桥梁上部结构抗震设计培训课件

桥梁上部结构抗震设计培训课件本课件旨在为桥梁工程师提供有关上部结构抗震设计的专业知识和技能，助力打造更安全的桥梁工程课程目标和学习要点课程目标学习要点通过本课程学习，学员将能够掌握桥梁上部结构抗震设计的桥梁抗震设计的重要性•理论基础、规范要求、设计方法和施工要点，提高桥梁抗震抗震设计规范体系•设计能力地震作用下的荷载组合•结构地震反应计算方法•上部结构抗震设计要点•抗震加固技术措施•桥梁抗震设计的重要性保障生命安全地震发生时，桥梁上部结构的破坏会直接危及车辆和行人的生命安全，因此抗震设计是至关重要的维护交通安全桥梁抗震性能直接关系到交通运输的安全和畅通，抗震设计可以有效降低地震对交通的影响减少经济损失桥梁的破坏会造成巨大的经济损失，抗震设计可以有效降低地震造成的损失，维护社会经济稳定维护城市形象桥梁作为城市的重要标志性建筑，抗震设计可以确保桥梁在灾难中安全屹立，维护城市形象历史地震中桥梁破坏案例分析汶川地震1年汶川地震，大量桥梁倒塌，造成重大人员伤亡和2008经济损失唐山地震2年唐山地震，许多桥梁在地震中被破坏，暴露了抗1976震设计不足的缺陷日本阪神地震3年日本阪神地震，许多桥梁在地震中发生破坏，为1995桥梁抗震设计提供了宝贵的经验教训汶川地震桥梁损坏典型案例案例一案例二案例三某高速公路桥梁，由于抗震设计不足某立交桥，由于支座抗震设计不合理某跨河桥梁，由于桥墩抗震性能不足，在地震中发生垮塌，造成严重交通，在地震中发生位移，导致桥面断裂，在地震中发生倾斜，导致桥面断裂堵塞唐山地震桥梁破坏案例案例一某铁路桥梁，由于桥墩抗震性能不足，在地震中发生倒塌，导致铁路运输中断案例二某公路桥梁，由于横向抗震连接件设计不合理，在地震中发生错位，导致桥面断裂案例三某城市桥梁，由于支座抗震设计不合理，在地震中发生位移，导致桥面断裂日本阪神地震桥梁破坏经验教训重视设计规范加强结构抗震性能注重材料抗震性能阪神地震暴露了日本桥梁阪神地震后，日本加大了阪神地震后，日本对桥梁抗震设计规范的缺陷，促桥梁结构抗震性能的测试材料的抗震性能进行了深使日本加大了抗震设计规和研究，提高了桥梁的抗入研究，开发了新型抗震范的研究和修订震能力材料严格施工质量控制阪神地震后，日本加强了桥梁施工质量控制，确保桥梁的质量安全桥梁抗震设计规范演进历程1970s1中国颁布了第一部桥梁抗震设计规范，为桥梁抗震设计提供了初步的指导1980s2随着地震工程研究的深入，桥梁抗震设计规范进行了修订，完善了抗震设计方法1990s3随着地震工程技术的进步，桥梁抗震设计规范进一步完善，提出了更高的抗震设计要求2000s4近年来，中国桥梁抗震设计规范不断更新，以适应现代桥梁工程的快速发展和抗震需求现行规范体系概述国家标准行业标准《公路桥梁抗震设计规范》（）《城市桥梁抗震设计规范》（）•GB50981•CECS71《铁路桥梁抗震设计规范》（）《桥梁减隔震设计规范》（）•GB50216•JGJ145抗震设计基本原则安全性确保桥梁在强震下不发生倒塌，保证桥梁结构的整体稳定性适用性桥梁抗震设计应满足不同的地震烈度和场地条件，并兼顾经济性可维护性桥梁抗震设计应考虑地震后的维修和加固，确保桥梁能够尽快恢复通车可持续性桥梁抗震设计应考虑环境保护，避免对环境造成不利影响抗震性能目标生命安全目标确保地震时桥梁不会造成人员伤亡功能目标确保地震后桥梁能够尽快恢复通车，保证交通运输安全经济目标最大限度地降低地震造成的经济损失，保证桥梁投资效益地震作用下的荷载组合地震作用恒载活载包括水平地震力和竖向地震力，其大包括桥梁自重、结构自重、铺装层重包括车辆荷载、人群荷载、风荷载等小和方向取决于地震烈度、场地条件量等，是桥梁结构长期承受的荷载，是桥梁结构在使用过程中承受的荷和桥梁结构类型载地震烈度与设计地震加速度9烈度地震烈度是指地震对地面和建筑物的影响程度，通常用麦加利地震烈度表表示

0.3g加速度设计地震加速度是指桥梁抗震设计所采用的地震加速度，其大小取决于地震烈度、场地条件和桥梁结构类型场地条件对地震作用的影响场地类型1根据场地土层的性质和厚度，将场地分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类等地震波传播2不同场地类型对地震波的传播速度和幅值影响不同，从而影响地震作用地震响应3场地条件不同，桥梁结构的地震响应也不同，影响桥梁的抗震性能桥址场地类别划分方法地质勘察1通过地质勘察，确定场地土层的性质和厚度地震勘察2通过地震勘察，获取场地土层的动力参数规范分类3根据《公路桥梁抗震设计规范》等规范，将场地分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类等地震动参数确定方法经验公式法地震动模拟法根据历史地震资料和经验公式，确定地震动参数，适用于地通过地震动模拟软件，生成符合场地条件的地震动，适用于震活动性较高的地区地震活动性较低的地区反应谱分析法地震动反应谱结构动力分析1反应谱是描述地震动对单自由度体系将桥梁结构简化为多自由度体系，利2的响应，反映了地震动能量的分布用反应谱分析法进行动力分析性能验算地震力计算4根据地震力计算结果，进行桥梁结构根据结构动力分析结果，计算桥梁结3的抗震性能验算构的地震力时程分析法概述时程分析法适用范围时程分析法是利用地震动时程，直接进行桥梁结构的动力分适用于复杂的桥梁结构，例如斜拉桥、悬索桥等，以及需要析，能够更加准确地反映桥梁结构的实际地震响应考虑非线性因素的情况结构地震反应计算方法选择反应谱分析法时程分析法适用于结构较为简单的桥梁，适用于结构较为复杂的桥梁，例如简支梁桥、连续梁桥等例如斜拉桥、悬索桥等弹塑性分析法适用于需要考虑结构非线性因素的桥梁，例如地震烈度较高的地区上部结构抗震计算模型梁单元节点单元用于模拟桥梁的梁体，可以考虑梁的弯曲、剪切和轴向变形用于模拟桥梁的支座、横隔梁等节点，可以考虑节点的刚性和位移约束结构自振周期计算理论公式法有限元分析法根据桥梁结构的几何尺寸和材料性质，利用理论公式计算结利用有限元分析软件，建立桥梁结构的有限元模型，计算结构自振周期构自振周期阻尼比的确定

0.

050.02材料阻尼结构阻尼是指材料内部摩擦产生的阻尼，其大是指结构内部摩擦产生的阻尼，其大小与材料性质有关小与结构类型和连接方式有关

0.1总阻尼是指材料阻尼和结构阻尼的总和，其大小一般为材料阻尼和结构阻尼之和地震力计算方法地震力系数法反应谱分析法根据地震烈度、场地条件和结根据地震动反应谱，利用反应构自振周期，利用地震力系数谱分析法计算地震力法计算地震力时程分析法根据地震动时程，利用时程分析法计算地震力结构弹性地震响应分析线性分析适用范围假设结构在地震作用下保持线性弹性，利用线性弹性分析方适用于地震烈度较低、结构变形较小的桥梁法进行地震响应分析弹塑性分析方法考虑结构非线性弹塑性分析法考虑了结构在地震作用下的非线性行为，例如屈服、塑性变形等分析方法采用非线性有限元分析方法进行弹塑性分析，需要考虑材料的非线性本构关系适用范围适用于地震烈度较高、结构变形较大的桥梁桥梁结构抗震性能评价指标位移变形能力承载力是指桥梁结构在地震是指桥梁结构在发生是指桥梁结构在地震作用下的最大位移，塑性变形后仍能保持作用下的承载能力，应符合规范要求一定的承载能力，保应满足规范要求证结构的整体稳定性位移验算要求桥面水平位移桥墩竖向位移支座水平位移123桥面水平位移应小于规范规定的桥墩竖向位移应小于规范规定的支座水平位移应小于规范规定的限值，以保证桥面的平顺和车辆限值，以保证桥墩的稳定性限值，以保证支座的稳定性的行驶安全变形能力验算塑性铰塑性变形能力桥梁结构在地震作用下可能形桥梁结构的塑性变形能力应满成塑性铰，塑性铰的形成可以足规范要求，以保证结构在发吸收地震能量，防止结构整体生塑性变形后仍能保持一定的倒塌承载能力延性系数延性系数是衡量结构变形能力的指标，延性系数越大，结构的变形能力越强构件承载力验算梁体桥墩支座梁体应满足弯曲、剪切和轴向承载力桥墩应满足抗剪、抗压和抗弯承载力支座应满足抗剪、抗压和抗弯承载力要求，以保证梁体的整体稳定性要求，以保证桥墩的稳定性要求，以保证支座的稳定性连续梁桥抗震设计要点结构特点1连续梁桥具有较高的刚度，在地震作用下容易产生较大应力抗震设计2应重点关注梁体、支座和桥墩的抗震设计，以保证连续梁桥的整体稳定性措施3采用抗震支座、加强梁体构造、优化桥墩设计等措施提高连续梁桥的抗震性能拱桥抗震设计要点抗震设计应重点关注拱肋、拱座和桥墩的抗震2设计，以保证拱桥的整体稳定性结构特点1拱桥具有较好的抗水平荷载能力，但抗竖向荷载能力较弱措施采用抗震支座、加强拱肋构造、优化拱座设计等措施提高拱桥的抗震性能3斜拉桥抗震设计要点结构特点1斜拉桥具有较高的柔性，在地震作用下容易产生较大振动抗震设计2应重点关注主梁、斜拉索和桥塔的抗震设计，以保证斜拉桥的整体稳定性措施3采用减隔震支座、加强主梁构造、优化斜拉索和桥塔设计等措施提高斜拉桥的抗震性能悬索桥抗震设计要点结构特点1悬索桥具有较高的柔性，在地震作用下容易产生较大振动，对风荷载敏感抗震设计2应重点关注主梁、吊索、塔柱和锚碇的抗震设计，以保证悬索桥的整体稳定性措施3采用减隔震支座、加强主梁构造、优化吊索和塔柱设计等措施提高悬索桥的抗震性能上部结构构造措施梁板连接构造横向抗震连接件采用钢筋混凝土或预应力混凝土连接，保证梁板连接的强度采用高强度螺栓或焊接连接，保证横向连接的强度和刚度，和刚度，防止地震时发生分离防止地震时发生位移梁板连接构造详细钢筋混凝土连接预应力混凝土连接采用钢筋混凝土浇筑连接，保证梁板连接的强度和刚度采用预应力钢筋或钢绞线连接，保证梁板连接的强度和刚度，并提高连接的抗拉能力横向抗震连接件设计连接方式可采用高强度螺栓连接、焊接连接或预应力连接，应根据桥梁结构类型和荷载情况选择合适的连接方式连接强度连接件的强度应满足规范要求，以保证横向连接的强度和刚度连接刚度连接件的刚度应满足规范要求，以保证横向连接的刚度和稳定性支座抗震设计原则弹性支座减隔震支座弹性支座在抗震设计中应采用减隔震支座可以有效地减小地高强度、高刚度、低摩擦系数震作用，降低结构的响应，提的材料，并考虑支座的抗剪、高桥梁的抗震性能抗压和抗弯承载力支座防落梁措施应采取措施防止支座发生脱落，例如设置防落梁装置、加强支座固定等减隔震支座应用橡胶支座铅芯橡胶支座滑动支座橡胶支座具有较好的减震性能，常用于铅芯橡胶支座具有更强的减震性能，适滑动支座可以有效地隔断地震力，降低桥梁抗震设计用于地震烈度较高的地区结构的响应，提高桥梁的抗震性能阻尼器设计与布置阻尼器类型阻尼器布置常见的阻尼器类型包括粘滞阻尼器、摩擦阻尼器和液压阻尼阻尼器应布置在桥梁结构的关键部位，例如主梁、斜拉索和器等，应根据桥梁结构类型和荷载情况选择合适的阻尼器类桥塔等，以有效地降低结构的响应型支座防落梁措施防落梁装置加强固定安全裕度在支座底部设置防落梁装置，防止支加强支座的固定，防止支座在地震作设计支座的承载能力，保证在发生地座在地震作用下发生脱落用下发生位移或脱落震时支座仍能保持足够的承载能力主梁抗震加强措施增加横隔梁加强横向连接设置抗震钢筋增加横隔梁可以提高主梁的抗剪能加强主梁与横隔梁之间的横向连接在主梁中设置抗震钢筋，提高主梁力和稳定性，防止地震时发生扭曲，防止地震时发生分离或错位的抗震能力或断裂横隔梁布置要求间距1横隔梁的间距应满足规范要求，以保证横向连接的强度和刚度构造2横隔梁的构造应满足抗剪和抗弯承载力要求，保证横隔梁的稳定性连接3横隔梁与主梁的连接应采用高强度螺栓或焊接连接，保证连接的强度和刚度横向约束系统设计约束作用设计要求布置方式横向约束系统可以约束桥梁结构的横横向约束系统的强度和刚度应满足规横向约束系统应布置在桥梁结构的关向位移，防止地震时发生扭转或倾覆范要求，保证约束作用的有效性键部位，例如主梁、斜拉索和桥塔等预应力体系抗震考虑钢筋锚固张拉预应力钢筋应采用抗预应力钢筋的锚固应预应力钢筋的张拉应震性能好的钢筋，并可靠，防止地震时发符合规范要求，保证进行必要的抗震处理生滑移或断裂预应力体系的强度和，例如弯折、加固等稳定性钢筋混凝土结构配筋要求抗震钢筋箍筋应采用抗震性能好的钢筋，并应设置足够的箍筋，以提高构根据规范要求设置抗震钢筋的件的抗剪能力和延性能力直径、数量和间距构造钢筋构造钢筋应满足规范要求，并与抗震钢筋协调配合，保证构件的强度和刚度钢结构抗震细节焊接螺栓连接构件连接焊接质量应符合规范要求，防止焊接螺栓连接应采用高强度螺栓，并进行构件连接应采用抗震性能好的连接方缺陷必要的防松处理式，保证连接的强度和刚度组合结构抗震设计钢筋混凝土结构钢结构组合结构钢筋混凝土结构的抗震设计应符合《钢结构的抗震设计应符合《钢结构抗组合结构的抗震设计应综合考虑钢筋公路桥梁抗震设计规范》等相关规范震设计规范》等相关规范混凝土结构和钢结构的抗震特点，保证组合结构的整体稳定性结构延性设计原则提高延性1延性是指结构在达到屈服强度后继续变形的能力，提高结构的延性可以增加结构的抗震能力控制塑性铰2塑性铰是指结构在地震作用下形成的塑性变形区域，应控制塑性铰的形成位置和数量，防止结构发生倒塌保证承载力3即使结构发生塑性变形，也要保证结构仍能保持一定的承载能力，防止结构完全失去承载能力塑性铰设计要求位置尺寸塑性铰应设置在桥梁结构的预塑性铰的尺寸应满足规范要求定位置，例如梁体、桥墩和支，保证塑性铰的变形能力和承座等，避免意外倒塌载能力构造塑性铰的构造应符合规范要求，保证塑性铰的可靠性和稳定性构造细节处理钢筋保护层混凝土浇筑焊接钢筋保护层应符合规范要求，保证钢筋混凝土浇筑应符合规范要求，保证混凝焊接质量应符合规范要求，防止焊接缺的防腐蚀性能土的质量和密实度陷施工质量控制要点材料检验工艺控制过程监测对桥梁结构的材料进行严格检验，确严格控制桥梁结构的施工工艺，确保对桥梁结构的施工过程进行实时监测保材料的质量符合规范要求施工质量符合规范要求，及时发现和纠正施工质量问题抗震加固技术措施增加抗震钢筋在桥梁结构中增加抗震钢筋，提高结构的抗震能力设置阻尼器在桥梁结构中设置阻尼器，吸收地震能量，降低结构的响应更换支座更换桥梁支座，采用抗震性能更好的支座，提高桥梁的抗震性能既有桥梁抗震性能评估现状调查对既有桥梁进行详细的现状调查，包括结构类型、材料性质、施工质量、使用年限等性能分析利用有限元分析等方法，对既有桥梁进行抗震性能分析，评估桥梁的抗震能力加固方案根据抗震性能评估结果，制定相应的加固方案，提高桥梁的抗震性能监测与维护要求定期监测及时维修科学管理对桥梁结构进行定期对桥梁结构进行及时建立健全桥梁结构的监测，掌握桥梁结构维修，防止结构损伤监测和维护管理制度的运行状况，及时发恶化，保证桥梁的正，保证桥梁结构的安现和处理潜在问题常使用全运行工程实例分析1案例概述抗震设计效果某高速公路桥梁，跨越河流，采用连采用减隔震支座、加强梁体构造、优通过抗震设计，该桥梁在地震中表现续梁结构，设计地震烈度为度化桥墩设计等措施提高桥梁的抗震性良好，未发生任何损坏，保证了交通8能运输安全工程实例分析2案例概述抗震设计效果某城市立交桥，采用斜拉桥结构，采用减隔震支座、加强主梁构造、通过抗震设计，该桥梁在地震中表设计地震烈度为度优化斜拉索和桥塔设计等措施提高现良好，未发生任何损坏，保证了7桥梁的抗震性能交通运输安全工程实例分析3案例概述某跨海大桥，采用悬索桥结构，设计地震烈度为度6抗震设计采用减隔震支座、加强主梁构造、优化吊索和塔柱设计等措施提高桥梁的抗震性能效果通过抗震设计，该桥梁在地震中表现良好，未发生任何损坏，保证了交通运输安全常见问题解答123问题一问题二问题三桥梁抗震设计规范有哪些？如何确定桥梁结构的自振周期？如何选择桥梁抗震设计方法？设计要点总结规范要求1桥梁抗震设计应严格遵守相关规范，保证桥梁的抗震安全地震作用2准确计算地震作用，包括水平地震力和竖向地震力，并考虑场地条件的影响结构设计3采用合理的结构设计，提高桥梁结构的抗震能力，例如增加抗震钢筋、设置阻尼器、采用抗震支座等施工控制4严格控制桥梁结构的施工质量，确保施工质量符合规范要求课程总结与展望本课程系统介绍了桥梁上部结构抗震设计的理论基础、规范要求、设计方法和施工要点未来，桥梁抗震设计将不断发展，例如新型减隔震技术、智能监测技术等将得到更广泛的应用，为打造更安全、更可靠的桥梁工程提供保障。