桥梁结构第4章 桥梁结构地震反应的分析方法

② B类：应进行E1地震作用下的抗震分析和抗震验算；并应满 足相关构造和抗震措施的要求；
③ C类：应满足相关构造和抗震措施的要求，不需进行抗震分 析和抗震验算。
3）乙、丙和丁类桥梁的抗震设计方法应按表4-6选用。
4.1.2 设计反应谱
1）水平设计加速度反应谱
① 《公路桥梁抗震设计细则》规定

Smax
(5.5T

0.45)
S Smax

Smax
(Tg
/T)
Smax 2.25CiCsCd A
T 0.1s 0.1s T Tg T Tg
Cd
1
0.05 0.06 1.7
0.55
② 《城市桥梁抗震规范》规定
0.45Smax 2 Smax S 2Smax (Tg / T )
3）抗震设防标准
《公路桥梁抗震设计细则》规定，A类、B类和C类桥梁必 须进行E1地震作用和E2地震作用下的抗震设计。D类桥梁只须 进行E1地震作用下的抗震设计。抗震设防烈度为6度地区的B 类、C类、D类桥梁，可只进行抗震措施在不同抗震设防烈度下的抗震设防措施等级按 表4-2确定。
第4章桥梁结构地震反应的分析方 法
• 学习目标和要求 了解桥梁结构地震反应分析的基本方法，掌握《公路桥 梁抗震设计细则》及《城市桥梁抗震设计规范》有关 规则桥梁的抗震计算方法。
掌握桥梁结构抗震反应的规范分析方法中桥梁地震反应 计算要点以及等效振型刚度、等效振型质量等基本概 念
4.1 桥梁结构地震反应的规范分析方法 4.2 规则桥梁的地震反应简化分析
1）甲类桥梁抗震措施，当地震基本烈度为6～8 度时，应符合 本地区基本地震烈度提高一度的要求，当为9 度时，应符合比 9 度更高的要求。
2）乙类和丙类桥梁抗震措施，一般情况下，当地震基本烈度 为6～8度时，应符合本地区地震基本烈度提高一度的要求，当 为9度时，应符合比9度更高的要求。
3）丁类桥梁抗震措施均应符合本地区地震基本烈度的要求。
2）抗震设防分类
《公路桥梁抗震设计细则》根据公路等级及桥梁的重要性 和修复（抢修）的难易程度，将桥梁划分为A、B、C和D四个 抗震设防类别，其中A类桥梁是指单跨跨径超过150m的特大桥， B类桥梁是指单跨跨径不超过150m的高速公路、一级公路上的 桥梁，单跨跨径不超过150m的二级公路上的特大桥、大桥，C 类桥梁是指二级公路上的中桥、小桥，单跨跨径不超过150m 的三、四级公路上的特大桥、大桥，D类桥梁是指三、四级公 路上的中桥、小桥。但对抗震救灾以及在经济、国防上具有重 要意义的桥梁或破坏后修复（抢修）困难的桥梁，可按国家批 准权限，报请批准后，提高设防类别。
《城市桥梁抗震设计规范》将桥梁按其在城市交通网络中 位置的重要性以及承担的交通量，分为甲、乙、丙、丁四个抗 震设防类别。其中，甲类桥梁是指悬索桥、斜拉桥以及大跨度 拱桥，乙类桥梁是指除甲类桥梁以外的交通网络中枢纽位置的 桥梁和城市快速路上的桥梁，丙类桥梁是指城市主干路和轨道 交通桥梁，丁类桥梁是指除甲、乙和丙类三类桥梁以外的其他 桥梁。
E1地震作用和E2地震作用，其相应的地震重现期，《城市桥 梁抗震设计规范》指出：甲类桥梁设防的E1和E2地震影响， 相应的地震重现期分别为475年和2500年；乙、丙和丁类桥梁 的E1地震作用是在《建筑结构抗震设计规范》中的多遇地震 （重现期63年）的基础上，考虑如下表4-5中的重要性系数得 到的：乙、丙和丁类桥梁的E2地震作用直接采用《建筑结构 抗震设计规范》中的罕遇地震（重现期2000年2450年）。
5）抗震设计方法分类
《城市桥梁抗震设计规范》规定：
1）甲类桥梁的抗震设计可参考本规范第10章给出的抗震设计 原则进行设计。
2）乙、丙和丁类桥梁的抗震设计方法根据桥梁场地地震基本 烈度和桥梁结构抗震设防分类，分为：A、B和C三类，并应符 合下列规定：
① A类：应进行E1和E2地震作用下的抗震分析和抗震验算， 并应满足规范规定的桥梁抗震体系以及构造和抗震措施的要求。
4）两级抗震设防、两阶段设计
我国《公路桥梁抗震设计细则》以及《城市桥梁抗震设计规范》 实质上采用的都是“两水准设防，两阶段设计”。 第一阶段 的抗震设计，采用弹性抗震设计；第二阶段的抗震设计，采用 延性抗震设计方法，并引入能力保护设计原则。通过第一阶段 的抗震设计，即对应E1地震作用的抗震设计，可达到结构是 有足够强度的抗震设防水平。通过第二阶段的抗震设计，即对 应E2地震作用的抗震设计，来保证结构具有足够的延性能力， 通过验算，确保结构的延性能力大于延性需求。通过引入能力 保护设计原则，确保塑性铰只在选定的位置出现，并且不出现 剪切破坏等破坏模式。通过抗震构造措施设计，确保结构具有 足够的位移能力。
桥梁结构的抗震反应分析必须以地震场地运动为依据
根据桥址区地质构造情况、地震历史资料、场地情况 ，并参考一些地面运动的记录来确定作为设计依据的 地震参数
由于地震动过程本身具有随机过程的性质，地震反应 分析中所采用的地震动参数具有不确定性， 所以发展了两种地震反应分析方法：
（1）以地震运动为确定过程的确定性地震反应分析； （2）以地震运动为随机过程的概率性地震反应分析。
表4-2 各类公路桥梁抗震设防措施等级
2）各类桥梁的抗震重要性系数，按表4-3确定。
《城市桥梁抗震设计规范》采用两级抗震设防，在E1和E2 地震作用下，各类城市桥梁抗震设防标准应符合表4-4的规定。
《城市桥梁抗震设计规范》还规定，地震基本烈度为6度及 以上地区的城市桥梁，必须进行抗震设计。各类城市桥梁的抗 震措施，应符合下列要求：
目前，概率性地震反应分析还不十分成熟，要应用于工程 实践中还有待于进一步研究。世界各国的桥梁抗震设计规 范中普遍采用的是确定性的地震反应分析方法。
一个世纪以来，逐步建立并发展起来的确定性地震反应分 析方法主要有静力法、动力反应谱法和动态时程分析法
4.1 桥梁结构地震反应的规范分析方法
4.1.1 抗震设防目标及设防分类和设防标准 1）抗震设防目标