第六讲 抗震设计

桥梁抗风与抗震李宏伟E-mail：zjulhw@163.com塔里木大学水建学院土木系第六讲抗震设计方法地震力计算方法延性设计延性抗震设计方法钢筋混凝土墩柱的构造设计地震力计算方法

静力法假定结构物与地震具有相同振动，将地震产生惯性力视作静力作用于结构上；静力法忽略结构的动力特性。

动力反应谱法一组具有相同阻尼、不同自振周期单质点体系，在某一地震动时程作用下的最大反应，为该地震动的反应谱。反应谱分为加速度反应谱、速度反应谱和位移反应谱；同时考虑了地面运动和结构的动力特性；局限性准动力理论（静力）、持续时间对结构破坏影响、笼统给出结构最大地震反应地震力计算方法

地震力计算方法延性设计

延性表示结构超过弹性阶段后的变形能力；延性指标：曲率、位移；延性计算：曲率和位移计算；

延性意义惯性力超过结构刚度；损坏：超出结构极限变形；倒塌：超出结构滞回延性；能量：地震输入总能量=结构动能+弹性应变能+阻尼耗能+滞回耗能；缺陷：出现一定程度损坏为代价；延性抗震设计方法

延性设计反法延性需求(DuctilityDemand)：弹塑性动力时程分析；延性能力(DuctilityCapacity)：不发生脆性的破坏模式；

能力设计方法基本原理：

在结构体系中的延性构件和能力保护构件（脆性构件以及不希望发生非弹性变形的构件，统称为能力保护构件）之间建立强度安全等级差异，以确保结构不会发生脆性的破坏模式。延性抗震设计方法塑性变形能力延性抗震设计方法延性抗震设计方法

延性设计步骤潜在塑性铰的确定；通过强度安全系数避免破坏；对于脆性构件或不希望出现塑性铰的构件，确保其强度安全等级高于包含塑性铰的构件；

塑性铰位置应使结构获得最优的耗能；头重脚轻：主要集中在上部结构质量中心，并由下部结构承受；延性抗震设计方法延性抗震设计方法

延性构件设计规则桥梁：实际结构的地震反应可以近似简化为单自由度系统进行分析的桥梁；非规则桥梁：安装隔振支座和阻尼器的桥梁；延性结构：完全延性结构、有限延性结构、完全弹性结构；普通公路桥：采用完全延性结构类型进行抗震设计；重要桥梁：采用有限延性结构型式，获得最佳的抗震性能；关键性桥梁：采用完全弹性结构型式进行抗震设计；延性抗震设计方法延性抗震设计方法

延性构件的设计地震力地震力折减系数R：强振动激起的单自由度系统的最大地震惯性力FE与相应的延性系统的屈服力Fy之比，即R=

FE/

Fy。规范：等位移准则（长周期结构）和等能量准则（中等周期结构）；等位移准则等能量准则延性抗震设计方法延性抗震设计方法延性抗震设计方法延性类型完全延性结构有限延性结构完全弹性结构延性构件抗弯强度验算

按承载力极限状态法，进行临界界面的抗弯强度验算。延性构件抗剪强度验算

为了保证桥墩在强震作用下不发生脆性的剪切破坏，确保桥墩能按预期的弯曲延性形式反应。延性桥墩抗剪验算过程计算塑性铰区截面的名义抗弯强度；计算桥墩塑性铰区截面的超强弯矩；确定桥墩的设计剪力；按规范规定的抗剪强度计算公式，对延性桥墩进行抗剪强度验算；延性构件的延性设计；（桥墩中塑性铰的塑性转动能力）延性能力保护设计（强度设计过程）盖梁设计（强度验算）；支座设计（超强弯矩计算）；基础设计（设计荷载效应进行强度验算）；延性抗震设计方法钢筋混凝土墩柱的延性设计

桥墩延性设计目的：根据结构预期的位移延性水平，确定桥墩塑性铰区范围内所需要的约束箍筋用量，以及约束箍筋的配置方案；横向箍筋作用

有效限制混凝土的横向膨胀，维持核心混凝土的完整，提高核心混凝土的极限压应力，并阻止纵向受压钢筋出现屈曲。钢筋混凝土墩柱的延性设计横向箍筋作用提供斜截面的抗剪能力；约束核心混凝土，大大提高混凝土的极限压应变；阻止纵向受压钢筋过早屈曲；钢筋混凝土墩柱延性的影响因素轴压比；箍筋用量；箍筋形状；混凝土强度；保护层厚度；纵向钢筋；截面形式；钢筋混凝土墩柱的延性设计钢筋混凝土墩柱的延性设计延性指标计算约束混凝土的应力-应变关系；钢筋应力-应变关系；截面的弯矩-曲率分析；构造设计横向箍筋配置

约束塑性铰区混凝土，提供