抗震中文版抗8-典尚设计

1、8 章 减震设一般是否采用减震设计必须从平时和 时两方面来研究7.6 节规定的土质常数在抗震下部结构的柔性大、原来固有周期长的的 时支座产生负反得到提高和 力的分散为重点，不谋求过度的长周期化。结构 时位移的增大不会给桥的性能带来坏影响。另外，采用有周期的 2 倍以上。解说在以前的抗震设计篇(平成 2 年 2 月)中，作为“期待减低地采用减震设计的结构物的抗震设计，因定义方法不同包含的范很广，在此以同时满足以下 3 个条件的情况为对在此，以采用满足上述3条件的隔震器与阻尼器为一体的橡胶上述以外，还有活动控制(active control)、半活动控制等各种各样的新技术正在开发，关于这些，将在第

2、 14 章中论及。根据桥的结构条件、基础周围的地基条件等，有适合减震设计的情况也有不适合的情况。基础周围地基的时稳定性会给桥的抗震性带来很大影响。减震设计是使上部结构与下部结构间或者基础与桥墩墩身间柔性地结合，因两者间容易产生相对位移，以此谋求减低作用于桥的 力。为此，在到基础周围地基在时会变成不稳定这一情况第77.6节中规定的土质常数在抗震设计上为零的土层时不采用减震设计。长的桥，本来下部结构在时的位移就容易变大、且因长周期化造期长的桥，是指一般假定支撑条件完全固定的时保有水平抗力法中采用的固有周期在1.0以上的桥。而且，采用减震设计必须十分注意不要引起地基与桥的。再者，在减震支座处于受到负

3、反力的状态受到水平方向的力时，支座的断裂强度、能量吸收性能等动地基坚固、基础周围地基在时稳下部结构的刚性高、桥的固有周多跨这些都是通过桥的长周期化容易期待减低作用于桥的力的条的位移，同时能够比采用一般的橡胶支座更加减低梁所产生的位移。相简支梁桥减震设计的效果一般不明显。减震设计是谋求通过固有周期的增大和衰减性能的提高来减低惯性力。在国外，也有以相当短的固有周期来减低设计力的例子，但在我国地基条件一般为软质，而且发生长周期动的成分占优的规模大的等条件，对用于时保有水平抗力法的类型 I的设计水平力系数，反比于固有周期的2/3次方、开始下降的固有周期，对I定为1.4II地基1.6III类地2.0力减

4、少，但上部结构的时位移增大。因此，试图通过长周期化来时，须充分注意要把上部结构的时位移的增大控制在设计上容许的范围之内，切不可过度长周期桥的固有周期，采用减震支座时原则上取不采用减震支座的2倍以上。这是因为，如果上部结构的固有周期与下部结构的固有桥产生的位移主要集中于减震支座。相反，采用减震支座时的桥的固有周期比不采用减震支座时的桥的固有周期的2倍更短，变形就有可能不集中于减震支座而集中于下部结构。如果这样，减震支座就不能有效地发挥作用，因此设计上必须避免这种情况发生。在此，所谓不采用减震支座时的桥的固有周期是把所有支座都看作固定支座时的固有周期。采用减震支座时的固有周期定为2倍以上是对由时保

5、有水平抗力法进行的抗震设计而言，对由系数法进行的抗震设计可以不必满足这一条件。在动的持续期内稳定地发挥作用梁之间等主要结构物间就会出现空隙的问题。减震设计中，以支座产生的与8.4.3规定的减震支座的设计位移相当的位移为前提，梁要能够允许仅此程度的位移。因此，原则上最好在梁端设置8.7.2会成为过大的结构，有时就会产生管理、行走性能、振动及噪音1) 尽量不设置一个桥墩支撑两个上部结构的这样的桥2) 和桥台即使产生大的变形，采用能吸收变形的伸缩装置和桥台，要力求在时具有实质的空隙。其次，在一个桥墩上设置两个上部结构的时，为了不使梁端部的两个设计振动单元的相互产生坏影响，必须注意不要使两减震45系采

6、用减震设计时的落梁防止系统除了遵照第 13 8.7(4) 以分散减低基于 8.3 解说规定减震设计应合并使用系数法和时保有水平抗力法进行。但是减震支座的设计要以时保有水平抗力法进行。这是因为，减震桥中，减震支座是在期望减低力方面特别重要的结构要素，在大部分情况下支座特性由时保有水平抗力法所决定。8.2.1减震设计的流中反映出解析结果。而且，在进行动态解析时，遵照第6的规定，如设计中设想的，减震支座提高其次，一般地在减震桥的情况，以减震支座的变形为中心的 1 8.2.1 减震设计的采用减震设计时，除了考虑第 13 章规定的落梁还要考虑减震桥的振动特性，遵照8.7的规定，要对结构进行研究(4) 也

7、要考虑使用减震支座仅作为时水平力分散支座的情况。不进行减震设计时，使桥的固有周期长周期化，作为减震支座，不能 节规定的减震桥的衰减常数的设计水平力系数的规定算系数法中采用的设计水力系数kh按照4.1时保有水平抗力法中采用的等力系根据式(8.3.1)算出。但是，根据式(8.3.1)算出的值不能低于 3.5节规定的地区修正系数cz 的乘积，而根据式(8.3.2)算出值，对于时保有水平抗力法III动0.30.6k2m khcm cE式中时保有水平抗力法中采用的减震桥的等效水平震力系数(取小数点后两khcm：应时保有水平抗力法的减震桥的设计水力系数(取小数点时保有水平抗力法中采用的设计水平数，遵照 5

8、.3.2 节的规定。力cE8.6 节的规定算出的减震桥的衰减h的正系数，取表-8.3.1 的值m： 采用减震设计时的桥墩的容许8.3 用于减震设计的设计水表-8.3.1 基于减震桥的衰减常数h的修正系h0.1 h0.12 hh (3) m =式中m：为了算出采用减震设计时的桥墩的容许塑性率的安全系数：算出桥墩的容许塑性率时的安全系数，对于钢筋混凝土桥墩及充填混凝土的钢制桥墩，分别根据9.210.2节的规定。解说规定了用于系数法的设计水平力系数。由系数法进行减震设计不进行基于(2)项规定的桥的衰减常数h的修正。其理由为，在减震设计中，把握受到强动时的振动特性很重要，基于在这种条件下的减震桥的振动

9、特性来减低力是用根据时保有水平抗力法的抗震设计进行的。在设计振动单元中，地基种类变化时的处理按照 3.3.3 节的规定进行。根据 5.3 节的规定规定了用于时保有水平抗力法的等效 水平力系数 khem。等效水平力系数 khem，依据桥墩的容许塑性率，以每个用于 5.3.2 节规定的时保有水平抗力法的 I 类及 II 类的设 计水平力系数 khcm 求出。在算出设计水平力系数 khcm时，要考虑基于减震桥的衰减常数 h的修正系数 cE，而修正系数 cE 则根据8.6的规定算出的减震桥的衰减常数h ，由表-8.3.1出。的等效水平力系数的处理遵照 3.3.3 节的规定。使用这样求出的等效水平力系数

10、，依照5.1节的规定，以1在此，时保有水平抗力法中采用的减震桥的等效水平力系数的下限值之所以取0.4cZ 是因为考虑到如5.3.2解说所示那样因长周期化而使等效水平力系数不要变得过小。在算出桥墩的容许塑性率时，之所以采用式(8.3.3)的安全减震设计(1)(1) 8.3(2)遵照 12.2 须控制在 8.4.3 节规定的减震支座的设计位移的10%(2) 8.68.3(2)解说据 8.6 节的规定求出桥的衰减常数或者根据 8.3(2)节的规定求出用于减震设计的等效水平力系数。这样一系列解析的结果，规定减震合理的。因此，为了使等效刚性的差异不对固有周期和时的响应减震支座安全性的判减震支座的设计，对

11、于与减震支座的设计，对于与 8.3(2)以安全系数所得值以下。在此，安全系数设为 1.2(3) 构部分的抗力必须在采用等效水平上力系数算出的惯性力以解说应该规定根据时保有水平抗力法的抗震设计中减震支座的安全性判定标准。减震支座的容许剪应变在根据时保有水平抗力法要在容许值以内，对此应该进行校核。橡胶的断裂应变可参8.4.1具有极大剪切弹性模量的橡胶。另外，采用进行特殊配合比设计的橡胶材料时，必须由材料试验来决定物理常数。8.4.1 弹性橡胶的物理常数参 下部结构部分的安全性也要校核。遵照 12.3 节的规定，对与时保有 水平抗力法中采用的减震桥的等效水平力系数khem 相当的惯性力，要控制这些构

12、件（的屈服强度）在材料的屈服强度以内。这些构件的 抗力从容许应力算出，可考虑 1.5 的加成系数。减震支座的设uBeuBe uB 分别由式ukK系数法的情况B BKB的情况减震支座的有效设计位移减震支座的设计位移8.3khem：8.3 节规定时保有水平抗力法中采用的等效水KKB： 为求 uB 的减震支座的等效刚性WU： 减震支座所分担水平力的上部结构部分的重量cB解说设计，必须假定减震支座产生的位移。在根据系数法的设计中，与8.3(1)节规定的设计水平力系数相当的惯性力作用时减震装置产生的位移设为减震装置的设计位移 uB，在根据时保有水平抗力法的设计中，把与8.3(2)节规定的等效水平力系数相

13、当的惯性力作用时减震支座产生的位移设定为减震装置的设计位移 uB。时减震支座产生的位移的时间的变化根据动的特性而变当的值比与减震支座产生的最大位移相当的值更为重要，称此为减震支座的有效设计位移，规定如式(8.4.1)。之所以把表示惯性力的非恒定性的修正系数 cB 定为 0.7，是因为，为了以等效线性化法表示桥的70%这一程度的响应位移相当的减震支座的等效刚性KB及等效衰减常数hB是适当的减震支座的等效刚性及等效衰减常减震支座的等效刚性及等效衰减常数原则上由式(8.4.3减震支座的等效刚性及等效衰减常数原则上由式(8.4.3KB F(uBe) F(uBehB KBhB：UBe8.4.3 节规定的

14、减震装置的有效设计位移W8.4.1图-8.4.1 减震支座的等效刚性及等效衰减由减震支座减低力是通过由隔震器的长周期化和由阻尼器的能震支座的水平力与水平位移间的关系一般为非线性，要通过等效线性化法来表示与减震支座的有效设计位移相应的减震支座的刚性及衰减常数。减震的有计位移， 如84.3所定用数法时与采用时水平抗力法时得到的值是不同的。减震支座的等效刚性 KB及减震支座的等效衰减常数hB，对应于减震支座的有效设计位移 uBe，能得到 3 类值。减震支座的非线性性质，如图-解 8.4.1 所示，一般地以双直线型KB Qd uBe (解 2Qd uBe Qd / (K2 K1(解B式中uBe (Qd

15、 uBeK2KB减震支座的等效刚性hB：减震支座的等效衰减常Qd8.4.1所示的减震支座的屈服荷载uBe8.4.3 节规定的减震装置的有效设计位移K1,K2图-解 8.4.1所示的减震支1 次，2次刚性8.4.1 减震支座的滞后特减震支座的动减震支座的等效刚性必须要控制在根据减震支座的等效刚性必须要控制在根据 8.4.4 根据 8.4.4 节的规定算出的值以上进行设计。减震支座的设计必须要做到对通过 8.4.3 减震支座的设计必须要做到在 8.4.3 节规定时(5) 解说规定减震支座的动态特性的指标有等效刚性、等效衰减常常数所决定。在此，减震支座的设计应该做到，与8.4.4规定的地震时保有水平

16、抗力法中采用的减震支座的有效设计位移 uBe 相对应的减震计值在此所谓减震支座的等效刚性以及等效衰减常数，是指由 8.4.3节规定的时保有水平抗力法中采用的减震支座的有效设计位移uBe进行 10 次正负反复加载而求出的等效刚性以及等效衰减常数的平均值。不要使用特性值特散乱、不能得到稳定的滞后曲线的减震支设计要做到减震支座的能量吸收能力对因的能量输入有足够的宽反复加载次数，一般考虑I类设计力时50次，考虑II类地 震力时15次为目标。与的类型相应的反复加载次数还未能完全搞清，但已知一般如 I 类的动那样由平板境界型的大规模引起的地 反复次数多，而由兵库县南部那样的内陆直下型引起的 II 类动反复

17、次数少。考虑到赋予支座充分的稳定性，估计因一次地 震的反复次数对I类动为30次，对II类动为78次这样的 做到在减震支座的设计位移 uB 的范围常保持正值的切线刚度。减震设计必须避免产生给后桥的行驶性带来坏影响的 位移。减震支座回复至原位置的性能可以根据由时保有水平抗力法中使用的减震支座的设计位移自然减震支座后使其 振动时产生的位移uBR来表示。减震支座的残余位移uBR可以8.4.3节规定的时保有水平抗力法中使用的减震支座的设计位移 uB 的 于平时荷载的变动，温度变化等环境变化或者时反复加载等的影响要稳定。关于稳定性，设计上应该考虑的事项有如下由温度变化引起的梁的由活载引起的由蠕变及干燥收缩

18、造成固有周期的计固有周期按照固有周期按照 3.3.2 减震支座作为具有 8.4.4 解说计算固有周期时，把桥模型化为如图-解 8.5.1 所示那样的框架构模型，利用3.3.2解说所示的橡胶支座等的刚性，遵照谋求构的弹性要素进行模型化。减震支座的约束条件原则上如表-解 8.5.1所示。表示减震支座的弹力要素的刚性，应采用8.4.4规定的减震支座的等效刚性 KB。:与重量相当的力作用 O:断面变化的节点WU:上部结构的重量EIU:上部结构的弯曲刚性 WP:桥墩墩身的重量另外，上部结构的惯性力，按照 3.3.1(4)的规定在图-解 8.5.28.5.1 减震支座的约约束约束*约束约束*的条件严格来说

19、为弹性支撑，因对解析结果的影响一般很小，可(a)顺桥(b)横桥 上部减震桥的衰减常数的计减震桥的衰减常数减震桥的衰减常数h原则上由式(8.6.1)KBiuBi 2(hBi hPihKhFiKBi HKK)Bi 2(1 KBi KBiH2 hBi：8.4.4 节规定的第 i hPi： 第 i 个下部结构的衰减常数 hFiiKBi：8.4.4 节规定的第 i KPi： 第 i 个下部结构的等效刚性KKFui： 第 i 个基础的水平弹性常数uBi： 8.4.3 节规定的第 i 个减震支座的设计位移i个基础的旋转弹性常数(tfH： 基脚上面至上部结构的惯性力的作用位置的高度解说减震桥的衰减常数除了考虑

20、由减震支座吸收的衰减能量外还必须在乎不变形，从减震支座、桥墩及基础的特性由能量比例衰减法算出减震桥的衰减常数。衰减常数时，可以遵照 6.2 节的解说。常数可参考6.2 节所示的表-解 6.2.1 的值。采用减震设计时的结构一般解说必须充分注意梁的相对位移。在此在第12章及第13章的规定之外示出在在，原则上要设置充足的空时梁与邻接的梁间不发的空隙由动态解析求出。不能低于由式(8.7.1)得到的值固有周期差比0 T/T1 10.1 T/T1 20.8T/T1 1SBSB uB c u (梁与桥台间(一个桥墩上2 跨的梁间SB8.7.1 所示uB8.4.3 节规定的空隙宽度时保有水平抗力法中使用的桥

21、上或者桥墩上的减震支座的设计位移cB： 不同固有周期差时的空隙量的修正系数，根据邻接2 跨的梁的固有周期差T，取表-8.7.1 表-8.7.1 不同固有周期差时的空隙量的修正系数T=T2-T1,T1,T2分别表示邻接2跨的梁的固有设定 T1T2图-的空减震设计是以上部结构产生与8.4.3规定的减震支座的设计位uB相当的位移为前提的，要是梁端无足够的空隙，梁与桥台或者相邻的梁就有可能发生碰撞。在发生时保有水平抗力法假定的动时，虽然伸缩装置等的损伤，但必须避免梁的位移因碰撞所谓的空隙一般是指顺桥向的空隙。这是因为一般地伸装置要是损伤了就不约束横桥向的位移。但是损伤后在采用约束横桥向梁的位移的伸缩装置和位移限制结构时也必须把在横桥向的空隙计算在内。不过以限制横桥向梁的位移为目的而设置的位移限制结产生的相对位移依各种条件而变化，原