開裂，臺體移動、下沉和轉動；橋頭引道沉降，翼墻損壞、開裂，施工縫錯工、開裂以及因與主梁相撞而損壞。橋臺的滑移與傾斜會進一步使主梁受壓破壞，甚至使主梁坍毀。

2、橋墩震害

橋墩震害主要表現為橋墩沉降、傾斜、移位，墩身開裂、剪斷，受壓緣混凝土崩潰，鋼筋屈曲，橋墩與基礎連接處開裂、折斷等。

3、支座震害

在地震力的作用下，由于支座設計沒有充分考慮抗震的要求，構造上連接與支擋等構造措施不足，或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素，導致了支座發生過大的位移和變形，從而造成如支座錨固螺栓拔出、剪斷、活動支座脫落及支座本身構造上的破壞等，并由此導致結構力傳遞形式的變化，進而對結構的其他部位產生不利的影響。

二、提高公路橋梁安全性的設計分析

1、重視橋梁的耐久性

提高混凝土自身的耐久性是解決橋梁結構耐久性的前提和基礎。除此之外，要從結構和設計的角度及如何以設計和施工人員易于接受和操作的方式來改善橋梁耐久性。

2、防控鋼筋混凝土裂縫

加大鋼筋的混凝土保護層厚度，是保護鋼筋免干銹蝕，提高混凝土結構耐久性的最重要的措施之一。控制混凝土的裂縫，除按規范要求控制正常使用極限狀態的工作裂縫以外，更重要的是要采取構造措施，控制混凝土施工及使用過程大量出現的非工作裂縫。

3、加強橋面的防水設計

橋面鋪裝層應采用密實性較好的混凝土，混凝土鋪裝層內應設置鋼筋網.防止混凝土開裂。采用復合纖維混凝土和在混凝土中摻入水泥基滲透結晶材料，都能收到較好的防水效果。橋面鋪裝層頂面應設置防水層，特別是連續梁（或懸臂梁）的負彎矩段更應十分重視防水層設計。此外，還需加強泄水管設計，應特別注意泄水管周邊的構造細節處，加強伸縮縫處的排水設計，防止水分從伸縮縫處滲入梁內。

三、橋梁抗震設計的思路

1、延性設計思路

結合橋梁結構彈塑性破壞的特點，一些學者提出了基于反應譜的延性抗震設計思路。該方法采用地震力修正系數調整反應譜加速度或彈性分析的地震內力，來反映不同結構的延性需求。如美國 AASHTO 橋梁設計規范就針對橋墩、基礎、支座等構件，采用不同的地震反應修正系數R對彈性地震力進行折減，到設計地震力。

2、基于性能的抗震設計思路

基于性能的抗震設計實際上是一總體設計思想，主要指結構在受到不同水平地震(不同概率地震)作用下的性能達到一組預期的性能目標。基于性能的抗震設計是使設計出的結構在指定強度地震下的破損狀態及其造成的經濟損失、人員傷亡等控制在預期的目標范圍內， 使結構震后的功能得以延續和維持。基于性能的抗震設計的特點是使抗震設計從宏觀定性的目標向具體量化的多重目標過渡，將抗震設計由以保障人們生命安全為基本目標轉化為不同風險水平地震作用下滿足不同的性能目標，從而通過多目標、多層次的抗震安全設計來最大限度保障人民生命財產安全，滿足業主所需的結構性能目標。基于性能的抗震設計內容主要包括:1)科學的定義和確定地震危險性；2)確定結構在不同水平地震作用下損傷狀態、性能水平和性能指標；3)設計方法，主要包括承載力設計方法、位移設計方法和能量設計方法等。

3、基于強度的設計方法

早期的抗震設計基本采用基于強度的抗震設計方法，將地震力當作靜荷載進行結構分析，以結構構件的強度或剛度是否達到特定的極限狀態作為結構失效的準則。且該方法是目前許多抗震設計規范仍采用的設計方法。

四、公路橋梁設計的抗震措施

1、上部結構抗震設計措施

（1）盡量采用連續橋跨

盡量采用連續的橋跨代替簡支梁跨，進而減少伸縮縫的數量，降低在此落梁的可能性， 同時也提高了橋上行車的舒適性。

（2）橋跨不宜太長

地震區橋跨不宜太長，大跨度意味著墩柱承受的軸向力過大，從而降低墩柱的延性能力。

（3）簡支橋梁加固措施

對常規的簡支橋梁結構，首先，應加強橋面的連續構造，在梁與梁之間、梁與橋臺之間應采用鋼筋拉桿連接，以及需提供足夠的加固寬度以防止主梁發生位移落梁，另外還應適當加寬蓋梁及支座的寬度，并增設防止位移的隔擋裝置等。其次，應采用防震錨栓，在平常荷載作用下梁體可以在預留的空間內伸縮變形，自由滑動；在地震荷載作用下，防震錨栓可起到限位耗能的作用，減耗部分地震能量。

2、下部結構抗震設計

（1）基礎處理

對于不良地質，可以根據不同的具體地質情況采用不同的方法進行處理。

①對于巖層較淺的地方，采用較大擴基或固定在基巖上或者在擴基處砌筑厚度為 1.5～2m 的圍裙。

②對于地基軟硬不均，或砂層較厚地下水位較高地區要特別注意沙土液化，噴沙冒水現象的發生，可適當增加橋長。

③合理布孔，使橋墩、 橋臺避開地震時可能發生滑動的岸坡或地形突變的不穩定地段。或采用深樁、排樁穿過液化層，并采用系梁、承臺等加強聯結，或減輕結構自重，在非沖測線下一米處，設置圍裙或條形基礎。

④加大基礎摹底面積、減少基底偏心，并適當增加理置深度，亦可在臺前或墩兩側設斜撐，并在考慮采用時，將水平地震力和豎向地震力加以組合驗算，換土或采用砂樁也是一種常用的方法。

（2） 橋墩設計

① 對于震區的橋墩，最好采用等截面，不宜做錐形截面墩，因為變截面的橋墩的縱波應力較大，而等截面橋墩的縱波應力相對較小，這樣可以減少波應力。

② 在橋墩較粗能夠承受較大拉力時(一般用于大橋)，為了防止橋面在地震時上拋， 落下砸壞橋墩(橋臺)，一般用高強螺栓或預理鋼筋將橋梁及橋墩(臺)聯結起來。

③對于中小橋，一般采用簡支板(或預應力板)，它允許橋面與橋墩能夠自由分開。地震時，為了防止橋面自由上拋時撟墩承受過大的拉力，同時，為了防防止橋面落下時沖壞橋墩，在支座處安放彈簧或橡膠支座等緩沖的東西。

（3）橋梁支座的抗震設計

① 對采用橡膠支座而無固定支座的橋跨，應加設防移角鋼或設擋軌，作為支座的抗震設計。

②對高烈度區的橋梁設計應在縱向設置一定的消能裝置，如采用聚四氟乙烯支座、迭層橡膠支座、鉛芯橡膠支座等減、 隔震支座以及在梁體與墩臺的連接處增加結構的柔性和阻尼，以便共同受力和減小水平橋梁荷載的作用。

③由于拱橋對支座水平位移十分敏感，同時兩邊橋臺的非同步激振會引起較大的偽靜力反應，有時甚至會大于慣性力所引起的動力反應，因此要求震區的拱橋墩臺基礎務必設置于整體巖盤或同一類型的場址上， 以保證地震時各支座的同步激振。

綜上，橋梁抗震設計是一項系統工程，體現在設計的各個階段，需要認真對待。有效提高橋梁抗震性能， 需要了解震害的類型以及橋梁所在地的地震發生情況，在這個基礎之上， 注意一些設計要點。遵循橋梁抗震設計基本原則，把橋梁結構的每一個部分有機結合在一起， 形成一個強大的抗震整體，這樣才能保證橋梁的抗震性能。

參考文獻：

[1]莊衛林，劉振宇，蔣勁松.汶川大地震公路橋粱震害分析及對策[J].巖石力學與工程學報，2009，28（7）：1377—1387.

[2] TG/TB02-01-2008，公路橋梁抗震設計細則[S]北京：人民交通出版社2008.

第6篇：公路抗震設計細則范文

關鍵詞：橋梁抗震設計重要性問題對策

中圖分類號：K928.78文獻標識碼： A 文章編號：

與其他自然災害不能相比的是，地震帶來的損失不僅僅是財產，還有無數生命。在最近的20 年里，全球發生了許多次地震，震級大，極具破壞性，尤其是發生在城市中，造成的生命財產損失是慘重的。每個城市的都有個共同特點是：每個橋梁工程都受到了不同程度的損壞，切斷了地震區域的交通生命線，給救災的行動也帶來了很大的困難，加重了災區的次生災害。而對交通線的依賴性也越來越強。交通線被地震破壞，直接導致生命財產和間接造成經濟損失的程度變大。地震里的橋梁工程受到破壞的后果影響著國家對其的關注性。因此，橋梁工程的抗震研究也彰顯了重要性。

一、加強城市橋梁抗震設計的重要性

世界上有很多次的地震都發生在城市當中，如我國在1978 年的唐山大地震，美國1906 年的舊金山大地震、美國1964 年的阿拉斯加大地震、日本1968 年的十勝沖大地震等待。而在地震當中，這些城市都五一例外的遭受到了重大的損失。地震造成巨大災害除了體現在地震導致的橋梁、建筑物倒塌等，也體現在地震導致交通設施損毀后所帶來的間接損失。

在城市交通設施遭受損壞以后，大量物資難以運送進去，群眾脫離危險地帶的難度也在加大，因此預防作為生命線的交通設施遭到地震的嚴重損毀就顯得非常必要，其中作為交通樞紐的城市橋梁就更是如此。美國1971 年發生的圣費爾南多地震，雖然只有6.6 級，卻摧毀了大部分的城內橋梁設施，造成的經濟損失總和達到了10 億美元；1989年洛馬·普里埃塔地震，再次使城內橋梁設施全部癱瘓，造成經濟損失總和達到了70 億美元；日本阪神地震，也僅為7.2 級的中級地震，造成了城市高架橋、高速公路隧道橋、高速鐵路隧道橋的坍塌，也造成了巨大的經濟損失。總的來說，理論和經驗都告訴我們，加強城市橋梁的抗震設計非常重要。

二、橋梁的抗震設計存在的問題

現代城市橋梁主要以高架橋和立交橋為主，其在我國得到了快速的發展，這些交通建筑設施極大地改善了城市交通狀況，對經濟發展也有著非常重要的作用。但是在歷次城市發生的大地震中顯示，這些橋梁遭受損毀比較嚴重。比如說1974 年發生在美國的諾斯雷奇地震，就直接摧毀了7 座立交橋，3 座高架橋，引起了洛杉磯北部地區的許多高速公路癱瘓。

筆者通過分析歷史城市地震對城市橋梁的損毀，總結出了如下的幾種破壞形式，具體地：1）地震造成的地面沉降不均或者是地面移動，導致橋梁彎曲不平或者是橋梁向一邊傾斜；2）受地震影響，使砂土液化或者地面劇烈運動，而是橋梁整體向河心移動，并且受到擠壓而損毀；3）地震直接導致橋梁的各鏈接部位破壞，進而摧毀橋梁；4）地震把橋墩損害，進而導致橋梁側倒或者是坍塌；5）橋墩被剪切損毀，鋼筋扭曲，混凝土壓垮橋墩的部分區域，而造成橋梁側倒；6）地震造成地面移動，進而使橋梁橫向受到拉力過大，造成橋梁錯位或者是側倒；7）鋼結構橋墩或者是鋼結構橋梁變形；8）剛結構支座因為錨桿斷裂，導致橋梁局部破壞，或者落梁。

另外，作者也專門研讀了關于這些橋梁設計的資料，這些曾經因地震而損毀的橋梁都是采用“強度設計”的理念，而很少考慮到延性設計或者是結構控制的手段。并且從資料的分析中，也發現那時地震規范基本上是“強度設計”，缺少結構延性設計和結構控制概念. 從幾次地震所造成損害來看, 采用span by span（ 逐跨法）來設計的高架橋梁，其損毀程度更為嚴重。主要是因為連續的高架橋的結合部位往往設立在跨中位置較小的地方，主要是剪力傳遞，且構造簡單。當遭受較大的地震時候，橫向和豎向的復合振動下，結合部位容易受損，造成橋梁斷裂和坍塌。

城市中的橋梁大部分都是采用公路橋梁的防震規范來進行設計，并且這些規范中供參考的設計方法都是建立在對公路分析的基礎之上的，因此就對城市橋梁可能會面臨的一些特殊要點考慮不到。比如說，大型復合立交橋就不能夠將其簡單分成幾個單式橋梁來進行抗震設計，而必須要考慮到整個橋梁結構受到地震沖擊時的影響等等。

關于橋梁抗震設計的對策

1、橋梁抗震概念設計

所謂橋梁的抗震概念設計是說設計人員在研究地震帶來的災害的基礎之上，通過總結之前的一些設計經驗以及設計原則，確定橋梁抗震設計的總體方案。正確的選擇材料、確定細節構造，使橋梁的每一個環節都能環環相扣，合理配置，使其在地震中發揮整體效應，達到最佳的抗震效果。

2、延性設計

目前，在我國的城市橋梁延性抗震設計中，對于延性的驗算經常使用的準則包括以下幾種：強度破壞準則、能量破壞準則、變形破壞準則、基于低周疲勞特征的破壞準則等。本文中筆者已經針對延性在城市橋梁抗震設計中的重要性作了詳細的闡述，由此可見，延性設計是非常關鍵的。所以筆者建議在做橋梁的延性驗算時，一定要結合橋梁的具體設計以及工程要求，選擇合適的驗算準則，做精確的計算，以提高結構的延性性能，保證橋梁的抗震性能。

3、加強對橋梁細部構造的研究

在城市中，最常見的就是高架橋。而高架橋在地震別容易損害，根據這個經驗教訓，筆者建議在以后城市橋梁抗震設計中，應該加強對橋墩、支座等一些細部構造的研究和分析，尤其是延性方面，不能只針對鋼筋混凝土結構做設計，因為這些非混凝土結構也是決定橋梁抗震性能的關鍵。

4、重視基礎抗震設計

對于橋梁而言，基礎是承重主體，也是抗震的關鍵結構一旦基礎被破壞，不僅在地震發生的時候會造成嚴重的后果，在地震之后橋梁也無法修復，只能重建。這樣就大大增加了經濟損失。所以在橋梁抗震設計中一定要重視基礎抗震設計。只有在保證基礎牢固的前提下，才能保證橋梁的上部結構的穩定。

5、從實際出發

在不同的地區，地震的發生頻率以及地震的等級都是不同的。所以在進行橋梁抗震設計的過程中要結合工程所在地的具體情況，確定抗震設計等級。不能盲目的求高，造成不必要的浪費。在設計之前，認真勘察地質結構情況以及地理位置特征，在掌握區域地震發生特征之后，再結合工程實際情況確定抗震設計方案。保證橋梁抗震性能。

橋梁結構有效的抗震措施還有許多，因此我們在橋梁設計過程中須認真分析和了解結構的地震反應和特性，精心設計并采取一系列有效的抗震措施。橋梁抗震設計是一項系統工程，體現在設計的各個階段，需要認真對待。在可行性研究階段，應強化抗震概念設計，選擇合理的橋位和橋型；在初步設計階段，要強化抗震體系設計，確定合適的抗震設防標準和驗算準則，進行結構的總體分析；在施工圖設計階段，應強化抗震構造設計，重視抗震構造采取的措施和構造細節。

參考文獻：

[1] 曾輝.論橋梁的抗震設計及其在我國的應用[J]. 科技資訊. 2009(02)

[2] 宋巨鋒,王小旭.橋梁的抗震設計淺析[J]. 科技資訊. 2009(02)

[3] 楊傳永.公路橋梁抗震設計細則分析[J]. 安徽建筑工業學院學報(自然科學版). 2009(03)

[4] 宋曉凱.橋梁抗震設計[J]. 山西建筑. 2007(06)

[5] 王士勇.大跨度橋梁抗震設計方法研究[J]. 山西建筑. 2007(14)

[6] 席張群.橋梁抗震分析方法對比研究[J]. 中國水運(學術版). 2007(05)

第7篇：公路抗震設計細則范文

關鍵詞：橋梁結構；地震波；塑性區長度；配筋率；樁土相互作用；橋墩；樁基

中圖分類號：U441文獻標志碼：A

Influence of Pilepier Reinforcement Ratio on Plastic Hinge

Length of Bridge StructureSONG Bo1， LI Kaiwen1，2， HUANG Shuai1

（1. School of Civil and Environmental Engineering， University of Science and Technology Beijing，

Beijing 100083， China； 2. Guang Province Transmission & Tronsformer Engineering

Company， Guangzhou 510610， Guangdong， China）Abstract： Using elasticplastic fiber unit model for a continuous beam bridge structure and pile foundation， the nonlinear seismic response of pier and pile foundation considering pilesoil interaction was carried out and the different types of seismic waves on the pile foundation and the pier dynamic response were analyzed. The development of plastic zone and dynamic response of structure under different pilepier reinforcement ratio conditions were emphatically studied. The results show that with the pilepier reinforcement ratio change， the response plasticities of pile foundation and pier show different trends； pilepier reinforcement ratio is an important factor of dynamic characteristics for the bridge pier supported by group piles system； the pier reinforcement ratio not only impacts on development of the plastic zone of the pier， but also impacts greatly on the pile foundation. In addition， different types of seismic waves have different effects on the dynamic responses for brige pier structure with group pile foundation， and the longperiod seismic waves are maximum， followed by inland direct seismic waves， plate boundary seismic waves are minimum.

Key words： bridge structure； seismic wave； plastic hinge length； reinforcement ratio； pilesoil interaction； pier； pile foundation

0引言

大型橋梁墩柱通常位于水下或土中，對于埋入土中的樁基來講，地震反應過程中形成的塑性區一般不宜被發現，因此研究樁基和橋墩的破壞與損傷規律對于大型橋梁抗震設計具有重要的意義。日本土木學會對1999年阪神地震中阪神3號和5號高速公路橋梁的破壞情況進行了統計，發現約一半以上樁基需要修復，由于樁基檢測和修復較為困難，嚴重影響了災后重建和經濟的發展，因此在橋梁抗震設計中需要合理控制結構塑性鉸區的產生部位和發展過程。在選擇塑性耗能機制時，應盡可能使預期的塑性區發生在易于檢查和修復的部位。

由于配筋率直接影響到結構的塑性區開展情況，因此配筋率對橋梁抗震性能的影響成為各國學者的研究熱點，如Watson等[1]利用約束混凝土的Mander模型對截面彎矩曲率進行了數值回歸分析，提出了墩柱曲率與鋼筋用量之間的計算公式。Chang等[2]給出了等效塑性鉸長度的力學計算模型，開發了鋼筋混凝土橋墩非線性分析程序。劉慶華等[3]利用近似Watson的方法，從理論上探討分析了鋼筋混凝土柱曲率延性與配筋率之間的關系。王麗欣等[4]通過低周反復荷載試驗，研究了分別采用普通復合箍筋和新型SClip筋的橋墩柱的抗震性能，發現箍筋的配筋率、配筋方法能影響到縱向鋼筋性能和鋼筋混凝土結構的損傷情況。李方元等[5]分析了多種剪跨比與不同配箍率、不同腹板縱向普通鋼筋配筋率及不同豎向預應力對箱梁截面抗剪承載力的影響，發現改變腹板縱向普通鋼筋和箍筋的配筋率對構件承載力和破壞形態的影響不明顯。付玉輝[6]發現由于中國規范要求的塑性鉸區最低約束箍筋用量較低，在相同配筋條件下，中國規范計算得出的橋墩抗剪能力較國外規范要低。卓衛東等[7]根據不同試驗的研究成果和非線性回歸分析，提出了一種新的延性橋墩塑性鉸區范圍最低約束箍筋用量的計算公式。

在以往的研究中，各國學者對塑性區長度的推導計算以及橋墩塑性區分布的數值模擬進行了大量研究，而對于樁基與橋墩縱向鋼筋配筋率的比值對橋梁結構塑性區的開展影響研究較少。本文中定義樁基截面縱向鋼筋配筋率與橋墩截面縱向鋼筋配筋率比值為樁墩配筋率比。在既有研究的基礎上，本文中將采用橋梁結構通用有限元分析軟件，以公路橋梁中常見的連續橋梁為工程背景，建立連續橋梁的群樁基礎橋墩模型，分析結構在不同類型地震波作用下的彈塑性地震反應，通過變換樁基和墩柱配筋率比，重點研究不同樁墩配筋率比的群樁基礎橋墩體系塑性區開展程度的變化趨勢，以期為橋梁抗震設計以及抗震性能評價提供參考。

1橋梁結構動力分析理論

在彈塑性纖維梁柱單元模型中，每個纖維的軸向變形對應于截面的軸向變形和彎矩變形。根據纖維的應變可以確定纖維應力狀態，可以根據纖維模型的材料應力應變關系和截面上的變形分析準確地計算出截面的彎矩曲率關系，還可以考慮軸力引起的中和軸的變化。本文中利用彈塑性纖維梁柱單元分析橋墩和樁基礎在地震作用下的動力響應，根據彈塑性單元的基本假定[8]將梁單元劃分若干個離散微小積分段。考慮剛性地基一致地震動輸入的橋梁結構的運動方程為

M+C+Ku=-Mg（1）

式中：M，C，K分別為梁單元的質量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣；u，，g分別為地面運動位移向量、速度向量和加速度向量。

假定纖維單元截面位于局部坐標系Oxyz，其中，x為軸向坐標，y，z均為截面坐標，φy（x）為梁柱單元高度x處對截面單元坐標軸y軸的曲率，φz（x）為梁柱單元高度x處對截面單元坐標軸z軸的曲率，εx（x）為梁柱單元高度x處截面中和軸的軸向應變。由位移u與曲率φ（x）之間的關系式u=φ（x）dxdx，可以得到x處截面上的曲率φy（x），φz（x）分別為

φy（x）=2uy（x） x2

φz（x）=2uz（x） x2（2）

根據式（2）可以計算出x處截面上的變形列向量。根據平面假定，y，z處的應變可以通過式（3）～（5）求得

ε（x，y，z）=I（x，y，z）d（x）（3）

d（x）=（u″y（x），u″z（x），ε（x））T=

（φz（x），φy（x），ε（x））T（4）

I（x，y，z）=-y1 … -yi … yn

z1…zi…zn

1…1…1T（5）

則相應的應力σ（x）為

σ（x）=ε（x）E（x，y，z）=（σ1（x，y1，z1），…，

σi（x，yi，zi），…，σn（x，yn，zn））T（6）

式中：E（x，yi，zi）為截面第i個纖維單元的彈性模量，由纖維單元各自的應力應變關系決定。

梁單元截面上的內力D（x）可以由式（7）進行計算，即

D（x）=k（x）d（x）=（My（x），Mz（x），N（x））T（7）

k（x）=n i=1EjiAiy2in i=1EjiAiyizi-n i=1EjiAiyi

n i=1EjiAiyizin i=1EjiAiz2in i=1EjiAizi

-n i=1EjiAiyin i=1EjiAizin i=1EjiAi=

IT（x）EitanAI（x）（8）

式中：My（x），Mz（x）分別為截面繞y，z軸的彎矩；N（x）為軸向力；Ai為第i個纖維單元的面積；Ej為纖維單元的切線模量系數；Eitan為切線模量。

根據式（6）～（8）可以計算出梁單元的桿端內力，其計算結果為

D（x）=（My（x），My（y），N（x））T=

（-n i=1σjiAiyi，n i=1σjiAizi，n i=1σjiAi）T（9）

最后根據式（2）與式（9）則可以計算出梁單元的桿端彎矩與曲率關系。2工程概況與模型參數

2.1工程概況

某跨長40 m的連續梁橋，橋墩和樁基礎均采用HRB335鋼筋和C40混凝土，橋墩為矩形墩，墩高10 m，樁基礎為圓形灌注樁，樁長28.5 m，工程場地類型為Ⅱ類場地，橋墩和樁基尺寸如圖1所示，場地土層分布如圖2所示。利用MIDAS/Civil建立群樁基礎橋墩空間動力計算模型，采用梁單元模擬橋墩及樁體，梁單元橫截面離散成混凝土纖維和鋼纖維，不考慮混凝土和鋼筋之間的粘結滑移，并且纖維之間變形符合平面假定。樁承臺采用板單元建立并擴展實體單元，并將實體單元和梁單元進行剛性連接，將上部結構荷載約6 900 kN轉換為節點質量的形式加載在橋墩頂部。采用集中質點系全樁模型模擬樁土相互作用，將樁土間相互作用等代彈簧的剛度和阻尼以及參振的等價土體質量加到樁節點相應位置上。

圖1橋墩和樁基尺寸（單位：mm）

Fig.1Sizes of Pier and Pile Foundation （Unit：mm）圖2土層分布（單位：mm）

Fig.2Soil Distributions （Unit：mm）所選用連續梁橋橋墩和樁基縱向鋼筋配筋率分別為0.994%和1.042%，為了研究不同樁墩配筋率比在強震作用下對群樁基礎橋墩塑性區開展的影響，根據《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B0201—2008）[9]，按照8度地震設防對橋墩及樁基進行設計。另外，選取縱向鋼筋配筋率分別為1.141%和1.345%的橋墩截面與配筋率分別為1.306%和1.707%的樁基截面，對3組不同配筋率的橋墩和樁基截面進行對比分析。數值計算模型采用不同配筋率的橋墩和樁體模型組合，即A1～A3，B1～B3，C1～C3，共9組模型，其模型樁墩配筋率比值如表1所示。根據《混凝土結構設計規范》（GB 50010—2010）[10]利用UCFyber計算出各組橋墩截面和樁基截面的抗彎承載力參數，其值見表2。

2.2模型參數

群樁基礎模型的建立主要在于確定樁同作用的等代彈簧。樁基礎周圍土的土彈簧剛度系數表1橋墩樁基配筋率比值

的確定采用中國公路橋梁設計中常用的“m法”進行計算，樁基沿深度方向每1 m設置一個土彈簧。集中質點系全樁模型如圖3所示。

圖3集中質點系全樁模型

Fig.3Fullpileparticle Concentration Spring Model本文中采用彈塑性纖維單元模型對鋼筋混凝土群樁基礎橋墩進行損傷分析，混凝土的本構模型為Kent等[11]提出的對受壓混凝土的包絡曲線的計算公式，考慮了混凝土的約束力對延性的影響。鋼筋的本構模型[12]選擇雙折線型的隨動硬化曲線，考慮了軸向鋼筋應力應變關系，各加載路徑和應變硬化區間的漸進線之間的轉移區段呈曲線狀態。

2.3地震波的選取

對群樁基礎橋墩進行地震時程動力分析時，選取日本規范[13]中規定的板塊邊界型地震波T1Ⅱ3、內陸直下型地震波T2Ⅱ3以及長周期地震波TCU115這3組不同類型的地震波為加載波。為了研究樁墩配筋率比對群樁基礎橋墩體系塑性區開展的影響，根據《建筑抗震設計規范》（GB 50011—2010）[14]中規定將3組不同類型地震波水平加速度峰值調至620 cm·s-2，以滿足9度罕遇地震的設計要求，加載地震波加速度時程曲線如圖4所示。同時對3條地震波做出阻尼比為0.05時的反應譜曲線，結果如圖5所示。由圖5可以看出，板塊邊界型地震波對于周期為0.25～1.50 s的結構都有較大反應，并且加速度反應隨著結構自振周期的增大下降緩慢。而對于內陸直下型地震波，加速度反應譜卓越周期平臺較短，隨著結構自振周期的增大，加速度反應下降速度比內陸直下型地震波更快。長周期地震波具有加速度反應譜卓越周期平臺較長的特點，其與結構的響應明顯大于板塊邊界型和內陸直線型地震波。

圖4加載地震波加速度時程曲線

Fig.4Acceleration Timehistory Curves of

Loading Seismic Waves圖5地震加速度反應譜

Fig.5Response Spectra of Seismic Accelerations3罕遇地震作用下的塑性區開展過程分析3.1分析指標

在橋梁結構的抗震設計中，中國規范《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B0201—2008）采用容許塑性轉角和容許位移來評價橋梁的抗震性能，而日本規范主要采用容許塑性率μα作為分析指標，2種評價方法基本相似，中國規范在有關基礎設計的部分從工程選址方面加以考慮，對于樁基的抗震設計與損傷評定有所欠缺，因此本文中主要參照日本規范和桿件曲率定義[15]的最大反應塑性率μmax來分析橋梁結構在罕遇地震作用下塑性區的開展情況及其抗震性能。最大反應塑性率μmax、容許塑性率μα以及位移延性系數μ可分別按下式計算

μmax=|θmax|/θy（10）

μα=1+（δu-δy）/（αδy）（11）

μ=δm/δy（12）

δy=θyL2/3（13）

δu=δy+（θu-θy）Lp（h-Lp/2）（14）

Lp=0.2L-0.1D（15）

式中：|θmax|，θy分別為混凝土構件絕對最大反應轉角位移和屈服曲率；α為鋼筋混凝土構件的變形安全系數，對于內陸直下型地震波取1.2，板塊邊界型地震波取2.4，長周期地震波取2.0；δy，δu，δm分別為鋼筋混凝土構件的屈服位移、極限位移和最大位移；L為構件長度；D為圓截面直徑，矩形截面短邊長度；Lp為等效塑性鉸區長度，0.1D≤Lp≤0.5D。

3.2地震響應特性分析

在地震作用下，橋梁結構的彎矩與曲率最大值一般發生在橋墩底部和樁基頂部，由此本文中以橋墩底部和樁基頂部的彎矩曲率值為主要計算數據來研究樁墩配筋率比對群樁基礎橋墩塑性開展的影響。9度罕遇的不同類型地震波作用下的橋墩底部和樁基頂部內力響應最大值如表3所示。

從表3可以看出，在相同地震波作用下，橋墩和樁基的彎矩隨著橋墩配筋率的增加而增大，而橋墩反應曲率呈減小趨勢，但僅改變樁基的配筋率對橋墩內力響應影響并不明顯。在T1Ⅱ3地震波作用下，A3數值模型樁基的彎矩和曲率達到最大，彎矩超過極限彎矩，產生破壞。在不改變橋墩的配筋率情況下，將樁基的配筋率增加25.34%后，B3數值模型橋墩的彎矩和曲率分別減小8.9%和117.7%，而橋墩截面的彎矩和曲率分別增大1.0%和1.8%，這說明地震激勵的能量結構由樁基向橋墩發生了轉移，使得樁基處于彈性階段。在TCU115地震波作用下，橋墩和樁基的最大反應曲率明顯大于其他2種地震波的最大反應曲率。

為了進一步研究不同樁基配筋率對結構地震反應的影響，選取A1，B1，C1三組數值模型對比研究樁基配筋率對橋梁結構塑性區開展的影響，由于篇幅所限，本文中選取的這3組數值模型在T1Ⅱ3地震波作用下的彎矩曲率滯回曲線見圖6，7。

由圖6，7可以看出，T1Ⅱ3地震波作用下，隨著樁基配筋率的增大，橋墩截面的彎曲曲率滯回曲線呈增大趨勢，表明剪力及鋼筋粘結滑移的影響較小，橋墩的變形和耗能能力增強，而樁基截面的彎矩曲率滯回曲線呈減小趨勢，剪力及鋼筋粘結滑移的影響更為顯著，樁基受到的地震激勵較小。

由此可見，配筋率對群樁橋墩結構的反應曲率有較大影響，在不同類型地震波作用下，橋墩底部反應最大曲率主要出現在由配筋率最低的樁基、橋墩組合成的模型。隨著樁基配筋率的增加，橋墩底部的最大反應曲率也增加，結構的塑性開展開始向橋表3地震波作用下的結構內力響應最大值

墩轉移。而在相同配筋率的情況下，TCU115地震波對橋墩底部最大曲率的影響最為顯著，T1Ⅱ3地震波次之，T2Ⅱ3地震波對結構動力響應的影響最小。因此，在地震易發區域的橋梁抗震設計中，應適當提高橋梁的樁墩配筋率比來提高橋梁墩柱的耗能能力，以減小樁基受到的地震激勵。

3.3結構塑性區開展程度分析

強震作用下，群樁基礎達到屈服，臨近破壞，變換橋墩和樁基截面配筋率對橋梁抗震性能的影響較大，且在不同類型地震波作用下，樁基、橋墩的塑性區開展程度有所不同。為了研究樁基配筋率和橋墩配筋率對樁基礎橋墩結構塑性區長度的影響，本文中根據數值模擬計算結果和式（10），（11）計算出具有代表性的樁基和橋墩結構的最大反應塑性率和容許塑性率。圖8，9分別為橋梁結構在TCU115地震波作用下的最大反應塑性率和容許塑性率沿結構高度變化的對比。

圖8A1，B1，C1模型在TCU115地震波作用下的

結構塑性率分布

Fig.8Plastic Ratio Distributions of Structure for Models

A1，B1，C1 Under TCU115 Seismic Waves圖9A1，A2，A3模型在TCU115地震波作用下的

結構塑性率分布

Fig.9Plastic Ratio Distributions of Structure for Models

A1，A2，A3 Under TCU115 Seismic Waves從圖8可以看出，在TCU115地震波作用下，A1數值模型在橋墩高度4.808 m處最大反應曲率達到屈服曲率，開始出現屈服，屈服程度隨橋墩高度的減小而逐漸增大，在橋墩底部達到最大，塑性區長度為4.808 m，而樁基塑性區長度為0.577 m；當樁基配筋率增加14.78%時，即B1數值模型，橋墩的塑性區長度增加至4.813 m，而樁基的塑性區長度減小至0.245 m；當樁基配筋率增加至1.707%時，即C1數值模型，樁基將處于彈性階段，而橋墩塑性區長度增加至4.816 m，隨著樁基配筋率的增大，樁基塑性區長度呈減小趨勢，橋墩塑性區開展程度呈增大趨勢，但這種橋墩塑性變化趨勢并不明顯。從圖9可以看出，隨著橋墩配筋率的增加，橋墩塑性區開展程度呈減小趨勢，而樁基的塑性區長度呈增大趨勢。當橋墩配筋率為1.141%時，即A2數值模型，橋墩的塑性區長度最大值為4.202 m，樁基的塑性區長度為0.615 m；當橋墩配筋率增加17.88%時，即A3數值模型，橋墩結構的塑性區長度增加0.83%，樁基的塑性區長度增加4.72%。

由此可見，隨著樁基配筋率的增加，樁基與橋墩塑性區的開展程度呈相反趨勢，塑性區開展有向橋墩轉移的趨勢，橋墩承受主要的地震動。隨著橋墩配筋率的改變，其對橋墩塑性區的影響程度較樁基的影響大，這說明樁基配筋率的改變對橋梁結構的塑性區影響程度沒有橋墩配筋率的影響程度大，因此在一般橋梁抗震設計中，應把橋墩配筋率作為橋梁結構抗震性能的主控因素，而把樁基配筋率作為樁基抗震性能的主要因素。

此外，為了探討樁墩配筋率比對橋梁結構塑性區開展程度的影響，根據數值計算結果和式（10）可以計算出在T1Ⅱ3地震波作用下不同樁墩配筋率比的樁基反應塑性率和橋墩反應塑性率，如圖10，11所示。

圖10樁基反應塑性率

Fig.10Response Plastic Ratios of Pile Foundation圖11橋墩反應塑性率

Fig.11Response Plastic Ratios of Pier從圖10，11可以看出，隨著樁墩配筋率比的增加，樁基的反應塑性率呈減少趨勢，而橋墩反應塑性率呈增大趨勢，這說明在地震作用下，隨著樁墩配筋率比的增大，樁基承受的地震動逐漸減小，而橋墩承受的地震動逐漸增加，橋墩成了主要的能量耗散構件，塑性區開展由樁基向橋墩發生了轉移。由此可見，樁墩配筋率比對橋梁結構的塑性區開展有重要影響。在地震中樁基若出現屈服，即使橋墩損傷輕微，橋梁也基本沒有修復的可能。若當樁墩配筋率比為接近1時，橋墩的曲率需求系數為6.38，而樁基的曲率需求系數為1.72，均小于構件容許塑性率，橋梁結構處于安全狀態。因此在一般橋梁抗震設計中，應合理控制樁墩配筋率比，使結構的塑性破壞發生在易于修復的部位，盡量使橋梁墩柱成為主要的能量耗散構件。4結語

（1）隨著樁墩配筋率比的逐步增大，樁基的反應塑性率呈減小趨勢，橋墩的反應塑性率呈增大趨勢，呈現出“墩鉸”大于“樁鉸”的趨勢，橋墩成為主要的能量耗散構件，這表明樁墩配筋率比是影響橋梁結構塑性區開展程度的主要因素。因此在一般樁墩結構抗震設計中，應合理地控制樁墩配筋率比值。當樁墩配筋率比值接近1時，橋墩和樁基的塑性開展程度趨于理想狀態，即使橋梁受到損傷，對其進行檢查與修復也很方便。

（2）隨著樁基配筋率的增加，橋墩的塑性區開展程度呈增大趨勢，但這種趨勢并不明顯，而橋墩配筋率的改變對樁基塑性區長度產生相對較大的影響。在一般橋梁抗震設計中，應把橋墩配筋率作為橋梁結構抗震性能的主控因素，而把樁基配筋率作為樁基礎抗震性能的主要因素。

（3）不同類型的地震波對橋梁結構的影響不同。對于本文中計算連續橋梁模型而言，長周期地震波對結構的響應影響最大，內陸直下型地震波次之，板塊邊界型地震波最小。此外，結構的反應塑性率最大值分別出現在不同地震波作用下，在進行橋梁抗震設計時應予以綜合評價分析。參考文獻：

References：[1]WATSON S，ZAHN F A，PARK R.Confining Reinforcement for Concrete Columns[J].Journal of Structural Engineering，1994，120（6）：17981824.

[2]CHANG G A，MANDER J B.Seismic Energy Based Fatigue Damage Analysis of Bridge Columns：Part I—Evaluation of Seismic Capacity[R].New York：MCEER，1994.

[3]劉慶華，范立礎.鋼筋混凝土橋墩的延性分析[J].同濟大學學報：自然科學版，1998，26（3）：245249.

LIU Qinghua，FAN Lichu.Theoretical Research on the Ductility of Reinforced Concrete Bridge Piers[J].Journal of Tongji University：Natural Science，1998，26（3）：245249.

[4]王麗欣，楊釗，王海超，等.用新型箍筋（SClip）的鋼筋混凝土橋墩抗震性能試驗研究[J].振動沖擊，2011，30（3）：211214，219.

WANG Lixin，YANG Zhao，WANG Haichao，et al.Experimental Study on Seismic Behavior of RC Bridge Pier Using New Type of Combined Stirrup （SClip）[J].Journal of Vibration and Shock，2011，30（3）：211214，219.

[5]李方元，沈殷，李國平，等.大跨度剛構橋箱梁抗剪承載力影響參數分析[J].同濟大學學報：自然科學版，2007，35（9）：11691174.

LI Fangyuan，SHEN Yin，LI Guoping，et al.Analysis of Parameters to Shear Capacity of Longspan Continuous Rigid Girder Bridge[J].Journal of Tongji University：Natural Science，2007，39（9）：11691174.

[6]付玉輝.關于橋梁抗震設計細則中塑性鉸區約束箍筋最低用量及橋墩抗剪強度的探討[J].北方交通，2012（4）：111112.

FU Yuhui.Discussion on Minimum Amount of Confining Stirrups and Shear Strength of Pier at Plastic Hinge Area in Bridge Antiseismic Design Code[J].Northern communications，2012（4）：111112.

[7]卓衛東，范立礎.延性橋墩塑性鉸區最低約束箍筋用量[J].土木工程學報，2002，35（5）：4751.

ZHUO Weidong，FAN Lichu.Minimum Quantity of Confining Lateral Reinforcement in the Potential Plastic Hinge Regions of Ductile Bridge Piers[J].China Civil Engineering Journal，2002，35（5）：4751.

[8]呂楊，徐龍河，李忠獻，等.應用纖維單元模型的鋼筋混凝土框架結構損傷與失效分析[J].天津大學學報，2011，44（10）：925929.

LU Yang，XU Longhe，LI Zhongxian，et al.Damage and Failure Analysis of Reinforced Concrete Frame Structure Using Fiber Element Model[J].Journal of Tianjin University，2011，44（10）：925929.

[9]JTG/T B0201—2008，公路橋梁抗震設計細則[S].

JTG/T B0201—2008，Guidelines for Seismic Design of Highway Bridges[S].

[10]GB 50010—2010，混凝土結構設計規范[S].

GB 50010—2010，Code for Design of Concrete Structures[S].

[11]KENT D C，PARK R.Flexural Members with Confined Concrete[J].Journal of the Structural Division，1971，97（7）：19691990.

[12]趙國藩.高等鋼筋混凝土結構學[M].北京：機械工業出版社，2005.

ZHAO Guofan.Advanced Reinforced Concrete Structural Analysis[M].Beijing：China Machine Press，2005.

[13]日本道路協會. 道路橋示方書·同解説[M]. 東京：日本道路協會，2002.

Japan Road Association.Specification for Highway Bridges with the Commentary[M].Tokyo：Japan Road Association，2002.

[14]GB 50011—2010，建筑抗震設計規范[S].

GB 50011—2010，Code for Seismic Design of Building[S].

第8篇：公路抗震設計細則范文

摘 要：本文介紹了“5.12”汶川地震災區部分市政道橋設施的典型損毀情況，并對損毀原因做了認真的分析，希望能為今后地震區市政道橋設施的設計提供一些有益的參考建議。

關鍵詞：“5.12”汶川地震，道橋損毀

The representative damaged conditions and simple analyses of bridges & roadswhich suffered great damage due to the 5.12 Sichuan wenchuan earthquake

Chen Jingang

( South-west Municipal Engineering Design & Research Institute of ChinaChendu610081)

Abstract: In this paper,the author introduces the representative damaged conditions of bridges & roads which suffered great damage due to the 5.12 Sichuan wenchuan earthquake.The causations of the damage are seriously analysed subsequently.I hope this paper can offer some useful referrence to the design of bridges & roads which will be built in seismic region in the future.

Keywords：5.12 Sichuan wenchuan earthquake, damaged bridges & roads

1.概述

“5.12”汶川地震及其引發的各種次生災害給災區市政道橋設施造成了嚴重損壞，據四川省建設廳統計：39個極重災區和重災區縣（市、區）受損道路長2034km，橋梁408座，與市政道路配套的供水管道受損2471km，排水管道（污水）765km，燃氣管道2409km。

據《汶川地震災區市政公用基礎設施重建規劃》測算，恢復重建市政道橋設施需投資223.67億元（不含鄉鎮），配套供水管道需投資32.79億元，排水管道需投資31.37億元，燃氣管道52.85億元（含場站建設）。

2.道路橋梁損壞的主要類型

根據災后檢測調查，除了位于震中的北川、汶川、青川縣城及映秀、漢旺、虹口、漩口等鄉鎮外，災區城鎮市政道橋交通設施受損破壞程度比公路要低很多，其主要表現類型為：

1﹑道路整體損毀：大面積山體崩塌、滑坡將道路橋梁整體掩埋、外推、淹沒或沖毀，致使路段整體被摧毀，阻路現象尤為突出。此種類型主要發生在北川、汶川、青川縣城及映秀、漢旺、虹口、漩口等鄉鎮的城鎮道路及極重災區縣城對外交通通道上。

2﹑路基沉陷與開裂：處于沿溪（河）線處的道路，因地震的強烈縱橫波使路基向河流方向滑移，造成路基沉陷、開裂及嚴重變形，此類現象比較常見。

3﹑路面損毀：地震引起山體上松散的巖體崩塌滾落，導致路面被砸出大大小小的坑槽，落實較大時，起水泥砼路面斷板，此類現象多在城鎮對外交通通道上。

4﹑路基淘空：沿江（河）修建道路靠河一側，支擋結構物被毀，路基失去側向約束而向河道方向滑移，造成填方路基被淘空。

5﹑路基邊坡垮塌：強烈地震造成挖方邊坡失穩坍塌，路基路面被埋，此類現象多為發生在片區之間連接通道。

6﹑橋梁結構性垮塌破壞：地震引起橋梁變形驟增較大，超出原設計控制范圍，從而導致橋梁結構性破壞直接垮塌，如小漁洞大橋、百花大橋、南壩大橋等。

7﹑橋梁構造性破壞：主要是支座、伸縮縫、防震擋塊、橋面系及局部承壓構件（牛腿）、拱圈的開裂、位移、砼碎裂，如青城大橋、通濟大橋、綿陽機場高架橋、綿竹回瀾橋等。

8﹑交通管理設施與服務設施建構筑物因地震引起垮塌破壞，如崇州客運站、都江堰客運站等。

震后的小漁洞大橋

震后的百花大橋

震后的小漁洞大橋拱腳破壞

震后的小漁洞大橋引道破壞

3.震損的主要特征

對災后進行的檢測調查資料分析，可以總結出市政道橋受損具有的主要共性特征有：

1﹑同一地區高等級道路橋梁受損程度相對較低；

2﹑上承式實腹拱橋受損程度比其它橋型相對較輕，基本上沒有發生毀壞性破壞；

3﹑圓形、方形等規則形狀的構筑物破壞程度較低，因其結構重心與幾何形心相吻合，抗震性能較好；

4﹑采取圬工支擋結構的路段，其破壞程度遠低于未作支擋或簡易支擋的路段；

5﹑人行天橋比車行橋梁受損影響相對要大，主要原因是其剛度偏小，構件形狀不規則，變形受阻；

6﹑地道（隧道）結構受損輕微（僅在洞口出現崩塌、落石），災后都能正常使用；

7﹑鋼結構因其延性較好、抗震能力強，損毀情況較少（包括吊橋）；

8﹑地震波傳遞方向（水平）與結構破壞程度有很大關聯性。

4.恢復重建技術對策

自然災害是不以人們的意志為轉移的，地震災害無法抗拒也還無法精確預測預報。本次“5.12”汶川地震震級之高、破壞力之大也是千年不遇的，據測定，其釋放能量相當于二戰末期美國投放在日本廣島原子彈的1000倍。但是，從工程技術角度而言，作為設計施工建設管理者，應從中總結經驗，吸取教訓，在災后恢復重建中采取有效的工程技術措施，有效提高城鎮基礎設施的抗震減災能力。城鎮市政道橋設施恢復建設應對以下幾個方面予以重視：

1﹑增強“地質定線”意識，重視場區內局部地質調查分析工作。道路設計選線階段，除了“功能定線、環境定線”之外，應該同時進行“地質定線”，即以沿線地質災害影響分析優選確定道路線形方案；一旦線形方案確定之后，應對橋涵、地道、高填方高邊坡路段進行深入細致的地質勘察調查研究工作，掌握盡量詳盡可靠的基礎資料，對鄰近地震活動帶和地形、地貌變化較大地段尤其應注意局部地質條件的差異性分析論證，采取必要的工程措施，避免潛在的地質病害威脅影響。

2﹑橋涵地道等建構物的方案選型，應注重其抗災害性能分析論證。作為城鎮道路網上重要的橋涵、地道工程，其首要是交通安全的功能需要，其次才是城市環境景觀需要，應以功能為主兼顧環境景觀效果。因此，須對結構方案的抗震抗災性能進行分析論證并作為確定方案的重要指標之一。結構受力體系應簡潔明了、構件材質應均勻一致、輪廓尺寸形狀規則、結構重心與幾何形心盡量重和，以提高其抗震性能。

3﹑道路建設配套的地下管線尤其是管徑較大的排水、電力管溝，應與道路橋涵恢復重建同步實施，對其管材選用及管道回填壓實質量控制應予加強，以免管線受損破壞漏氣、漏水導致交通中斷。若有條件，可采用地下綜合管溝（共同溝）方式敷設地下管線，既提高運營安全可靠度，也便于日常維護檢修。

4﹑道路恢復重建中，對外交通出入口（與國道、省道相連接）及學校、醫院、防疫、消防、戰略物資儲備點等重要設施與城市主干道相連接的通道設置，應滿足總體規劃與專項規劃的設置要求，提高其安全可靠性，保證突發事件或自然災害發生時的道路暢通。

5﹑既有道路橋涵構筑物應進行可靠的檢測評估，據此確定必要的改建、擴建、加固方案，以便充分利用原有設施。如道路改擴建時，應盡量利用原路面結構層作為路基（路床），避免過度挖除形成新的建筑垃圾；橋涵加固改建（重建）時，應對原橋存在病害、病因進行深入分析，采取有針對性的的工程技術方案，其標準亦應按原橋設計標準執行；拆除重建時，按新標準及規劃確定的規模進行實施建設。

6﹑橋涵、地道構筑物設計中，應注重細節構造處理措施的完善優化，如支座、伸縮縫、防撞護攔、防震擋塊、減震設施、支點處局部抗剪切設施等，應充分考慮最不利條件的受力變形需要，避免災害發生時引發的二次事故。

7﹑嚴格執行《公路工程抗震設計規范》、《公路橋梁抗震設計細則》、《城市橋梁抗震設計規范》等技術規范，合理確定抗震設防等級標準，有針對性地完善相應抗震設防措施。我國地震烈度區劃是以縣（區、市）為單位，由于地域遼闊，同一縣城不同地段的地質構造會有較大差異，應根據工程項目所在地的地質實際情況、橋梁規模及重要性要求分析確定切合實際的地震設防等級、標準、參數，按照規范要求進行設計復核，采取行之有效的防震技術措施，如加大墩柱配筋率、加大防震擋塊結構尺寸與剛度、慎用牛腿支撐受力（不得已使用牛腿應加強防落梁措施）、高墩柱重視系梁設置、簡支梁梁端設置減震緩沖橡膠墊塊、多跨連續橋梁根據墩高不同采用不同斷面尺寸以適應水平變形受力等。災后調研報告表明：部份橋梁破壞原因與設計階段忽視抗震設防要求，構造處理不當有較大的關聯性。

8﹑盡量利用建筑垃圾。震災產生的大量建筑垃圾，經篩分處理之后，可作為路基填料或路面結構層骨料。道路恢復重建中應按照《地震災區建筑垃圾處理技術導則》要求，經試驗、分析論證后，最大限度地利用建筑垃圾，減少環境污染。高填方路段可以酌情推廣使用。

參考文獻：

[1] 李建民、馮際安、金大勇、陳金剛，“5.12”汶川地震災區橋梁典型損毀情況與原因淺析，城市道橋與防洪，2008.8。

[2] 公路工程抗震設計規范，JTJ 004-89。

[3] 公路橋梁抗震設計細則，JTG/T B02-01-2008。

第9篇：公路抗震設計細則范文

關鍵詞：橋梁；設計；預制小箱梁；現澆連續箱梁；抗震；耐久性

Abstract: this paper introduces the characteristics of the road bridge perseverance, and selection of bridge structure and seismic design, durability design etc.

Keywords: bridge; Design; The little box girder prefabricated; Cast-in-situ concrete continuous box; Seismic; durability

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

1. 概述

深圳市恒心路工程南起鹽田港明珠大道，向北穿越梧桐山，經西坑村片區、塘坑水庫群、橫崗街道中心，下穿水官高速、機荷高速、廈深鐵路、博深高速后，順接平湖鳳凰大道，終點與鳳平大道銜接，全長19.15 km。

本項目為城市Ⅰ級主干道，設計車速50km/h，橋梁設計荷載為公路-Ⅰ級，左、右分幅設計。沿線新建橋梁八座，具體設置情況見表1。

表1橋梁設置一覽表

2. 設計原則

橋梁設計遵循“技術先進、安全可靠、使用耐久、經濟合理”的原則，按照“安全、適用、經濟、美觀和有利環保”的要求進行設計。橋型選擇盡量采用標準化裝配式結構，盡量采用機械化和工廠化施工，節約投資，便于養護和構件的更換。

1）總體設計應滿足地方交通及城市規劃的要求。

2）在沒有特殊要求的前提下，在滿足功能的基礎上，選擇結構受力明確、外形簡潔、便于施工的橋型，提高行車的舒適性，體現出“以人為本”的設計理念。

3）對無水文及通航要求的一般性橋梁，應根據橋位處的自然環境和地形條件，合理布設橋孔，與自然景觀融為一體，體現“尊重自然、保護環境”的設計理念。

4）橋型方案的選擇應充分考慮我國施工技術水平和施工單位能力，實現標準化、裝配化乃至工廠化生產。

5）橋型方案設計應考慮結構耐久性和運營費用，合理選用橋面附屬設施，滿足行車平順、舒適的要求，方便養護，使費用達到最省，體現 “全壽命周期成本”的理念。

6）因地制宜，根據地質條件，選擇合理的基礎形式，確保基礎支承于完整、穩定的地基之上。

7）認真考慮對山區生態景觀、環境的影響，滿足可持續發展的要求。環境敏感地區的橋梁應增設各種措施，減少對環境的污染。

8）上跨鐵路及水源保護區時，加設防拋網，設置雙層防撞護欄，將橋面雨水引出水源保護區范圍。

3. 橋梁設計

3.1 上部結構

本項目橋梁跨徑基本上以30m為主，橋位大部分位于直線段上，僅有少部分位于大半徑曲線上。因此，除跨平鹽鐵路采用鋼箱梁、跨平大路采用現澆連續箱梁外，其余均采用預制小箱梁。橫斷面圖見圖1。

圖1橋梁橫斷面圖

1）預制小箱梁特點

預制小箱梁具有造價省、施工方便的特點，其造價低于現澆連續箱梁，是中等跨徑橋梁常用的上部結構。橋型美觀，結構受力性能好，行車舒適性好，無需大量支架，造價較低，后期養護工作量小。在橋頭路基預制小箱梁，采用架橋機安裝，將工作面移至橋上，可減小對環境的影響。當彎橋的彎曲程度較小時，可采取彎橋直做的方式，以翼緣板寬度來調整平面線形，可減少曲梁的彎扭作用，彌補彎橋在受力和施工上的不足；通過加強橫向聯系，可提高結構的整體性。

2）現澆連續箱梁特點

現澆連續箱梁采用滿堂支架施工，支架工程量大，跨河橋會影響通航與排洪，支架安全性較難保證；施工周期長，費用高，要有較大的施工場地，管理復雜。一般適用于地形平坦、中等跨徑且墩高不大、橋孔不多的橋梁；或彎曲程度較大的彎橋、變寬橋以及預制場地選擇困難的橋梁。

3）預制小箱梁的結構連續與橋面連續

為提高橋梁整體性及行車舒適性，預制小箱梁在橋墩位置采用橋面連續或結構連續形式。結構連續是預制梁在臨時支座上安裝就位后，通過現澆接頭轉換為連續結構，并在梁頂設置鋼束來抵抗體系轉換后引起的負彎矩；橋面連續則是在預制梁安裝完成后，在支座處橋面板布設現澆鋼筋網，以加強梁端接縫處的連續性，不改變簡支結構、不進行體系轉換。兩者比較見表2。

表2橋面連續與結構連續比較表

本著“全壽命周期成本”理念，考慮行車舒適性及后期養護，本項目預制小箱梁采用結構連續形式。

3.2 下部結構

本項目橋墩形式基本上以柱式墩為主。柱式墩是目前被廣泛采用的橋墩形式，其自重輕，結構穩定性好，施工方便、快捷，外觀輕穎美觀，橋墩布設靈活性大，可適應不同類型的基礎。大部分橋梁位于地形較為平坦的區域，基巖埋置比較深，采用鉆孔灌注樁基礎；僅有小部分橋梁位于山腳區域，地勢起伏不大，基巖埋置較淺，采用明挖擴大基礎。

4. 施工方案

4.1 預制連續小箱梁

1）預制主梁，待砼達到設計強度后張拉正彎矩區鋼束，壓漿并清理通氣孔；澆筑橋墩，組裝架橋機；安裝臨時、永久支座，按對稱、均衡原則架設主梁。

2）連接橫隔板及翼板間橫向濕接縫鋼筋，澆筑砼。

3）布設連續接頭鋼筋及頂板束，澆筑砼，待砼達到設計強度后張拉負彎矩鋼束。

4）連接頂板束槽口鋼筋，布設整體化層鋼筋網及墩頂加強鋼筋，澆筑橋面砼。從一聯內邊墩開始對稱拆除臨時支座，同一墩位由中間向兩邊拆除，形成連續梁體系。

5）施工橋面附屬設施。

4.2 現澆連續箱梁

現澆連續箱梁采用滿堂支架施工，每次應搭起整孔支架，同時應嚴格控制支架沉降。澆筑砼前應對支架進行預壓，以減少非彈性變形并確保支架的承載能力，預壓時間不得小于3天，預壓重量不得小于箱梁自重，待澆筑腹板砼時開始逐步減壓。當采用落地支架時，應在搭架前對地基進行嚴格處理。

現澆連續箱梁頂、底板采用分層澆筑時，分層面宜選擇在腹板高度的1/3~2/3之間。一個施工段內梁段較長時，可再分段澆筑，以減少因頂、底板砼齡期差別而產生的收縮裂縫。一個施工段內再分段澆筑砼時，施工縫應選在離支點L/5~L/4之間。

5. 抗震設計

根據《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B02-01-2008），本項目橋梁抗震設防類別為B類，抗震設防措施等級為8度。為此采取以下抗震措施：

1）墩臺的柱身和樁基礎均采用螺旋箍筋，其接頭采用焊接，局部箍筋間距加密。

2）為防止落梁，墩臺帽梁兩側設置抗震擋塊，并按要求加寬帽梁尺寸（滿足a≥70+0.5L），使支座離帽梁邊緣有一定距離；梁體兩側設置橡膠緩沖裝置；在梁與梁之間、梁與墩臺之間設置彈性擋塊緩沖設施，并將墩臺處的防震擋塊尺寸加大；連續梁墩頂設置抗震銷釘或限位塊以保證結構的抗震穩定性。

3）加強結構抗剪設計，增強結構構造配筋。

4）加強預制小箱梁梁片之間的橫向連接（尤其是邊梁與次邊梁的連接），以提高上部結構的整體性。

5）高度大于5m的柱式橋墩設置橫系梁。

6. 耐久性設計

本項目環境類別為Ⅰ類，結合工程結構特點，并參考《公路工程混凝土結構防腐蝕技術規范》（JTG/TB07-01-2006）的規定，采用如下防腐措施：

6.1 基本措施

1）適當提高砼強度等級

為確保橋梁的耐久性，對上、下部主要結構的砼強度等級綜合考慮如下：

樁基、承臺、墩柱－C30；帽梁－C40；主梁－C50。

2）合理設置鋼筋保護層厚度

根據工程所處的腐蝕環境、各部位的受力特點和設計使用年限，不同部位砼的主筋保護層厚度見表3。

表3結構主筋保護層厚度要求

6.2 附加措施

對于橋位處地下水有中腐蝕性的橋梁，在設計樁基礎和承臺時，考慮在砼內摻加滲入性阻銹劑。

7. 結語

本文結合恒心路橋梁設計，從橋梁結構選型、施工方案、橋梁抗震及耐久性設計方面，簡要闡述了一下自己的設計思路及體會，以期能給相似項目提供一些參考。文中不當之處，敬請同行和專家指正。

參考文獻：

［1］深圳市恒心路工程方案、初步設計，中國華西工程設計建設有限公司。

［2］公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)，人民交通出版社。

［3］公路工程混凝土結構防腐蝕技術規范(JTG/T B07-01-2006)，人民交通出版社。