公路抗震设计细则精选(九篇)

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第1篇：公路抗震设计细则范文

关键词：高速公路；桥梁；抗震设计；

中图分类号： U412.36+6 文献标识码： A 文章编号：

1、工程概况

某高速公路项目路线主要沿河谷布设，桥梁数量较多，但主要以20m和25m装配式预应力混凝土连续箱梁桥为主，上部结构采用2008版通用图，下部结构多采用圆柱式桥墩、柱式或板凳式桥台，桥高在20m以下，本文主要介绍设计中对这些常规桥梁进行抗震设计的情况。

2、计算模型及主要参数

本项目抗震分析主要依据《公路桥梁抗震设计细则》（JTG／TB02－01—2008）（以下简称《细则》）进行。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—

，项目所在区域地震动峰值加速度为0．20g，场地特征周期为0．45s。根据《细则》，这些常规桥梁均为B类桥梁，且进一步判断为规则桥梁，地质条件较好，地基土主要是中密或密实卵石，地基土的比例系数m取为40000kN／m2。计算采用多振型反应谱法进行，建模采用MIDAS／CIVIL2010软件，上部结构采用梁格模型，下部结构采用空间杆系模型，上下部结构之间的连接采用弹性连接，弹簧刚度根据采用的支座按《细则》计算，桩与土的相互作用采用土弹簧进行模拟，弹簧刚度计算按照《公路桥涵地基与基础设计规范》进行，并考虑了2．0的动力系数。图1、图2分别是5×20m和6×25m两种典型跨径装配式预应力混凝土连续箱梁模型图。

图1 抗震分析模型（5x20m） 图2 抗震分析模型(6x25m)

3、分析过程

模型建立后，分别进行E1和E2地震作用下的抗震计算，其中墩柱作为延性构件考虑。

3.1 E1地震作用下的计算

本阶段是弹性计算，计算后应用计算结果对墩柱、盖梁、基础进行强度验算。

3.2 E2地震作用下的计算

对于矮墩（高宽比＜2．5），计算后应用计算结果对墩柱、盖梁、基础进行强度验算。

对其他桥墩（高宽比≥2．5），按下列过程进行计算。

3.2.1 墩柱P－M－φ曲线计算

E2作用下，墩柱往往进入弹塑性阶段，进行这个阶段分析时，墩柱的轴力—弯矩—曲率曲线（即P－M－φ曲线）是重要的计算参数。提供M－φ曲线计算功能的程序较多，Midas／Civil也提供了这一功能，但需注意的是，计算时采用的约束混凝土本构关系采用的一般是Mander模型，该模型中的混凝土抗压强度参数采用的是圆柱体抗压强度，而我国规范中混凝土强度参数采用的是立方抗压强度，因此计算时一般要乘以0．85的换算系数。本文计算采用的是XTRACT软件，其中的材料参数均采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）中的值。

计算中采用的轴力，即“P－M－φ”中的“P”值，《细则》7.4.4中规定为“最不利轴力组合”，此处取为E2地震作用下最大轴力与恒载轴力的合力。通过计算可以得到形如图3的曲线。

图3M－φ曲线

3.2.2 顺桥向位移验算

根据《细则》7.4.3计算其最大容许转角，根据《公路桥梁抗震设计细则》7.4.7计算得顺桥向墩顶容许位移。根据M－φ曲线，利用《细则》6.1.6式计算得截面有效抗弯惯性矩：

Ieff＝MyφyEc将MIDAS／CIVIL模型中桥墩的截面抗弯惯性矩用上面计算的结果替代，进行E2作用下的计算，得墩顶最大顺桥向位移并进行验算。

3.2.3 横桥向位移验算

根据根据 《细则》7.4.8，采 用MIDAS／CIVIL2010对桥墩进行PUSHOVER分析，计算得塑性铰达到最大容许转角时的墩顶位移，其即为容许位移。将MIDAS／CIVIL计算模型中桥墩的截面抗弯惯性矩用截面有效抗弯惯性矩替代，进行E2作用下的计算，即得墩顶最大横桥向位移并验算。

2.3 能力保护构件计算

根据《细则》6.8条、7.3条进行对墩柱抗剪、盖梁抗弯抗剪，桩基强度进行验算。

2.4 墩柱体积含箍率验算

根据《细则》8.1.2条，对塑性铰区域配箍率进行验算。

4、计算结果及配筋设计方案

墩柱的配筋设计可根据静力计算和E1作用计算结果配置主筋。再以墩柱配筋作为输入进行E2作用计算和能力保护构件计算，确定墩柱抗剪箍筋和桩基、盖梁主筋和箍筋配置。

经计算发现，对本项目常规桥梁（墩高在20m以下，跨径20m、25m），在静力作用和E1作用下的计算内力较小，所需配置的钢筋较少，大部分按构造配筋即可。《细 则》规 定墩柱的最小配筋率为0．6％，根据以前用《公路工程抗震设计规范》（JTJ004—89）计算的经验，该配筋率偏低。参考美国加州《CaltransSeismicDesignCriteria》（《细则》中很多计算方法和理论与该规范一致），将墩柱配筋率控制在1％左右，经验算均通过。在根据能力保护原则计算桩基配筋后发现桩基配筋较柱有大幅增加，为便于桩基和柱钢筋的绑扎，在必要时将桩基钢筋每两根一束布置，使其束数与柱主筋一致，但因此增加了桩基主筋数量，鉴于桩基弯矩随深度减弱较快，分批将主筋截断以节约造价。根据上述原则两种典型跨径不同墩高下的配筋设计结果见表1

表1部分桥梁配筋结果

从上述计算结果中可发现以下规律。

1）在本项目所在区域和公路等级条件下，能力保护构件计算控制构件配筋。

2）由于采用了能力保护构件设计，作为能力保护构件的桩基础，其主筋配置较《细则》前大大增加，配筋率较墩柱大，且墩柱越矮，所需配置的钢筋越多。

3）墩柱箍筋较以前增加很多，有些同样，墩柱越矮，所需配置的箍筋也越多。在《细则》颁布之前，箍筋往往采用直径8mm或10mm的光圆钢筋，其间距15～20cm，柱顶底加密区也仅加密为间距10cm。而根据《细则》能力保护构件计算的箍筋，在塑性铰范围内，需采用直径12mm甚至16mm的螺纹钢筋，间距小至8cm。

5、结语

通过本项目所做的分析及与以前设计的对比发现以下结论。

1）《细则》实施后对桥梁的抗震能力进行了有针对性的加强。

2）《细则》对于墩柱的抗弯并没有提高要求，以前设计的桥梁墩柱，仍可满足要求。

3）由于采用了能力保护设计原则，能力保护构件的承载能力是根据相邻构件的承载能力确定的，所以墩柱的钢筋配置越多，则桩基的配筋、塑性铰区域箍筋、盖梁配筋就越多。

4）由于墩柱越矮，其承载能力越高，导致越矮的墩柱，其塑性铰区域箍筋及与其相邻的桩基、盖梁配筋就越多。尽管《细 则》规定矮墩（墩 高／直径＜2．5的墩）不采用能力保护构件设计，但实际计算中发现，未达到矮墩标准，但墩柱很矮，接近矮墩的桥墩，按照能力保护构件设计，其桩基配筋和塑性铰区域箍筋过多，甚至很难满足构造要求。

参考文献：

［1］JTG／TB02－01—2008公路桥梁抗震设计细则［S］．

［2］CALTRANSSeismicDesignCriteria［S］．

［3］JTGD63—2007公路桥涵地基与基础规范［S］．

第2篇：公路抗震设计细则范文

关键词 桥梁抗震 设计 分析方法 规范

中图分类号：U441 文献标识码：A

0引言

地震是一种发生时间短、波及面广、灾害程度极为严重的自然灾害。我国位于地震易发地带。其中，地震烈度6度及以上的区域面积占我国全部国土面积60%以上，半数左右的城市位于地震烈度7度及以上地区。地震的发生会给社会、家庭、经济造成难以估量的损失。

近年我国灾害性地震频发，2007年6月云南普洱6.4级地震、2008年5月汶川8.0级地震、2010年4月玉树7.1级地震、2013年4月芦山7.0级地震、2014年8月昭通鲁甸6.5级地震，地震多次给人民带来灾难的同时也加强了结构设计人员对桥梁抗震设计的重视，推动了桥梁抗震设计方法的发展及相关规范的逐步完善。桥梁结构作为公路路网中的关键性结点是地震运动作用下容易发生破坏的结构元件，其损坏程度决定了所属路网的通行能力。本文针对如何借助合理的设计理念进行桥梁设计，使其具有足够的抗震能力进行综述。

1桥梁抗震设计规范现状

最新的《公路桥梁抗震设计细则》与《城市桥梁抗震设计规范》摒弃了原《公路工程抗震设计规范》“以刚克刚”的弹性抗震设计思想，借鉴和引入了延性抗震理念及减隔振等“以柔克刚”的概念。在具体操作中，根据桥梁的重要性和在抗震救灾中起的作用，把桥梁进行分类，并对各类桥梁进行复杂程度不同的抗震设计。但现行的桥梁抗震设计规范在抗震设防标准、隔震周期及墩柱抗剪强度等方面阐述较为笼统，使工程师在采用规范进行设计时常常会产生一些困惑，如非规则桥梁自振频率计算的方式、地震环境中多维作用下的构件受力特性的仿真模拟等。

2 规则桥梁抗震设计方法

简支梁与连续梁桥在公路桥梁中应用最为广泛，多为钢筋砼或预应力砼结构。历史上严重桥梁震害调查显示：结构震害多发生于下部结构处，而桥梁上部结构自身很少发生严重的破坏现象。通常，将梁体处理成2节点空间梁单元或板单元，真实模拟桥梁的实际边界条件及下部结构受力环境即可达到满足工程精度的要求。下面以2*25m连续箱梁桥为例对一般桥梁抗震设计方法进行阐述与分析。

2.1 一次成桥模型的建立

本桥为2*25m连续箱梁桥，箱梁宽5m、高1.35m、支座与垫石总高0.21m，立柱中心间距3.2m，墩柱高度3.8m、直径为1.0m，桩基采用2根1.2m钻孔灌注桩（摩擦桩），桩长20.8m，场地土系数m值为30000KN/m4。主梁、立柱、基础分别采用C50、C40、C30混凝土。建立桥梁模型如图1所示。

图1：一次成桥模型

在E1、E2地震作用下，计算模型要反映实际桥梁结构的动力特性（要能反映桥梁上部结构、下部结构、支座、地基刚度、质量分布以及阻尼特性）。从而保证在E1、E2地震作用下引起的惯性力和主振型能得到反映。

2.2 边界条件的模拟

模型的边界条件按照真实的情形进行模拟：支座按照实际计算刚度进行输入，使其能反映支座的力学特性；桩基础的模拟考虑桩土的共同作用，采用等代土弹簧进行模拟，等代土弹簧的刚度采用表征土介质弹性值的M值参数进行计算。图2为模型边界条件模拟示意。

图2：模型边界条件模拟示意图

2.3 桥梁抗震分析

08《细则》与《城规》中对规则桥梁的抗震设计均采用延性理念和减隔震两种策略，对地震分析与抗震验算方法的使用也基本相同。进行桥梁抗震分析验算是采用反应谱法，部分情况采用时程反应分析法。本模型采用反应谱法进行分析。

首先采用多重Ritz向量法进行特征值分析，得到结构的固有周期、振型形状等结构动力特性。其次进行反应谱函数的定义，根据桥梁类型、场地类型、抗震设防烈度等因素确定反应谱函数，并选择相应的抗震规范（本桥为规则桥梁，小震作用下采用E1反应谱的弹性设计、大震作用下采用E2反应谱的弹性或弹塑性设计），图3为模型对应的反应谱法函数。然后在结构的各个振动方向上定义反映谱荷载工况。最后运行分析，查看各模态作用下的分析结果。

图3：反映谱函数图

2.4 桥梁抗震验算

进行桥梁结构抗震验算时，有几点需要特别注意：

（1）定义钢筋混凝土构件材料特性中“弯矩――曲率曲线”的定义，其目的是为了描述截面的弹塑性以及在定义材料弹塑性时对E、I值进行修正，图4为定义“弯矩――曲率曲线”示意图。

图4：“弯矩――曲率曲线”示意图

（2）确定塑性铰的位置，定义自由长度与长度系数。

（3）在进行E2地震验算时，由于材料刚度发生变化，应在验算前手动修改结构刚度，验算结果真实可靠。其中刚度调整系数的计算公式为：

系数y=

系数z=

双柱墩验算时需通过pushover计算填入横向允许位移值。

最后运行验算分析，查看构件设计强度验算结果（E1、E2弹性验算），位移变形验算（E2弹塑性验算），再根据验算结果进行结构调整至全部通过验算并具有一定的安全系数。

3非规则桥梁抗震设计方法

以高墩大跨度刚构桥为主要研究对象进行讨论性分析，此类桥梁的抗震能力分析将直接影线墩身承载能力的大小因此是设计中的要点之一。

3.1 考虑地震动空间变化效应的桥梁地震反应分析

通常进行的地震反应分析，常采用假定地震发生时基础各点以相同的振幅和相位振动的一致激励法，忽略了地震动的空间变化特性，对于大跨度桥梁等线型结构而言，则应考虑地震地面运动的空间变化性对桥梁结构的地震反应的影响。

地震动无论是在强度、持时或是频谱特性等方面均具有显著的空间差异性，即地震动场地效应，而引起地震动空间变化的因素十分复杂，主要包括地震的行波效应、衰减效应、部分相干效应和局部场地效应四部分。

地震动空间变化差动场在桥梁各桥墩基础底部输入不同的自功率谱来考虑局部场地的变化，其相关性用相干函数模型来考虑。对多点激励桥梁地震反应分析方法分两大类：一类是确定性分析方法，包括反应谱法和时程分析法；另一类概率性分析方法，主要是随机振动法。由于大跨度桥梁在长周期反应谱和强空间耦合效应研究上还不完善，且地震地面运动的变化特征难以准确模拟等因素，反应谱法有时误差很大。于是基于随机理论的改进反应谱方法得到发展，如林家浩等等的虚拟激励法。

有关地震动场的空间变异性及模拟模型的研究已有大量的研究工作，多是基于实测记录统计分析获得的成果。对山区高桥梁抗震分析中，主要考虑地震动的地形效应，其影响因素主要包括地形的坡度、结构物所处的场地、地震波的传播方向以及地震波的入射角度等。对于河谷地形效应影响的考虑，目前主要是基于数值分析的经验函数法和整体数值分析方法两种。

3.2 非规则桥梁结构抗震设计理论和方法

基于性能的抗震设计是针对不同的结构特点及性能要求，综合考虑和应用设计参数、结构体系、构造措施以及减震装置等来保障桥梁结构在各级地震水平作用下的抗震性能，是桥梁抗震设计思想的一个重要转变。我国08《细则》与《城规》也引进了基于性能的抗震设计思想，采用E1和E2两水平抗震设防，即重要桥梁在E1震作用下只允许发生极小的损伤，而在E2地震作用下允许发生可修复的破坏。

基于位移的抗震设计是实现基于性能抗震设计思想的一条有效途径。它直接以位移为设计参数，针对不同地震设防水准，制定相应的目标位移，并且通过设计，使得结构在给定水准地震作用下达到预先指定的目标位移，从而实现对结构地震行为的控制。基于位移的抗震设计理论主要包括基于位移的抗震设计方法、位移需求简化计算和目标位移的确定三方面内容。北京工业大学针对山区高墩桥梁强震作用下震害特征和失效模式，开展多维多点地震作用下山区高墩桥梁地震模拟振动台台阵试验研究，提出了非弹性位移反应谱和碰撞谱为基础的基于位移抗震设计方法，发展基于直接位移的山区高墩桥梁抗震设计方法。

4结论

本文针对规则桥梁与非规则桥梁的抗震（下转第191页）（上接第179页）设计方法进行了综述，简要的阐述了规则桥梁常规抗震设计分析的要点及过程，和非规则桥梁抗震设计的方法、要点及发展方向。现行规范及常用方法多针对规则桥型，多采用静力模拟的形式（反映谱法）进行分析，但这种方法具有一定的局限性，适用的范围有限。对于非规则桥梁和多维地震作用下桥梁的地震反映分析还需进行大量的实验与数据收集，使方针模拟更接近实际，结构更为可靠，抗震加固方案更为理想。

参考文献

[1] JTG/T B02-01-2008.公路桥梁抗震设计细则[S].

[2] CJJ 166-2011.城市桥梁抗震设计规范[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，张亚辉.随机振动的虚拟激励法[M].北京：科学出版社，2004.

[5] 王利辉.连续刚构桥振动台台阵试验研究[D].北京：北京工业大学，2011.

第3篇：公路抗震设计细则范文

【关键词】公路工程；勘察；饱和砂土；液化判别；结果分析

前言：

饱和砂土液化是地基基础震害的重要原因之一，国内外判别饱和砂土、粉土液化的可能性有多种方法，如seed的简化分析法、概率统计法、室内试验法、经验分析法等等，国内各抗震设计规范采用的地震液化判别方法主要有标准贯入试验法、静力触探法和剪切波速法等。在公路勘察中经初步判别认为有可能液化的土层，采用标准贯入试验法来判别的常用规范有《公路工程地质勘察规范》（JTG C20-2011）（以下简称为规范①）、《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01- 2008）（以下简称为规范②）、《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）（以下简称为规范③）；采用静力触探来判别砂土液化（现阶段公路方面还未有正式的规范）一般采用《铁路工程地质原位测试规程》（TB 10018-2003）（以下简称为规范④）。

一、四种规范的液化判別方法

1、规范①

2、规范②

规范②是在《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）基础上修订而成的，其中的砂土液化判别方法引用了当时的《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）中的相关条款。即当初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面下15m深度范围内的液化；当采用桩基或埋深大于5m的深基础时，尚应判别15～20m范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数（N）（未经杆长修正）小于液化判别标准贯入锤击数临界值时（Ncr），应判为液化土。当有成熟经验时，尚可采用其他判别方法。

3、规范③

4、规范④

采用静力触探所取得的数据来对饱和砂土层进行液化判别，在公路勘察方面暂时没有专门的规范，在实际工作中一般采用规范④中的有关规定来进行判别，其主要判别方法如下：

地震动峰值加速度为0.10g地区，地面以下15m内、地震动峰值加速度为0.20g或0.40g地区，地面以下20m内，有可能液化的地层，宜采用静力触探按下列要求进行判别：

1）、实测计算贯入阻力Psca或qsca小于或等于单桥触探液化临界贯入阻力ps’或双桥触探液化临界贯入阻力qc’时，应判为液化土。

2）、实测计算贯入阻力Psca或qcca应按下列规定取值：

二、四种规范的计算结果

在公路勘察中常采用多种方法对饱和砂土、粉土进行液化判别，以相互应证判别的准确性，但由于各种规范的判别计算有所不同，以至于判别的结果也存在一定的差异。现根据江番高速公路某标段的勘察成果，选取了6个钻探孔和6个静力触探孔（静力触探孔均与钻孔的距离很近，其地层分布特征基本相同），经初步判别认为有可能液化的土层，采用四种规范对饱和砂土层的液化情况进行判别和液化等级的划分。

计算场地的基本地震动加速度为0.10g，设计地震第一组，因此标准贯入锤击数基准值N0=7，调整系数β取0.80；因为地层是细砂，故其黏粒百分含量ρc=3.0%，其余参数均按规范要求进行取值计算。

三、对计算结果的分析

通过对以上计算结果的分析对比，采用规范②与规范③所计算的结果相差不大，其中Ncr值两者相差的最大值为0.813，液化抵抗系数Ce（=N/Ncr）相差最大值为0.177，液化指数两者相差最大值为1.74，液化等级一致。

而采用规范①与规范②所计算的结果相差较大，其中Ncr值两者相差为0.10～5.783，液化抵抗系数Ce（=N/Ncr）相差为0.22～0.67，液化指数两者相差为4.12～23.97，液化等级相差一级，规范①的结果偏于保守。

采用规范④的方法来判别液化，仅能判别其是否会发生液化，而不能定量的判别其液化等级，但从其液化的判别结果看，亦与规范②、规范③的结果比较吻合，而与规范①的结果相差较大。

四、结束语

综上所述，在公路勘察中对于饱和砂土的液化判别不宜单独的使用规范①来进行判别，对于桥梁工程建议采用规范③来判别，虽然其与规范②的结果相差不大，但规范③的判别方法是在规范②的基础上发展而来，其结果可能比规范②更合理。对于路基工程的饱和砂土、粉土层的液化判别则建议采用规范①与规范④两种方法同时进行，并采用规范③的方法进行验证。

参考文献：

[1]公路工程地质勘察规范（JTG C20- 2011），人民交通出版社，2011.

[2]公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02- 01-2008），人民交通出版社，2008.

第4篇：公路抗震设计细则范文

关键词：桥梁抗震；性能设计；减隔震设

中图分类号：[TU997] 文献标识码：A

1 我国地震设计现状

1.1 抗震概念设计研究现状

在桥梁抗震设计研究方面，目前国内外在减隔震技术、桥墩延性抗震设计、防落梁措施、连梁装置等方面进行了大量的研究工作。美国在1971年San Fernando地震后，美国学者对地震动对结构的效应进行了大量的研究，形成了反应谱法、时程分析、随机振动分析等一系列的地震响应计算方法。日本根据新泻和阪神两次地震的震害，也相继修订了抗震设计规范，对简支体系桥梁采用了大量的减隔震技术，采用了大量的高阻尼支座进行桥梁的减隔震设计。我国工程结构的抗震研究起步较晚，但进展迅速。通过总结历次地震震害的经验，于1989年颁布了《公路工程抗震设计规范》，2008年在汶川地震后又颁布了《公路桥梁抗震设计细则》，提出了"两水平设防、两阶段设计"的抗震设防标准，并且对延性设计、位移设计、能力保护设计、减隔震设计等提出了明确的计算方法与构造规定。

1.2 抗震设防思想

在设防标准上，新、旧规范之间基本维持相当的水平，但是在抗震设防思想上，却存在较大的差别：旧规范在采用的是参照一个设防水平的地震参数确定地震作用，应用线弹性设计方法进行抗震设计和验算，即一水准设防、一阶段设计；新规范针对两个设防水平的地震参数来确定地震作用，即二水准设防、二阶段设计。按照上述抗震设防思想，在实际的具体化操作中，新规范一是按照桥梁的重要性程度将有关桥梁的抗震设防划分为A、B、C、D4个类别，按照所划分的桥梁类别有区别的实施抗震设防；二是按照地震重现期的不同设计将地震划分为E1和E2地震以对应两个不同水平的抗震设防标准；三是针对近几十年来有关震害经验所表明变形能力和耗能能力不足是桥梁倒塌的主要原因，新规范通过延性设计保证结构在罕遇地震作用下的变形能力是较大的改进。在上述新规范所注重的三方面，旧规范中的桥梁结构均采用单一水准的设计地震是难以表现出的，因而，在抗震设防思想方面，新规范相较于旧规范具有较大水准的提高。

2 项目概述

2.1 项目简介

本项目起自东南四环连接线与G107辅道交叉处，向东北与规划的G107辅道南延线相交（远期规划为互通式立交），之后下穿郑西铁路客运专线，与规划经南八路（烘云路）相交，下穿石武铁路客运专线后，继续东行与在建的南三环东段、规划中的经开第十五大街（中天路）、规划中的经开第十七大街平面交叉，终于东南四环连接线与G107线郑州段改建工程交叉处，并在此处设互通式立交一处，一期仅实施一条左转匝道（东-北）。路线全长4.373公里。

本项目在大燕庄村东南与G107线郑州段改建工程（四港联动大道）交叉。拟在此处设置互通式立体交叉一座，立交型式为半直连式T形互通。

2.2 桥梁概况

全桥4联，桥跨布置为3×30+4×30+3×30+4×18m，全长377m。墩台径向布置。桥面布置为（净12.5+2×0.5m防撞护栏）。上部结构第一至三联为预应力钢筋混凝土现浇连续箱梁，第四联为普通钢筋混凝土连续箱梁，单箱双室；下部结构为柱式桥墩，柱式及肋式桥台，钻孔灌注桩基础。

3 抗震设计参数

桥梁结构的刚度、强度和延性，是桥梁抗震设计的3个主要参数。

3.1 刚度

为了正确可靠地计算结构在地震侧向力作用下的变形，进而控制其变形，工程师必须估算出结构的实际刚度。这个量值把荷载或作用力与结构的变形联系起来。对结构刚度的估计值将直接影响到对结构地震反应位移的预期值。过去往往使用全截面刚度代替开裂截面刚度，因而人为低估了结构的地震反应位移，导致地震中出现落梁震害的严重后果。

3.2 强度

如果要保证桥梁结构在预期的地震作用下免遭破坏，结构就必须具有足够的强度，以抵抗结构在其弹性地震反应时所产生的内力。对于发生概率很低的地震，如475年一遇的地震（部规规定的设防地震），结构为抵抗其激起的弹性地震力，需要相当高的强度。对于一般性桥梁，如果确实这样做的话，则意味着在经济上的极大浪费。因此，实际上在设计时，强度通常只取对应弹性地震力的一小部分，如25%～50%，并依靠结构的非弹性变形能力，使结构在地震中得以幸存。

3.3 延性

为了把严重的破坏降低到最低限度，并确保带有适度抗倒能力的桥梁免于倒塌，当大地震迫使桥梁产生大变形时（这些变形可能远远超出了弹性范围），结构仍能维持其大部分初始强度。结构、构件或材料用于抵抗其在非弹性反应范围内的变形的能力，通常用延性这个术语来描述。延性是位于地震区的桥梁结构所必须具备的一个无比重要的特性。结构能够依靠其延性在大地震中免于倒塌，其根本原因在于地震动对结构的作用是以运动方式、而非力的方式出现。

4 桥梁抗震设计

4.1 抗震设计流程

4.1.1 建立三维空间动力分析计算模型（考虑桩基础的影响）。

4.1.2 计算和分析结构模型的动力特性。

4.1.3 进行结构抗震的概念设计。

4.1.4 用反应谱方法计算结构模型的地震反应。

4.1.5 用时程分析法进行结构地震反应分析。

4.2 桥梁抗震设计注意事项

4.2.1 尽量将桥轴线设计成直线，曲线梁使结构地震反应复杂化，尽可能使桥台和桥墩与桥轴线垂直，斜交会引起转动响应而增大位移。

4.2.2 尽量少用伸缩缝，将桥面做成连续的，简支梁地震时容易落梁。

4.2.3 基础尽可能建在岩石或坚硬冲击土上，软土或砂土易于放大结构的位移响应，且软土有震陷、饱和砂土有液化等地质地震灾害。

4.2.4 沿纵、横桥向的桥墩刚度尽可能一致，刚度变化太大，地震时，较刚性的桥墩容易破坏。

4.2.5 能用小跨径尽可能不用大跨径，地震作用下，大径桥梁墩柱轴向力大，使得墩柱的延性能力降低。

4.2.6 塑性胶应设置在墩柱上，易于观察和修复；不设计在盖梁、主梁、水中或地下的的桩顶处，不便观察和修复。

4.2.7 材料和结构型式的选择应遵循以下原则：

①材料重量比要大（轻质高强）；②变形能力要大（耗能的需要）；③强度和刚度的衰减要小（地震作用是反复作用的）；④结构整体性要好（地震时不易脱落）；⑤造价要合理。

4.2.8 设置多道抗震防线，尽可能用超静定结构，避免使用静定结构。

4.2.9 防止脆性与失稳破坏，增加结构延性。

4.3 该互通式立交桥桥梁抗震设计

本路区内地震动峰值加速度为0.15g，对应地震烈度为Ⅶ度，构造物设计时严格按相关标准设防。

4.3.1 保持桥梁纵横向刚度的一致性。

4.3.2 在圆曲线处，桥梁采用18米普通钢筋混凝土箱梁，即小跨径箱梁。

4.3.3 在盖梁两端现浇25cm宽、60cm高的防止梁板侧向位移的钢筋混凝土防震挡块；为吸收部分地震能量，减少地震引起的结构间碰撞破坏，防震挡块上粘贴2cm厚橡胶块，盖梁宽度满足抗震细则的构造要求。

4.3.4 结构上根据规范要求及结构计算加密箍筋间距，加长箍筋弯钩长度，保证结构安全，立柱和基桩钢筋进行了加密。

4.3.5 采用抗震性能好的支座。

结语

本文介绍了当前桥梁抗震设计的原则，设计参数及桥梁抗震设计的流程，最后提出桥梁抗震设计的几点注意事项，供桥梁工程设计人员参考。

参考文献

第5篇：公路抗震设计细则范文

关键词：公路桥梁设计抗震措施

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

中图分类号：TU2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

近年来各种地质等灾害频发，给国家和社会带来巨大损失，随着人们意识的不断提高，公路桥梁设计中的安全性及抗震能力越来越受到重视。本文将主要对公路桥梁设计中的安全性设计及抗震技术进行分析与阐述，以提高公路桥梁的防灾害能力。

桥梁设计几乎涵盖了所有的桥梁类型，桥梁结构自身的安会性需靠可靠的结构计算分析成果和合理的构造处理措施来保证。除了要考虑恒载、活载、地震衙载、施工荷载及其它荷载等，还应注重考虑强风荷载、雪筒载、冻胀力、水力等对桥梁产生的影响。另外，所选桥型的造价是否合理是一个非常现实的问题，所以桥梁设计不但要考虑其技术的可行性，更重要的是要考虑所选桥型的经济指标是否达到了最佳范围。

一、公路桥梁的震害及特征

对国内外震害的调查表明，在过去的地震中，有许多桥梁遭受了不同程度的破坏，其主要震害有以下几点。

1、桥台震害

桥台的震害主要表现为桥台与路基一起向河心滑移，导致桩柱式桥台的桩柱倾斜、折断和开裂；重力式桥台胸墙开裂，台体移动、下沉和转动；桥头引道沉降，翼墙损坏、开裂，施工缝错工、开裂以及因与主梁相撞而损坏。桥台的滑移与倾斜会进一步使主梁受压破坏，甚至使主梁坍毁。

2、桥墩震害

桥墩震害主要表现为桥墩沉降、倾斜、移位，墩身开裂、剪断，受压缘混凝土崩溃，钢筋屈曲，桥墩与基础连接处开裂、折断等。

3、支座震害

在地震力的作用下，由于支座设计没有充分考虑抗震的要求，构造上连接与支挡等构造措施不足，或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素，导致了支座发生过大的位移和变形，从而造成如支座锚固螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等，并由此导致结构力传递形式的变化，进而对结构的其他部位产生不利的影响。

二、提高公路桥梁安全性的设计分析

1、重视桥梁的耐久性

提高混凝土自身的耐久性是解决桥梁结构耐久性的前提和基础。除此之外，要从结构和设计的角度及如何以设计和施工人员易于接受和操作的方式来改善桥梁耐久性。

2、防控钢筋混凝土裂缝

加大钢筋的混凝土保护层厚度，是保护钢筋免干锈蚀，提高混凝土结构耐久性的最重要的措施之一。控制混凝土的裂缝，除按规范要求控制正常使用极限状态的工作裂缝以外，更重要的是要采取构造措施，控制混凝土施工及使用过程大量出现的非工作裂缝。

3、加强桥面的防水设计

桥面铺装层应采用密实性较好的混凝土，混凝土铺装层内应设置钢筋网.防止混凝土开裂。采用复合纤维混凝土和在混凝土中掺入水泥基渗透结晶材料，都能收到较好的防水效果。桥面铺装层顶面应设置防水层，特别是连续梁（或悬臂梁）的负弯矩段更应十分重视防水层设计。此外，还需加强泄水管设计，应特别注意泄水管周边的构造细节处，加强伸缩缝处的排水设计，防止水分从伸缩缝处渗入梁内。

三、桥梁抗震设计的思路

1、延性设计思路

结合桥梁结构弹塑性破坏的特点，一些学者提出了基于反应谱的延性抗震设计思路。该方法采用地震力修正系数调整反应谱加速度或弹性分析的地震内力，来反映不同结构的延性需求。如美国 AASHTO 桥梁设计规范就针对桥墩、基础、支座等构件，采用不同的地震反应修正系数R对弹性地震力进行折减，到设计地震力。

2、基于性能的抗震设计思路

基于性能的抗震设计实际上是一总体设计思想，主要指结构在受到不同水平地震(不同概率地震)作用下的性能达到一组预期的性能目标。基于性能的抗震设计是使设计出的结构在指定强度地震下的破损状态及其造成的经济损失、人员伤亡等控制在预期的目标范围内， 使结构震后的功能得以延续和维持。基于性能的抗震设计的特点是使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡，将抗震设计由以保障人们生命安全为基本目标转化为不同风险水平地震作用下满足不同的性能目标，从而通过多目标、多层次的抗震安全设计来最大限度保障人民生命财产安全，满足业主所需的结构性能目标。基于性能的抗震设计内容主要包括:1)科学的定义和确定地震危险性；2)确定结构在不同水平地震作用下损伤状态、性能水平和性能指标；3)设计方法，主要包括承载力设计方法、位移设计方法和能量设计方法等。

3、基于强度的设计方法

早期的抗震设计基本采用基于强度的抗震设计方法，将地震力当作静荷载进行结构分析，以结构构件的强度或刚度是否达到特定的极限状态作为结构失效的准则。且该方法是目前许多抗震设计规范仍采用的设计方法。

四、公路桥梁设计的抗震措施

1、上部结构抗震设计措施

（1）尽量采用连续桥跨

尽量采用连续的桥跨代替简支梁跨，进而减少伸缩缝的数量，降低在此落梁的可能性， 同时也提高了桥上行车的舒适性。

（2）桥跨不宜太长

地震区桥跨不宜太长，大跨度意味着墩柱承受的轴向力过大，从而降低墩柱的延性能力。

（3）简支桥梁加固措施

对常规的简支桥梁结构，首先，应加强桥面的连续构造，在梁与梁之间、梁与桥台之间应采用钢筋拉杆连接，以及需提供足够的加固宽度以防止主梁发生位移落梁，另外还应适当加宽盖梁及支座的宽度，并增设防止位移的隔挡装置等。其次，应采用防震锚栓，在平常荷载作用下梁体可以在预留的空间内伸缩变形，自由滑动；在地震荷载作用下，防震锚栓可起到限位耗能的作用，减耗部分地震能量。

2、下部结构抗震设计

（1）基础处理

对于不良地质，可以根据不同的具体地质情况采用不同的方法进行处理。

①对于岩层较浅的地方，采用较大扩基或固定在基岩上或者在扩基处砌筑厚度为 1.5～2m 的围裙。

②对于地基软硬不均，或砂层较厚地下水位较高地区要特别注意沙土液化，喷沙冒水现象的发生，可适当增加桥长。

③合理布孔，使桥墩、 桥台避开地震时可能发生滑动的岸坡或地形突变的不稳定地段。或采用深桩、排桩穿过液化层，并采用系梁、承台等加强联结，或减轻结构自重，在非冲测线下一米处，设置围裙或条形基础。

④加大基础摹底面积、减少基底偏心，并适当增加理置深度，亦可在台前或墩两侧设斜撑，并在考虑采用时，将水平地震力和竖向地震力加以组合验算，换土或采用砂桩也是一种常用的方法。

（2） 桥墩设计

① 对于震区的桥墩，最好采用等截面，不宜做锥形截面墩，因为变截面的桥墩的纵波应力较大，而等截面桥墩的纵波应力相对较小，这样可以减少波应力。

② 在桥墩较粗能够承受较大拉力时(一般用于大桥)，为了防止桥面在地震时上抛， 落下砸坏桥墩(桥台)，一般用高强螺栓或预理钢筋将桥梁及桥墩(台)联结起来。

③对于中小桥，一般采用简支板(或预应力板)，它允许桥面与桥墩能够自由分开。地震时，为了防止桥面自由上抛时挢墩承受过大的拉力，同时，为了防防止桥面落下时冲坏桥墩，在支座处安放弹簧或橡胶支座等缓冲的东西。

（3）桥梁支座的抗震设计

① 对采用橡胶支座而无固定支座的桥跨，应加设防移角钢或设挡轨，作为支座的抗震设计。

②对高烈度区的桥梁设计应在纵向设置一定的消能装置，如采用聚四氟乙烯支座、迭层橡胶支座、铅芯橡胶支座等减、 隔震支座以及在梁体与墩台的连接处增加结构的柔性和阻尼，以便共同受力和减小水平桥梁荷载的作用。

③由于拱桥对支座水平位移十分敏感，同时两边桥台的非同步激振会引起较大的伪静力反应，有时甚至会大于惯性力所引起的动力反应，因此要求震区的拱桥墩台基础务必设置于整体岩盘或同一类型的场址上， 以保证地震时各支座的同步激振。

综上，桥梁抗震设计是一项系统工程，体现在设计的各个阶段，需要认真对待。有效提高桥梁抗震性能， 需要了解震害的类型以及桥梁所在地的地震发生情况，在这个基础之上， 注意一些设计要点。遵循桥梁抗震设计基本原则，把桥梁结构的每一个部分有机结合在一起， 形成一个强大的抗震整体，这样才能保证桥梁的抗震性能。

参考文献：

[1]庄卫林，刘振宇，蒋劲松.汶川大地震公路桥粱震害分析及对策[J].岩石力学与工程学报，2009，28（7）：1377—1387.

[2] TG/TB02-01-2008，公路桥梁抗震设计细则[S]北京：人民交通出版社2008.

第6篇：公路抗震设计细则范文

关键词：桥梁抗震设计重要性问题对策

中图分类号：K928.78文献标识码： A 文章编号：

与其他自然灾害不能相比的是，地震带来的损失不仅仅是财产，还有无数生命。在最近的20 年里，全球发生了许多次地震，震级大，极具破坏性，尤其是发生在城市中，造成的生命财产损失是惨重的。每个城市的都有个共同特点是：每个桥梁工程都受到了不同程度的损坏，切断了地震区域的交通生命线，给救灾的行动也带来了很大的困难，加重了灾区的次生灾害。而对交通线的依赖性也越来越强。交通线被地震破坏，直接导致生命财产和间接造成经济损失的程度变大。地震里的桥梁工程受到破坏的后果影响着国家对其的关注性。因此，桥梁工程的抗震研究也彰显了重要性。

一、加强城市桥梁抗震设计的重要性

世界上有很多次的地震都发生在城市当中，如我国在1978 年的唐山大地震，美国1906 年的旧金山大地震、美国1964 年的阿拉斯加大地震、日本1968 年的十胜冲大地震等待。而在地震当中，这些城市都五一例外的遭受到了重大的损失。地震造成巨大灾害除了体现在地震导致的桥梁、建筑物倒塌等，也体现在地震导致交通设施损毁后所带来的间接损失。

在城市交通设施遭受损坏以后，大量物资难以运送进去，群众脱离危险地带的难度也在加大，因此预防作为生命线的交通设施遭到地震的严重损毁就显得非常必要，其中作为交通枢纽的城市桥梁就更是如此。美国1971 年发生的圣费尔南多地震，虽然只有6.6 级，却摧毁了大部分的城内桥梁设施，造成的经济损失总和达到了10 亿美元；1989年洛马·普里埃塔地震，再次使城内桥梁设施全部瘫痪，造成经济损失总和达到了70 亿美元；日本阪神地震，也仅为7.2 级的中级地震，造成了城市高架桥、高速公路隧道桥、高速铁路隧道桥的坍塌，也造成了巨大的经济损失。总的来说，理论和经验都告诉我们，加强城市桥梁的抗震设计非常重要。

二、桥梁的抗震设计存在的问题

现代城市桥梁主要以高架桥和立交桥为主，其在我国得到了快速的发展，这些交通建筑设施极大地改善了城市交通状况，对经济发展也有着非常重要的作用。但是在历次城市发生的大地震中显示，这些桥梁遭受损毁比较严重。比如说1974 年发生在美国的诺斯雷奇地震，就直接摧毁了7 座立交桥，3 座高架桥，引起了洛杉矶北部地区的许多高速公路瘫痪。

笔者通过分析历史城市地震对城市桥梁的损毁，总结出了如下的几种破坏形式，具体地：1）地震造成的地面沉降不均或者是地面移动，导致桥梁弯曲不平或者是桥梁向一边倾斜；2）受地震影响，使砂土液化或者地面剧烈运动，而是桥梁整体向河心移动，并且受到挤压而损毁；3）地震直接导致桥梁的各链接部位破坏，进而摧毁桥梁；4）地震把桥墩损害，进而导致桥梁侧倒或者是坍塌；5）桥墩被剪切损毁，钢筋扭曲，混凝土压垮桥墩的部分区域，而造成桥梁侧倒；6）地震造成地面移动，进而使桥梁横向受到拉力过大，造成桥梁错位或者是侧倒；7）钢结构桥墩或者是钢结构桥梁变形；8）刚结构支座因为锚杆断裂，导致桥梁局部破坏，或者落梁。

另外，作者也专门研读了关于这些桥梁设计的资料，这些曾经因地震而损毁的桥梁都是采用“强度设计”的理念，而很少考虑到延性设计或者是结构控制的手段。并且从资料的分析中，也发现那时地震规范基本上是“强度设计”，缺少结构延性设计和结构控制概念. 从几次地震所造成损害来看, 采用span by span（ 逐跨法）来设计的高架桥梁，其损毁程度更为严重。主要是因为连续的高架桥的结合部位往往设立在跨中位置较小的地方，主要是剪力传递，且构造简单。当遭受较大的地震时候，横向和竖向的复合振动下，结合部位容易受损，造成桥梁断裂和坍塌。

城市中的桥梁大部分都是采用公路桥梁的防震规范来进行设计，并且这些规范中供参考的设计方法都是建立在对公路分析的基础之上的，因此就对城市桥梁可能会面临的一些特殊要点考虑不到。比如说，大型复合立交桥就不能够将其简单分成几个单式桥梁来进行抗震设计，而必须要考虑到整个桥梁结构受到地震冲击时的影响等等。

关于桥梁抗震设计的对策

1、桥梁抗震概念设计

所谓桥梁的抗震概念设计是说设计人员在研究地震带来的灾害的基础之上，通过总结之前的一些设计经验以及设计原则，确定桥梁抗震设计的总体方案。正确的选择材料、确定细节构造，使桥梁的每一个环节都能环环相扣，合理配置，使其在地震中发挥整体效应，达到最佳的抗震效果。

2、延性设计

目前，在我国的城市桥梁延性抗震设计中，对于延性的验算经常使用的准则包括以下几种：强度破坏准则、能量破坏准则、变形破坏准则、基于低周疲劳特征的破坏准则等。本文中笔者已经针对延性在城市桥梁抗震设计中的重要性作了详细的阐述，由此可见，延性设计是非常关键的。所以笔者建议在做桥梁的延性验算时，一定要结合桥梁的具体设计以及工程要求，选择合适的验算准则，做精确的计算，以提高结构的延性性能，保证桥梁的抗震性能。

3、加强对桥梁细部构造的研究

在城市中，最常见的就是高架桥。而高架桥在地震别容易损害，根据这个经验教训，笔者建议在以后城市桥梁抗震设计中，应该加强对桥墩、支座等一些细部构造的研究和分析，尤其是延性方面，不能只针对钢筋混凝土结构做设计，因为这些非混凝土结构也是决定桥梁抗震性能的关键。

4、重视基础抗震设计

对于桥梁而言，基础是承重主体，也是抗震的关键结构一旦基础被破坏，不仅在地震发生的时候会造成严重的后果，在地震之后桥梁也无法修复，只能重建。这样就大大增加了经济损失。所以在桥梁抗震设计中一定要重视基础抗震设计。只有在保证基础牢固的前提下，才能保证桥梁的上部结构的稳定。

5、从实际出发

在不同的地区，地震的发生频率以及地震的等级都是不同的。所以在进行桥梁抗震设计的过程中要结合工程所在地的具体情况，确定抗震设计等级。不能盲目的求高，造成不必要的浪费。在设计之前，认真勘察地质结构情况以及地理位置特征，在掌握区域地震发生特征之后，再结合工程实际情况确定抗震设计方案。保证桥梁抗震性能。

桥梁结构有效的抗震措施还有许多，因此我们在桥梁设计过程中须认真分析和了解结构的地震反应和特性，精心设计并采取一系列有效的抗震措施。桥梁抗震设计是一项系统工程，体现在设计的各个阶段，需要认真对待。在可行性研究阶段，应强化抗震概念设计，选择合理的桥位和桥型；在初步设计阶段，要强化抗震体系设计，确定合适的抗震设防标准和验算准则，进行结构的总体分析；在施工图设计阶段，应强化抗震构造设计，重视抗震构造采取的措施和构造细节。

参考文献：

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[2] 宋巨锋,王小旭.桥梁的抗震设计浅析[J]. 科技资讯. 2009(02)

[3] 杨传永.公路桥梁抗震设计细则分析[J]. 安徽建筑工业学院学报(自然科学版). 2009(03)

[4] 宋晓凯.桥梁抗震设计[J]. 山西建筑. 2007(06)

[5] 王士勇.大跨度桥梁抗震设计方法研究[J]. 山西建筑. 2007(14)

[6] 席张群.桥梁抗震分析方法对比研究[J]. 中国水运(学术版). 2007(05)

第7篇：公路抗震设计细则范文

关键词：桥梁结构；地震波；塑性区长度；配筋率；桩土相互作用；桥墩；桩基

中图分类号：U441文献标志码：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

大型桥梁墩柱通常位于水下或土中，对于埋入土中的桩基来讲，地震反应过程中形成的塑性区一般不宜被发现，因此研究桩基和桥墩的破坏与损伤规律对于大型桥梁抗震设计具有重要的意义。日本土木学会对1999年阪神地震中阪神3号和5号高速公路桥梁的破坏情况进行了统计，发现约一半以上桩基需要修复，由于桩基检测和修复较为困难，严重影响了灾后重建和经济的发展，因此在桥梁抗震设计中需要合理控制结构塑性铰区的产生部位和发展过程。在选择塑性耗能机制时，应尽可能使预期的塑性区发生在易于检查和修复的部位。

由于配筋率直接影响到结构的塑性区开展情况，因此配筋率对桥梁抗震性能的影响成为各国学者的研究热点，如Watson等[1]利用约束混凝土的Mander模型对截面弯矩曲率进行了数值回归分析，提出了墩柱曲率与钢筋用量之间的计算公式。Chang等[2]给出了等效塑性铰长度的力学计算模型，开发了钢筋混凝土桥墩非线性分析程序。刘庆华等[3]利用近似Watson的方法，从理论上探讨分析了钢筋混凝土柱曲率延性与配筋率之间的关系。王丽欣等[4]通过低周反复荷载试验，研究了分别采用普通复合箍筋和新型SClip筋的桥墩柱的抗震性能，发现箍筋的配筋率、配筋方法能影响到纵向钢筋性能和钢筋混凝土结构的损伤情况。李方元等[5]分析了多种剪跨比与不同配箍率、不同腹板纵向普通钢筋配筋率及不同竖向预应力对箱梁截面抗剪承载力的影响，发现改变腹板纵向普通钢筋和箍筋的配筋率对构件承载力和破坏形态的影响不明显。付玉辉[6]发现由于中国规范要求的塑性铰区最低约束箍筋用量较低，在相同配筋条件下，中国规范计算得出的桥墩抗剪能力较国外规范要低。卓卫东等[7]根据不同试验的研究成果和非线性回归分析，提出了一种新的延性桥墩塑性铰区范围最低约束箍筋用量的计算公式。

在以往的研究中，各国学者对塑性区长度的推导计算以及桥墩塑性区分布的数值模拟进行了大量研究，而对于桩基与桥墩纵向钢筋配筋率的比值对桥梁结构塑性区的开展影响研究较少。本文中定义桩基截面纵向钢筋配筋率与桥墩截面纵向钢筋配筋率比值为桩墩配筋率比。在既有研究的基础上，本文中将采用桥梁结构通用有限元分析软件，以公路桥梁中常见的连续桥梁为工程背景，建立连续桥梁的群桩基础桥墩模型，分析结构在不同类型地震波作用下的弹塑性地震反应，通过变换桩基和墩柱配筋率比，重点研究不同桩墩配筋率比的群桩基础桥墩体系塑性区开展程度的变化趋势，以期为桥梁抗震设计以及抗震性能评价提供参考。

1桥梁结构动力分析理论

在弹塑性纤维梁柱单元模型中，每个纤维的轴向变形对应于截面的轴向变形和弯矩变形。根据纤维的应变可以确定纤维应力状态，可以根据纤维模型的材料应力应变关系和截面上的变形分析准确地计算出截面的弯矩曲率关系，还可以考虑轴力引起的中和轴的变化。本文中利用弹塑性纤维梁柱单元分析桥墩和桩基础在地震作用下的动力响应，根据弹塑性单元的基本假定[8]将梁单元划分若干个离散微小积分段。考虑刚性地基一致地震动输入的桥梁结构的运动方程为

M+C+Ku=-Mg（1）

式中：M，C，K分别为梁单元的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；u，，g分别为地面运动位移向量、速度向量和加速度向量。

假定纤维单元截面位于局部坐标系Oxyz，其中，x为轴向坐标，y，z均为截面坐标，φy（x）为梁柱单元高度x处对截面单元坐标轴y轴的曲率，φz（x）为梁柱单元高度x处对截面单元坐标轴z轴的曲率，εx（x）为梁柱单元高度x处截面中和轴的轴向应变。由位移u与曲率φ（x）之间的关系式u=φ（x）dxdx，可以得到x处截面上的曲率φy（x），φz（x）分别为

φy（x）=2uy（x） x2

φz（x）=2uz（x） x2（2）

根据式（2）可以计算出x处截面上的变形列向量。根据平面假定，y，z处的应变可以通过式（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）

则相应的应力σ（x）为

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）为截面第i个纤维单元的弹性模量，由纤维单元各自的应力应变关系决定。

梁单元截面上的内力D（x）可以由式（7）进行计算，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）分别为截面绕y，z轴的弯矩；N（x）为轴向力；Ai为第i个纤维单元的面积；Ej为纤维单元的切线模量系数；Eitan为切线模量。

根据式（6）～（8）可以计算出梁单元的杆端内力，其计算结果为

D（x）=（My（x），My（y），N（x））T=

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

最后根据式（2）与式（9）则可以计算出梁单元的杆端弯矩与曲率关系。2工程概况与模型参数

2.1工程概况

某跨长40 m的连续梁桥，桥墩和桩基础均采用HRB335钢筋和C40混凝土，桥墩为矩形墩，墩高10 m，桩基础为圆形灌注桩，桩长28.5 m，工程场地类型为Ⅱ类场地，桥墩和桩基尺寸如图1所示，场地土层分布如图2所示。利用MIDAS/Civil建立群桩基础桥墩空间动力计算模型，采用梁单元模拟桥墩及桩体，梁单元横截面离散成混凝土纤维和钢纤维，不考虑混凝土和钢筋之间的粘结滑移，并且纤维之间变形符合平面假定。桩承台采用板单元建立并扩展实体单元，并将实体单元和梁单元进行刚性连接，将上部结构荷载约6 900 kN转换为节点质量的形式加载在桥墩顶部。采用集中质点系全桩模型模拟桩土相互作用，将桩土间相互作用等代弹簧的刚度和阻尼以及参振的等价土体质量加到桩节点相应位置上。

图1桥墩和桩基尺寸（单位：mm）

Fig.1Sizes of Pier and Pile Foundation （Unit：mm）图2土层分布（单位：mm）

Fig.2Soil Distributions （Unit：mm）所选用连续梁桥桥墩和桩基纵向钢筋配筋率分别为0.994%和1.042%，为了研究不同桩墩配筋率比在强震作用下对群桩基础桥墩塑性区开展的影响，根据《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B0201—2008）[9]，按照8度地震设防对桥墩及桩基进行设计。另外，选取纵向钢筋配筋率分别为1.141%和1.345%的桥墩截面与配筋率分别为1.306%和1.707%的桩基截面，对3组不同配筋率的桥墩和桩基截面进行对比分析。数值计算模型采用不同配筋率的桥墩和桩体模型组合，即A1～A3，B1～B3，C1～C3，共9组模型，其模型桩墩配筋率比值如表1所示。根据《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）[10]利用UCFyber计算出各组桥墩截面和桩基截面的抗弯承载力参数，其值见表2。

2.2模型参数

群桩基础模型的建立主要在于确定桩同作用的等代弹簧。桩基础周围土的土弹簧刚度系数表1桥墩桩基配筋率比值

的确定采用中国公路桥梁设计中常用的“m法”进行计算，桩基沿深度方向每1 m设置一个土弹簧。集中质点系全桩模型如图3所示。

图3集中质点系全桩模型

Fig.3Fullpileparticle Concentration Spring Model本文中采用弹塑性纤维单元模型对钢筋混凝土群桩基础桥墩进行损伤分析，混凝土的本构模型为Kent等[11]提出的对受压混凝土的包络曲线的计算公式，考虑了混凝土的约束力对延性的影响。钢筋的本构模型[12]选择双折线型的随动硬化曲线，考虑了轴向钢筋应力应变关系，各加载路径和应变硬化区间的渐进线之间的转移区段呈曲线状态。

2.3地震波的选取

对群桩基础桥墩进行地震时程动力分析时，选取日本规范[13]中规定的板块边界型地震波T1Ⅱ3、内陆直下型地震波T2Ⅱ3以及长周期地震波TCU115这3组不同类型的地震波为加载波。为了研究桩墩配筋率比对群桩基础桥墩体系塑性区开展的影响，根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）[14]中规定将3组不同类型地震波水平加速度峰值调至620 cm·s-2，以满足9度罕遇地震的设计要求，加载地震波加速度时程曲线如图4所示。同时对3条地震波做出阻尼比为0.05时的反应谱曲线，结果如图5所示。由图5可以看出，板块边界型地震波对于周期为0.25～1.50 s的结构都有较大反应，并且加速度反应随着结构自振周期的增大下降缓慢。而对于内陆直下型地震波，加速度反应谱卓越周期平台较短，随着结构自振周期的增大，加速度反应下降速度比内陆直下型地震波更快。长周期地震波具有加速度反应谱卓越周期平台较长的特点，其与结构的响应明显大于板块边界型和内陆直线型地震波。

图4加载地震波加速度时程曲线

Fig.4Acceleration Timehistory Curves of

Loading Seismic Waves图5地震加速度反应谱

Fig.5Response Spectra of Seismic Accelerations3罕遇地震作用下的塑性区开展过程分析3.1分析指标

在桥梁结构的抗震设计中，中国规范《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B0201—2008）采用容许塑性转角和容许位移来评价桥梁的抗震性能，而日本规范主要采用容许塑性率μα作为分析指标，2种评价方法基本相似，中国规范在有关基础设计的部分从工程选址方面加以考虑，对于桩基的抗震设计与损伤评定有所欠缺，因此本文中主要参照日本规范和杆件曲率定义[15]的最大反应塑性率μmax来分析桥梁结构在罕遇地震作用下塑性区的开展情况及其抗震性能。最大反应塑性率μmax、容许塑性率μα以及位移延性系数μ可分别按下式计算

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分别为混凝土构件绝对最大反应转角位移和屈服曲率；α为钢筋混凝土构件的变形安全系数，对于内陆直下型地震波取1.2，板块边界型地震波取2.4，长周期地震波取2.0；δy，δu，δm分别为钢筋混凝土构件的屈服位移、极限位移和最大位移；L为构件长度；D为圆截面直径，矩形截面短边长度；Lp为等效塑性铰区长度，0.1D≤Lp≤0.5D。

3.2地震响应特性分析

在地震作用下，桥梁结构的弯矩与曲率最大值一般发生在桥墩底部和桩基顶部，由此本文中以桥墩底部和桩基顶部的弯矩曲率值为主要计算数据来研究桩墩配筋率比对群桩基础桥墩塑性开展的影响。9度罕遇的不同类型地震波作用下的桥墩底部和桩基顶部内力响应最大值如表3所示。

从表3可以看出，在相同地震波作用下，桥墩和桩基的弯矩随着桥墩配筋率的增加而增大，而桥墩反应曲率呈减小趋势，但仅改变桩基的配筋率对桥墩内力响应影响并不明显。在T1Ⅱ3地震波作用下，A3数值模型桩基的弯矩和曲率达到最大，弯矩超过极限弯矩，产生破坏。在不改变桥墩的配筋率情况下，将桩基的配筋率增加25.34%后，B3数值模型桥墩的弯矩和曲率分别减小8.9%和117.7%，而桥墩截面的弯矩和曲率分别增大1.0%和1.8%，这说明地震激励的能量结构由桩基向桥墩发生了转移，使得桩基处于弹性阶段。在TCU115地震波作用下，桥墩和桩基的最大反应曲率明显大于其他2种地震波的最大反应曲率。

为了进一步研究不同桩基配筋率对结构地震反应的影响，选取A1，B1，C1三组数值模型对比研究桩基配筋率对桥梁结构塑性区开展的影响，由于篇幅所限，本文中选取的这3组数值模型在T1Ⅱ3地震波作用下的弯矩曲率滞回曲线见图6，7。

由图6，7可以看出，T1Ⅱ3地震波作用下，随着桩基配筋率的增大，桥墩截面的弯曲曲率滞回曲线呈增大趋势，表明剪力及钢筋粘结滑移的影响较小，桥墩的变形和耗能能力增强，而桩基截面的弯矩曲率滞回曲线呈减小趋势，剪力及钢筋粘结滑移的影响更为显著，桩基受到的地震激励较小。

由此可见，配筋率对群桩桥墩结构的反应曲率有较大影响，在不同类型地震波作用下，桥墩底部反应最大曲率主要出现在由配筋率最低的桩基、桥墩组合成的模型。随着桩基配筋率的增加，桥墩底部的最大反应曲率也增加，结构的塑性开展开始向桥表3地震波作用下的结构内力响应最大值

墩转移。而在相同配筋率的情况下，TCU115地震波对桥墩底部最大曲率的影响最为显著，T1Ⅱ3地震波次之，T2Ⅱ3地震波对结构动力响应的影响最小。因此，在地震易发区域的桥梁抗震设计中，应适当提高桥梁的桩墩配筋率比来提高桥梁墩柱的耗能能力，以减小桩基受到的地震激励。

3.3结构塑性区开展程度分析

强震作用下，群桩基础达到屈服，临近破坏，变换桥墩和桩基截面配筋率对桥梁抗震性能的影响较大，且在不同类型地震波作用下，桩基、桥墩的塑性区开展程度有所不同。为了研究桩基配筋率和桥墩配筋率对桩基础桥墩结构塑性区长度的影响，本文中根据数值模拟计算结果和式（10），（11）计算出具有代表性的桩基和桥墩结构的最大反应塑性率和容许塑性率。图8，9分别为桥梁结构在TCU115地震波作用下的最大反应塑性率和容许塑性率沿结构高度变化的对比。

图8A1，B1，C1模型在TCU115地震波作用下的

结构塑性率分布

Fig.8Plastic Ratio Distributions of Structure for Models

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

结构塑性率分布

Fig.9Plastic Ratio Distributions of Structure for Models

A1，A2，A3 Under TCU115 Seismic Waves从图8可以看出，在TCU115地震波作用下，A1数值模型在桥墩高度4.808 m处最大反应曲率达到屈服曲率，开始出现屈服，屈服程度随桥墩高度的减小而逐渐增大，在桥墩底部达到最大，塑性区长度为4.808 m，而桩基塑性区长度为0.577 m；当桩基配筋率增加14.78%时，即B1数值模型，桥墩的塑性区长度增加至4.813 m，而桩基的塑性区长度减小至0.245 m；当桩基配筋率增加至1.707%时，即C1数值模型，桩基将处于弹性阶段，而桥墩塑性区长度增加至4.816 m，随着桩基配筋率的增大，桩基塑性区长度呈减小趋势，桥墩塑性区开展程度呈增大趋势，但这种桥墩塑性变化趋势并不明显。从图9可以看出，随着桥墩配筋率的增加，桥墩塑性区开展程度呈减小趋势，而桩基的塑性区长度呈增大趋势。当桥墩配筋率为1.141%时，即A2数值模型，桥墩的塑性区长度最大值为4.202 m，桩基的塑性区长度为0.615 m；当桥墩配筋率增加17.88%时，即A3数值模型，桥墩结构的塑性区长度增加0.83%，桩基的塑性区长度增加4.72%。

由此可见，随着桩基配筋率的增加，桩基与桥墩塑性区的开展程度呈相反趋势，塑性区开展有向桥墩转移的趋势，桥墩承受主要的地震动。随着桥墩配筋率的改变，其对桥墩塑性区的影响程度较桩基的影响大，这说明桩基配筋率的改变对桥梁结构的塑性区影响程度没有桥墩配筋率的影响程度大，因此在一般桥梁抗震设计中，应把桥墩配筋率作为桥梁结构抗震性能的主控因素，而把桩基配筋率作为桩基抗震性能的主要因素。

此外，为了探讨桩墩配筋率比对桥梁结构塑性区开展程度的影响，根据数值计算结果和式（10）可以计算出在T1Ⅱ3地震波作用下不同桩墩配筋率比的桩基反应塑性率和桥墩反应塑性率，如图10，11所示。

图10桩基反应塑性率

Fig.10Response Plastic Ratios of Pile Foundation图11桥墩反应塑性率

Fig.11Response Plastic Ratios of Pier从图10，11可以看出，随着桩墩配筋率比的增加，桩基的反应塑性率呈减少趋势，而桥墩反应塑性率呈增大趋势，这说明在地震作用下，随着桩墩配筋率比的增大，桩基承受的地震动逐渐减小，而桥墩承受的地震动逐渐增加，桥墩成了主要的能量耗散构件，塑性区开展由桩基向桥墩发生了转移。由此可见，桩墩配筋率比对桥梁结构的塑性区开展有重要影响。在地震中桩基若出现屈服，即使桥墩损伤轻微，桥梁也基本没有修复的可能。若当桩墩配筋率比为接近1时，桥墩的曲率需求系数为6.38，而桩基的曲率需求系数为1.72，均小于构件容许塑性率，桥梁结构处于安全状态。因此在一般桥梁抗震设计中，应合理控制桩墩配筋率比，使结构的塑性破坏发生在易于修复的部位，尽量使桥梁墩柱成为主要的能量耗散构件。4结语

（1）随着桩墩配筋率比的逐步增大，桩基的反应塑性率呈减小趋势，桥墩的反应塑性率呈增大趋势，呈现出“墩铰”大于“桩铰”的趋势，桥墩成为主要的能量耗散构件，这表明桩墩配筋率比是影响桥梁结构塑性区开展程度的主要因素。因此在一般桩墩结构抗震设计中，应合理地控制桩墩配筋率比值。当桩墩配筋率比值接近1时，桥墩和桩基的塑性开展程度趋于理想状态，即使桥梁受到损伤，对其进行检查与修复也很方便。

（2）随着桩基配筋率的增加，桥墩的塑性区开展程度呈增大趋势，但这种趋势并不明显，而桥墩配筋率的改变对桩基塑性区长度产生相对较大的影响。在一般桥梁抗震设计中，应把桥墩配筋率作为桥梁结构抗震性能的主控因素，而把桩基配筋率作为桩基础抗震性能的主要因素。

（3）不同类型的地震波对桥梁结构的影响不同。对于本文中计算连续桥梁模型而言，长周期地震波对结构的响应影响最大，内陆直下型地震波次之，板块边界型地震波最小。此外，结构的反应塑性率最大值分别出现在不同地震波作用下，在进行桥梁抗震设计时应予以综合评价分析。参考文献：

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第8篇：公路抗震设计细则范文

摘 要：本文介绍了“5.12”汶川地震灾区部分市政道桥设施的典型损毁情况，并对损毁原因做了认真的分析，希望能为今后地震区市政道桥设施的设计提供一些有益的参考建议。

关键词：“5.12”汶川地震，道桥损毁

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”汶川地震及其引发的各种次生灾害给灾区市政道桥设施造成了严重损坏，据四川省建设厅统计：39个极重灾区和重灾区县（市、区）受损道路长2034km，桥梁408座，与市政道路配套的供水管道受损2471km，排水管道（污水）765km，燃气管道2409km。

据《汶川地震灾区市政公用基础设施重建规划》测算，恢复重建市政道桥设施需投资223.67亿元（不含乡镇），配套供水管道需投资32.79亿元，排水管道需投资31.37亿元，燃气管道52.85亿元（含场站建设）。

2.道路桥梁损坏的主要类型

根据灾后检测调查，除了位于震中的北川、汶川、青川县城及映秀、汉旺、虹口、漩口等乡镇外，灾区城镇市政道桥交通设施受损破坏程度比公路要低很多，其主要表现类型为：

1﹑道路整体损毁：大面积山体崩塌、滑坡将道路桥梁整体掩埋、外推、淹没或冲毁，致使路段整体被摧毁，阻路现象尤为突出。此种类型主要发生在北川、汶川、青川县城及映秀、汉旺、虹口、漩口等乡镇的城镇道路及极重灾区县城对外交通通道上。

2﹑路基沉陷与开裂：处于沿溪（河）线处的道路，因地震的强烈纵横波使路基向河流方向滑移，造成路基沉陷、开裂及严重变形，此类现象比较常见。

3﹑路面损毁：地震引起山体上松散的岩体崩塌滚落，导致路面被砸出大大小小的坑槽，落实较大时，起水泥砼路面断板，此类现象多在城镇对外交通通道上。

4﹑路基淘空：沿江（河）修建道路靠河一侧，支挡结构物被毁，路基失去侧向约束而向河道方向滑移，造成填方路基被淘空。

5﹑路基边坡垮塌：强烈地震造成挖方边坡失稳坍塌，路基路面被埋，此类现象多为发生在片区之间连接通道。

6﹑桥梁结构性垮塌破坏：地震引起桥梁变形骤增较大，超出原设计控制范围，从而导致桥梁结构性破坏直接垮塌，如小渔洞大桥、百花大桥、南坝大桥等。

7﹑桥梁构造性破坏：主要是支座、伸缩缝、防震挡块、桥面系及局部承压构件（牛腿）、拱圈的开裂、位移、砼碎裂，如青城大桥、通济大桥、绵阳机场高架桥、绵竹回澜桥等。

8﹑交通管理设施与服务设施建构筑物因地震引起垮塌破坏，如崇州客运站、都江堰客运站等。

震后的小渔洞大桥

震后的百花大桥

震后的小渔洞大桥拱脚破坏

震后的小渔洞大桥引道破坏

3.震损的主要特征

对灾后进行的检测调查资料分析，可以总结出市政道桥受损具有的主要共性特征有：

1﹑同一地区高等级道路桥梁受损程度相对较低；

2﹑上承式实腹拱桥受损程度比其它桥型相对较轻，基本上没有发生毁坏性破坏；

3﹑圆形、方形等规则形状的构筑物破坏程度较低，因其结构重心与几何形心相吻合，抗震性能较好；

4﹑采取圬工支挡结构的路段，其破坏程度远低于未作支挡或简易支挡的路段；

5﹑人行天桥比车行桥梁受损影响相对要大，主要原因是其刚度偏小，构件形状不规则，变形受阻；

6﹑地道（隧道）结构受损轻微（仅在洞口出现崩塌、落石），灾后都能正常使用；

7﹑钢结构因其延性较好、抗震能力强，损毁情况较少（包括吊桥）；

8﹑地震波传递方向（水平）与结构破坏程度有很大关联性。

4.恢复重建技术对策

自然灾害是不以人们的意志为转移的，地震灾害无法抗拒也还无法精确预测预报。本次“5.12”汶川地震震级之高、破坏力之大也是千年不遇的，据测定，其释放能量相当于二战末期美国投放在日本广岛原子弹的1000倍。但是，从工程技术角度而言，作为设计施工建设管理者，应从中总结经验，吸取教训，在灾后恢复重建中采取有效的工程技术措施，有效提高城镇基础设施的抗震减灾能力。城镇市政道桥设施恢复建设应对以下几个方面予以重视：

1﹑增强“地质定线”意识，重视场区内局部地质调查分析工作。道路设计选线阶段，除了“功能定线、环境定线”之外，应该同时进行“地质定线”，即以沿线地质灾害影响分析优选确定道路线形方案；一旦线形方案确定之后，应对桥涵、地道、高填方高边坡路段进行深入细致的地质勘察调查研究工作，掌握尽量详尽可靠的基础资料，对邻近地震活动带和地形、地貌变化较大地段尤其应注意局部地质条件的差异性分析论证，采取必要的工程措施，避免潜在的地质病害威胁影响。

2﹑桥涵地道等建构物的方案选型，应注重其抗灾害性能分析论证。作为城镇道路网上重要的桥涵、地道工程，其首要是交通安全的功能需要，其次才是城市环境景观需要，应以功能为主兼顾环境景观效果。因此，须对结构方案的抗震抗灾性能进行分析论证并作为确定方案的重要指标之一。结构受力体系应简洁明了、构件材质应均匀一致、轮廓尺寸形状规则、结构重心与几何形心尽量重和，以提高其抗震性能。

3﹑道路建设配套的地下管线尤其是管径较大的排水、电力管沟，应与道路桥涵恢复重建同步实施，对其管材选用及管道回填压实质量控制应予加强，以免管线受损破坏漏气、漏水导致交通中断。若有条件，可采用地下综合管沟（共同沟）方式敷设地下管线，既提高运营安全可靠度，也便于日常维护检修。

4﹑道路恢复重建中，对外交通出入口（与国道、省道相连接）及学校、医院、防疫、消防、战略物资储备点等重要设施与城市主干道相连接的通道设置，应满足总体规划与专项规划的设置要求，提高其安全可靠性，保证突发事件或自然灾害发生时的道路畅通。

5﹑既有道路桥涵构筑物应进行可靠的检测评估，据此确定必要的改建、扩建、加固方案，以便充分利用原有设施。如道路改扩建时，应尽量利用原路面结构层作为路基（路床），避免过度挖除形成新的建筑垃圾；桥涵加固改建（重建）时，应对原桥存在病害、病因进行深入分析，采取有针对性的的工程技术方案，其标准亦应按原桥设计标准执行；拆除重建时，按新标准及规划确定的规模进行实施建设。

6﹑桥涵、地道构筑物设计中，应注重细节构造处理措施的完善优化，如支座、伸缩缝、防撞护拦、防震挡块、减震设施、支点处局部抗剪切设施等，应充分考虑最不利条件的受力变形需要，避免灾害发生时引发的二次事故。

7﹑严格执行《公路工程抗震设计规范》、《公路桥梁抗震设计细则》、《城市桥梁抗震设计规范》等技术规范，合理确定抗震设防等级标准，有针对性地完善相应抗震设防措施。我国地震烈度区划是以县（区、市）为单位，由于地域辽阔，同一县城不同地段的地质构造会有较大差异，应根据工程项目所在地的地质实际情况、桥梁规模及重要性要求分析确定切合实际的地震设防等级、标准、参数，按照规范要求进行设计复核，采取行之有效的防震技术措施，如加大墩柱配筋率、加大防震挡块结构尺寸与刚度、慎用牛腿支撑受力（不得已使用牛腿应加强防落梁措施）、高墩柱重视系梁设置、简支梁梁端设置减震缓冲橡胶垫块、多跨连续桥梁根据墩高不同采用不同断面尺寸以适应水平变形受力等。灾后调研报告表明：部份桥梁破坏原因与设计阶段忽视抗震设防要求，构造处理不当有较大的关联性。

8﹑尽量利用建筑垃圾。震灾产生的大量建筑垃圾，经筛分处理之后，可作为路基填料或路面结构层骨料。道路恢复重建中应按照《地震灾区建筑垃圾处理技术导则》要求，经试验、分析论证后，最大限度地利用建筑垃圾，减少环境污染。高填方路段可以酌情推广使用。

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第9篇：公路抗震设计细则范文

关键词：桥梁；设计；预制小箱梁；现浇连续箱梁；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

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1. 概述

深圳市恒心路工程南起盐田港明珠大道，向北穿越梧桐山，经西坑村片区、塘坑水库群、横岗街道中心，下穿水官高速、机荷高速、厦深铁路、博深高速后，顺接平湖凤凰大道，终点与凤平大道衔接，全长19.15 km。

本项目为城市Ⅰ级主干道，设计车速50km/h，桥梁设计荷载为公路-Ⅰ级，左、右分幅设计。沿线新建桥梁八座，具体设置情况见表1。

表1桥梁设置一览表

2. 设计原则

桥梁设计遵循“技术先进、安全可靠、使用耐久、经济合理”的原则，按照“安全、适用、经济、美观和有利环保”的要求进行设计。桥型选择尽量采用标准化装配式结构，尽量采用机械化和工厂化施工，节约投资，便于养护和构件的更换。

1）总体设计应满足地方交通及城市规划的要求。

2）在没有特殊要求的前提下，在满足功能的基础上，选择结构受力明确、外形简洁、便于施工的桥型，提高行车的舒适性，体现出“以人为本”的设计理念。

3）对无水文及通航要求的一般性桥梁，应根据桥位处的自然环境和地形条件，合理布设桥孔，与自然景观融为一体，体现“尊重自然、保护环境”的设计理念。

4）桥型方案的选择应充分考虑我国施工技术水平和施工单位能力，实现标准化、装配化乃至工厂化生产。

5）桥型方案设计应考虑结构耐久性和运营费用，合理选用桥面附属设施，满足行车平顺、舒适的要求，方便养护，使费用达到最省，体现 “全寿命周期成本”的理念。

6）因地制宜，根据地质条件，选择合理的基础形式，确保基础支承于完整、稳定的地基之上。

7）认真考虑对山区生态景观、环境的影响，满足可持续发展的要求。环境敏感地区的桥梁应增设各种措施，减少对环境的污染。

8）上跨铁路及水源保护区时，加设防抛网，设置双层防撞护栏，将桥面雨水引出水源保护区范围。

3. 桥梁设计

3.1 上部结构

本项目桥梁跨径基本上以30m为主，桥位大部分位于直线段上，仅有少部分位于大半径曲线上。因此，除跨平盐铁路采用钢箱梁、跨平大路采用现浇连续箱梁外，其余均采用预制小箱梁。横断面图见图1。

图1桥梁横断面图

1）预制小箱梁特点

预制小箱梁具有造价省、施工方便的特点，其造价低于现浇连续箱梁，是中等跨径桥梁常用的上部结构。桥型美观，结构受力性能好，行车舒适性好，无需大量支架，造价较低，后期养护工作量小。在桥头路基预制小箱梁，采用架桥机安装，将工作面移至桥上，可减小对环境的影响。当弯桥的弯曲程度较小时，可采取弯桥直做的方式，以翼缘板宽度来调整平面线形，可减少曲梁的弯扭作用，弥补弯桥在受力和施工上的不足；通过加强横向联系，可提高结构的整体性。

2）现浇连续箱梁特点

现浇连续箱梁采用满堂支架施工，支架工程量大，跨河桥会影响通航与排洪，支架安全性较难保证；施工周期长，费用高，要有较大的施工场地，管理复杂。一般适用于地形平坦、中等跨径且墩高不大、桥孔不多的桥梁；或弯曲程度较大的弯桥、变宽桥以及预制场地选择困难的桥梁。

3）预制小箱梁的结构连续与桥面连续

为提高桥梁整体性及行车舒适性，预制小箱梁在桥墩位置采用桥面连续或结构连续形式。结构连续是预制梁在临时支座上安装就位后，通过现浇接头转换为连续结构，并在梁顶设置钢束来抵抗体系转换后引起的负弯矩；桥面连续则是在预制梁安装完成后，在支座处桥面板布设现浇钢筋网，以加强梁端接缝处的连续性，不改变简支结构、不进行体系转换。两者比较见表2。

表2桥面连续与结构连续比较表

本着“全寿命周期成本”理念，考虑行车舒适性及后期养护，本项目预制小箱梁采用结构连续形式。

3.2 下部结构

本项目桥墩形式基本上以柱式墩为主。柱式墩是目前被广泛采用的桥墩形式，其自重轻，结构稳定性好，施工方便、快捷，外观轻颖美观，桥墩布设灵活性大，可适应不同类型的基础。大部分桥梁位于地形较为平坦的区域，基岩埋置比较深，采用钻孔灌注桩基础；仅有小部分桥梁位于山脚区域，地势起伏不大，基岩埋置较浅，采用明挖扩大基础。

4. 施工方案

4.1 预制连续小箱梁

1）预制主梁，待砼达到设计强度后张拉正弯矩区钢束，压浆并清理通气孔；浇筑桥墩，组装架桥机；安装临时、永久支座，按对称、均衡原则架设主梁。

2）连接横隔板及翼板间横向湿接缝钢筋，浇筑砼。

3）布设连续接头钢筋及顶板束，浇筑砼，待砼达到设计强度后张拉负弯矩钢束。

4）连接顶板束槽口钢筋，布设整体化层钢筋网及墩顶加强钢筋，浇筑桥面砼。从一联内边墩开始对称拆除临时支座，同一墩位由中间向两边拆除，形成连续梁体系。

5）施工桥面附属设施。

4.2 现浇连续箱梁

现浇连续箱梁采用满堂支架施工，每次应搭起整孔支架，同时应严格控制支架沉降。浇筑砼前应对支架进行预压，以减少非弹性变形并确保支架的承载能力，预压时间不得小于3天，预压重量不得小于箱梁自重，待浇筑腹板砼时开始逐步减压。当采用落地支架时，应在搭架前对地基进行严格处理。

现浇连续箱梁顶、底板采用分层浇筑时，分层面宜选择在腹板高度的1/3~2/3之间。一个施工段内梁段较长时，可再分段浇筑，以减少因顶、底板砼龄期差别而产生的收缩裂缝。一个施工段内再分段浇筑砼时，施工缝应选在离支点L/5~L/4之间。

5. 抗震设计

根据《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008），本项目桥梁抗震设防类别为B类，抗震设防措施等级为8度。为此采取以下抗震措施：

1）墩台的柱身和桩基础均采用螺旋箍筋，其接头采用焊接，局部箍筋间距加密。

2）为防止落梁，墩台帽梁两侧设置抗震挡块，并按要求加宽帽梁尺寸（满足a≥70+0.5L），使支座离帽梁边缘有一定距离；梁体两侧设置橡胶缓冲装置；在梁与梁之间、梁与墩台之间设置弹性挡块缓冲设施，并将墩台处的防震挡块尺寸加大；连续梁墩顶设置抗震销钉或限位块以保证结构的抗震稳定性。

3）加强结构抗剪设计，增强结构构造配筋。

4）加强预制小箱梁梁片之间的横向连接（尤其是边梁与次边梁的连接），以提高上部结构的整体性。

5）高度大于5m的柱式桥墩设置横系梁。

6. 耐久性设计

本项目环境类别为Ⅰ类，结合工程结构特点，并参考《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07-01-2006）的规定，采用如下防腐措施：

6.1 基本措施

1）适当提高砼强度等级

为确保桥梁的耐久性，对上、下部主要结构的砼强度等级综合考虑如下：

桩基、承台、墩柱－C30；帽梁－C40；主梁－C50。

2）合理设置钢筋保护层厚度

根据工程所处的腐蚀环境、各部位的受力特点和设计使用年限，不同部位砼的主筋保护层厚度见表3。

表3结构主筋保护层厚度要求

6.2 附加措施

对于桥位处地下水有中腐蚀性的桥梁，在设计桩基础和承台时，考虑在砼内掺加渗入性阻锈剂。

7. 结语

本文结合恒心路桥梁设计，从桥梁结构选型、施工方案、桥梁抗震及耐久性设计方面，简要阐述了一下自己的设计思路及体会，以期能给相似项目提供一些参考。文中不当之处，敬请同行和专家指正。

参考文献：

［1］深圳市恒心路工程方案、初步设计，中国华西工程设计建设有限公司。

［2］公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)，人民交通出版社。

［3］公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范(JTG/T B07-01-2006)，人民交通出版社。