欧洲规范关于延性桥梁抗震设计方法的安全性评价

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第 1 3卷第 1 1期2 0 0 3年 1 1月

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全 科学Sc i e nc e

VO 1 .13N O.11 NO V 2 0 0 3

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欧洲规范关于延性桥梁抗震设计方法的安全性评价赵冠远阎贵平教授 钟铁毅教授(北京交通大学土木建筑工程学院)学科分类与代码： 6 2 0 . 5 0 2 0

【摘要】 评价了欧洲桥梁抗震设计规范( E u r o c o d e 8, p a r t 2 )[ ]关于延性桥梁抗震设计方法的安全性。以一

座高架桥横向抗震设计为例，按 3个不同的性能系数设计圆柱式桥墩，根据欧规规定的最小配箍率配置箍筋，使

用自编程序 MCA P￣ ]评价其实际达到的延性水平，并通过非线性时程分析评价其抗震性能。结果表明，欧洲规范 规定的最小配箍率足以保证结构达到预期的最低延性能力，性能系数具有相当大的安全储备。同时可以借鉴欧洲规范，作为延性桥梁抗震设计的一种安全设计方法。

【关键词】 桥梁 延性抗震设计 欧洲规范 安全性评价

Sa f e t y Eva l u a t i o n of Se i s mi c De s i g n Pr i nc i p l e o f Du c t i l e Br i d ge s Sp e c i f i e d i n Eur o c o de 8

Zh ao G ua ny ua n Yan G ui pi ng,Pr o f . Zho ng Ti e yi,Pr o f .

( ch S o o l o f Ci v i l& Ar c h i t e c t u r e En g i n e e r i n g.B e i j i n g J i a o t o n g Un i v e r s i t y)

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Ke y wor ds:

Br i d g e Du c t i l e s e i s mi c d e s i g n Eu r o c o de 8 S a f e t y e v a l u a t i o n

引言由于地震的复杂性和不确定性，要使桥梁结构在地震中保持完全弹性阶段，既不经济也不现实，因此，目前国际上主要多震国家的桥梁抗震规范，多采用了延性抗震设计方法。 延性抗震设计要求结构必须具有足够的侧向塑性变形能力， 其有效途径是在桥墩的塑性铰区配置相当数量的约束箍筋。 欧洲桥梁抗震设计规范 ( E u r o c o

d e 8:P a r t 2) (以下简称欧洲规范)对桥墩塑性铰区范围内的最低约束箍筋用量，作了明确的

2 欧洲规范规定及笔者使用的评价方法欧洲规范将结构分为延性结构、有限延性和基本弹性结构 3类。它们的最小位移延性水平要求分别为 3 . 0, 1 . 5, 1 . 0,要求延性结构塑性铰截面最小曲率延性为 1 3 . 0。在地震作用计算方法上，欧洲规范使用等效线性化方法，用性能系数 q来折减弹性地震力。对于延性弯曲破坏型直墩，欧洲规范规定 q最大值为 3 . 5。同时，为使弹性地震力的折减具有足

规定。而我国桥梁抗震设计参照的两部规范：《公路工程抗震设计规范》 ( J r r J 0 0 4—1 9 8 9 )和《铁路工程抗震设计规范》( GB J 1 1 1 m1 9 8 7 ),虽然使用综合影响系数对弹性地震力进行折减，却没有相应的约束箍筋来保证结构应具有的延性水平， 因此，大大地增加了地震破坏的危险性。目前，我国的两部桥梁抗震设计规范的修订工作已经提上日程，笔者通过一些研

够的延性保证，欧洲规范规定了塑性铰区范围内最小力学配箍率，计算公式如下：Ad,

],

≥ 1 7 4— ( 0 0 0 9/￣+ 0. 1 7)仉一 0. 0 7≥

(矩形截面 )d. c= 1. 4 0 d,

} ( 1 )J

(圆形截面 )_,讪;Jf

究工作，为桥梁抗震设计规范的修订提供有益的参考。

式中，

——力学含箍率，

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第十一期 . D 一一体积含箍率；——

赵冠远等：欧洲规范关于延性桥梁抗震设计方法的安全性评价表 1桥墩的设计参数等效墩高( m)8 9

7 7

箍筋的屈服强度；

上部重量 w墩底轴压力弹性刚度女 弹性周期丁( k N)6 1 1 7. 8

, ——混凝土的轴 t 2,抗压强度； A——全截面面积；A——核 t 2,混凝土面积；——

N( kN)6 3 5 3 3

( k N/ m)31 0 77 8

( s )O. 8

9

截面轴压比；—

笔者共设计 3个性能系数不同的桥墩，性能系数分别为 3 . 0, 5 0, 7 . 0,编号为1, 2, 3。

—

曲率延性。

欧洲规范规定了延性结构和 0. 1 2。

和

最小值分别为 1 3

3 . 2地震力计算欧洲规范用反映不同结构延性等级的性能系数 q来除弹性反应谱，从而得到设计用的非弹性反应谱[,定义如下：

笔者的研究将解决以下两个问题： ( 1 )对于延性结构，欧洲规范要求最低位移延性为 3 . 0. 曲率延性为 1 3,最小力学含箍率.

…

=0 . 1 2 (圆形截面为

0≤ T≤ T B: S (丁)= a S[ 1+ T/ TB ( p 0/ q一1 )] ( 2 )丁B≤丁≤丁c: S (丁)=口 5 p0/ q 丁(一≤丁≤ TD: S (丁 )= ( 3)

0 . 1 6 8 ),该最小力学含箍率能否确保延性结构达到预期的延性能力？

( 2 )欧洲规范规定的延性弯曲破坏型直墩的最大性能系数 q为 3 5,其安全性如何，能否采取更大的性能系数？

a s[ / q[丁 (、/丁丁D≤ T: S。 (丁)=

≥[ 0 2 0] a

( 4 )

为此，笔者以一座高架桥的横向抗震分析作为算例 .设计时采用的性能系数分别为 3 . 0, 5 . 0, 7 . 0,按照最低配箍率配置箍筋。使用自编程序 MC AP来评价桥墩的延性水平， 并将得到的弯矩一曲率关系作为桥墩的恢复力骨架曲线，输入地震波记录，进行非线性时程分析，评价其抗震性能。

a S[ o/ q][丁(,/丁 D] [丁 D/丁] ≥[ 0 . 2 0]口 ( 5 )式中， S (, r )——用重力加速度标准后的非弹性反应谱；

丁——线弹性单自由度体系的自振周期；a——

设计地震加速度“与重力加速度 g的比值；

q——性能系数；

3延性桥墩设计3 . 1 设计资料笔者使用一高架桥的横向抗震分析作为算例。该高架桥跨度 3 0. 0 m,上部结构为高 1 . 8 m的二室箱梁，桥面宽 1 4 . 0 m。桥墩净高8 . 0 m,直径1

. 5 m,圆形截面。设 …… 此处隐藏：8663字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……