基于性能抗震設計理論的橋梁結構性能量化指標研究.pdf

1、隨著人們對歷次震害的深刻認識，基于性能的抗震設計思想被廣泛認可，對其研究已成為當前地震工程界的熱點。該理論的特點在于以提高結構的抗震性能為目標，要求結構在未來地震作用下具有可預見的抗震性能。我國最新頒布的橋梁抗震規(guī)范中雖有關于性能設計的規(guī)定，但僅僅是從概念意義上的考慮所得，缺乏深入的理論分析和可操作的實施步驟。本文重點對鋼筋混凝土橋墩破壞模式和性能指標的量化進行研究。研究工作主要涉及以下幾個方面：
　　 1.以《公路橋梁抗震設計

2、細則》（簡稱08細則）為基礎，從基于性能抗震設計角度，通過與Eurocode8在抗震設防目標、抗震設防分類、場地類別、反應譜及地震作用、延性抗震構造和保證橋梁整體性連接方面的分析研究，結果表明08細則與Eurocode8在抗震設防目標、抗震設防分類和反應譜方面具有相似性；兩者在地震力折減方面有很大不同；指出08細則存在與性能有關的設計參數(shù)（性能指標）選擇不適當、地震作用水準相對單一和減、隔震、耗能設計難以實際操作及采用不同地震力折減方式

3、的不足。
　　 2.分析鋼筋混凝土橋墩的破壞特點和破壞模式，應用數(shù)理統(tǒng)計方法研究國內外鋼筋混凝土橋墩抗震試驗結果，基于橋墩抗剪需求和能力關系，對混凝土強度、縱筋配筋率、體積配箍率、p1fy/fc’、pvfyv/fc’、軸壓比、剪跨比(a/ho)和箍筋間距與橋墩截面有效高度之比（s/ho）進行雙參數(shù)相關分析和偏相關分析確定各因素與橋墩塑性鉸區(qū)抗剪需求與能力比值的相關程度，提出了彎曲破壞、彎剪破壞和剪切破壞模式的量化方法；鑒于實際工

4、程中彎剪破壞模式難于界定，提出F和S區(qū)破壞模式分類方法，該分類方法與彎曲破壞鋼筋混凝土圓形截面橋墩試驗結果吻合較好。
　　 3.針對08細則中，不倒塌和限制破壞性能水平相對單一問題，結合鋼筋混凝土橋墩的破壞特點和橋梁結構基于性能抗震設計的需要，提出鋼筋混凝土橋墩“五檔”性能水平，從社會經(jīng)濟和震后調查角度，建立了性能水平?jīng)Q策和量化標準；應用數(shù)理統(tǒng)計方法研究國內外彎曲破壞鋼筋混凝土圓形截面橋墩抗震試驗結果，建立了對應于“五檔”性能水

5、平的位移角量化指標，并與新西蘭、日本和美國加州抗震設計規(guī)范中的相關規(guī)定進行比較，表明該量化指標是合理的。
　　 4.針對08細則中，E1和E2地震作用水平的超越概率相差較大的現(xiàn)狀，提出E1'和E2'地震的概念，形成了“四水準”的地震設防；結合橋梁結構的“五檔”性能水平和四個地震作用水平，建立了17個結構抗震性能指標和“四水準”的抗震設防目標，形成了橋梁結構對應于不同抗震設防目標的構件性能水準，完善了橋梁結構基于性能抗震設計方法的