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文檔簡介
中華人民共和國行業推薦性標準JTG/T2231-02—2021
公路橋梁抗震性能評價細則
GuidelinesforAseismicPerformanceEvaluationofHighwayBridges
2021-03-17發布2021-07-01實施
總則
1總則
1.0.1為貫徹執行《中華人民共和國防震減災法》,規范和指導既有公路橋梁抗震
性能評價工作,保障公路橋梁抗震性能,制定本細則。
條文說明
我國處于世界兩大地震帶即環太平洋地震帶和亞歐地震帶之間,是一個地震多發國家。我國地
震的特點是發生頻率高、強度大、分布范圍廣、傷亡大、災害嚴重,根據《中國地震動參數區劃
圖》(GB18306-2015),我國大陸全部地區位于地震烈度Ⅵ度以上區域,58%的國土面積位于Ⅶ
度以上的地震設防區。公路橋梁是生命線系統工程中的關鍵節點,在抗震救災中,路網是搶救人
民生命財產和盡快恢復生產、重建家園、減輕次生災害的重要環節,近年來國內外橋梁抗震性能
評價、加固改造實踐和震害經驗表明,對既有公路橋梁進行抗震性能評價,并對需要進行抗震加
固改造的橋梁采取相應措施,是減輕地震災害的重要途徑。
2009年5月1日施行的《中華人民共和國防震減災法》,對于防震減災工作,實行預防為
主、防御與救助相結合的方針,對我國的防震減災工作提出了更為明確的要求和相應的具體規
定。我國既有公路橋梁由于建設年代不同,依據的抗震設計規范不同,甚至有些未考慮抗震設
防,有些雖然考慮了抗震,但依據2016年6月1日實施的《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-
2015)需要對橋梁的抗震性能重新評價。為確保生命線工程中公路橋梁的抗震安全,以及震后橋
梁滿足預期的抗震性能要求,在廣泛吸收、消化國內外橋梁抗震評價成熟技術基礎上,主要借鑒
美國聯邦公路署(局)編制的《公路結構物抗震加固改造手冊(上冊:橋梁)》(人民交通出版
社,2008年7月)及2008年汶川地震橋梁震害與修復經驗,將既有公路橋梁抗震性能評價的要求
和規定單獨成冊,制定本細則,作為對既有橋梁進行抗震性能評價的依據。
1.0.2本細則適用于基本地震動峰值加速度不大于0.4g地區(對應地震烈度Ⅸ度
區)的跨徑不超過150m的既有公路混凝土梁式橋的抗震性能評價,對斜拉橋、懸索
橋、拱橋、特殊復雜橋梁以及位于近斷層附近橋梁,可按本細則的原則進行評價。
條文說明
我國現行地震動區劃圖是依據歷史記錄的地震情況,結合有限的地震地質資料,以50年超越概
率10%(相當于地震重現期475年)的概率地震危險性分析為基礎,并考慮該地區社會重要性及
經濟條件而確定的,再加之地震是偶然、隨機的極端事件,可能出現實際發生的地震重現期遠大
于475年的情況,這樣實際地震烈度就會遠大于抗震設防烈度。地震歷史資料顯示,Ⅵ度區也存
在發生強烈地震(大震)的風險,近數十年來,我國Ⅶ度地震設防區、甚至Ⅵ度地震設防區發生
了較大地震、甚至特大地震。事實上,《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2015)給定的是一
個中震水平的地震動參數。雖然地震預測預報仍存在技術上的困難,但唐山地震、汶川地震的地
—1—
公路橋梁抗震性能評價細則(JTG/T2231-02—2021)
震經驗表明:經過抗震設計和采取抗震措施的結構具有一定的抗震能力,震害相對較輕,絕大多
數的結構基本上能達到大震不倒的設防目標。為此,本細則依據《中國地震動參數區劃圖》(GB
18306-2015)的編制原則,將我國所有地區(包括Ⅵ度區)的既有橋梁也納入抗震性能評價的范
圍,評價其在遭遇地震時的抗震性能。
近四十多年來,我國公路橋梁建設發展得非常快,修建了大量的斜拉橋、懸索橋、拱橋以及
橋型復雜的橋梁,由于目前缺少相關系統深入的研究成果及成熟的技術,對斜拉橋、懸索橋、拱
橋、特殊復雜橋梁以及位于近斷層附近橋梁的抗震性能評價仍應做專門研究,本細則只給出這些
類型橋梁的抗震評價原則。
1.0.3抗震設防地震動參數應采用現行《中國地震動參數區劃圖》(GB18306)
的地震動參數,對同期已完成專門地震安全性評價的橋址,應采用批準的地震動參數
值。
條文說明
地震動參數區劃圖是為一般工程提供抗震設防要求,而抗震設防烈度大于Ⅸ度地區的橋梁以及
行業有特殊要求的大跨度或特殊橋梁,應對其橋址進行專門的地震安全性評價。地震作用大小不
僅與地震動峰值加速度有關,還與場地土類型有關,因此應按《中國地震動參數區劃圖》(GB
18306-2015)給出的“兩圖兩表”取值。“兩圖兩表”即“中國地震動峰值加速度區劃圖”、“中
國地震動加速度反應譜特征周期區劃圖”、“場地地震動峰值加速度調整系數表”、“場地基本
地震動加速度反應譜特征周期調整表”。抗震設防地震動參數取應依據表1-1取值。
表1-1抗震設防地震動參數取值表
抗震設防地震動參數
橋址特征安評地震動參
地震動區劃圖參數取大值
數
從未做過安評√
現行《中國地震動參數區劃圖》(GB
18306)頒布前已做過地震安評,頒布后未做過√
地震安評
現行《中國地震動參數區劃圖》(GB
√
18306)頒布后做過地震安評
1.0.4公路橋梁抗震性能評價除應符合本細則的規定外,尚應符合國家和行業現行
有關標準的規定。
—2—
術語和符號
2術語和符號
2.1術語
2.1.1抗震性能評價aseismicperformanceevaluation
通過檢查既有橋梁的設計、施工質量、運營維護記錄和現狀,按規定的抗震設防
要求,綜合考慮結構構造、構件力學指標、變形等因素,對其在相應設防水準地震作
用下的構件和體系抗震性能及安全性進行的評價。
2.1.2抗震設防地震動參數groundmotionparameterforaseismicfortification
按國家規定的權限批準作為給定區域或場地抗震設防依據的地震動參數。
2.1.3地震危險性seismichazard
在未來給定時間內(一般采用50年或100年),給定區域或場地內地震動參數超
過給定值的概率。
2.1.4基本地震動basicgroundmotion
相應于50年超越概率10%(相當于地震重現期為475年)II類場地的地震動。
2.1.5振型貢獻率modemassratio
歸一化的振型質量與總質量的比率。
2.1.6E1地震作用earthquakeactionE1
地震重現期較短的地震作用。
2.1.7E2地震作用earthquakeactionE2
地震重現期較長的地震作用。
—3—
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2.2符號
2.2.1作用和作用效應
Ah——II類場地基本地震動峰值加速度;
E——計算方向總的最大地震作用效應;
EX——X向地震作用在計算方向產生的最大效應;
EY——Y向地震作用在計算方向產生的最大效應;
EZ——Z向地震作用在計算方向產生的最大效應;
Eea——地震主動土壓力;
Ehau——作用于臺身重心處的水平地震作用力;
Gau——基礎頂面以上臺身的重力;
Qe——地震作用效應;
S——場地水平向加速度反應譜
Smax——場地水平向加速度反應譜最大值;
2.2.2計算參數
Cd——阻尼調整系數;
Ci——抗震重要性系數,即不同地震重現期地震動峰值加速度與基本地震動峰值加
速度的比值;
Cs——場地系數;
c——黏性填土的粘聚力;
KA——非地震條件下作用于臺背的主動土壓力系數;
Ka——地震主動土壓力系數;
——橋臺背面與豎直方向之間的夾角;
——填土表面與水平面的夾角;
2.2.3材料性能和幾何特征
Ae——核心混凝土面積;
Ag——毛截面面積;
Ak——同一截面上箍筋的總面積
db——基礎埋置深度;
—4—
術語和符號
du——上覆非液化土層厚度;
dw——地下水位深度;
d0——液化土特征深度;
fck——混凝土軸心抗壓強度實測值或標準值;
fyh——箍筋抗拉強度實測值或標準值;
fyk——縱向鋼筋抗拉強度實測值或標準值;
Sk——箍筋的間距;
——土的重度;
——臺背土的內摩擦角。
2.2.4其他參數
g——重力加速度;
φu——截面極限破壞狀態的曲率;
φy——截面的等效屈服曲率。
—5—
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3基本規定
3.0.1根據既有公路橋梁結構的重要性,應按表3.0.1將橋梁分為A類、B類、C
類、D類四個抗震設防類別。
表3.0.1橋梁抗震設防類別
橋梁抗震設防類別橋梁特征
A類單跨跨徑超過150m的特大橋
單跨跨徑不超過150m的高速公路、一級公路上的橋梁,單跨跨徑不超過
B類
150m的二級公路上的特大橋、大橋
二級公路上的中橋、小橋,單跨跨徑不超過150m的三、四級公路上的特
C類
大橋、大橋
D類三、四級公路上的中橋、小橋
條文說明
為了與相關標準協調一致,本細則沿用了相關標準中橋梁的分類,即:依據跨徑和橋梁所屬
公路等級將其分類為A、B、C和D四類。
3.0.2各抗震設防類別既有橋梁的抗震設防目標應符合表3.0.2的規定。
表3.0.2各設防類別橋梁的抗震設防目標
設防目標
橋梁抗震設防類別
E1地震作用E2地震作用
一般不受損壞或不需修復可發生局部輕微損傷,不需修復或經簡
A類
可繼續使用單修復可繼續使用
一般不受損壞或不需修復應保證不致倒塌或產生嚴重結構損傷,
B類可繼續使用
經臨時加固后可供維持應急交通使用
一般不受損壞或不需修復應保證不致倒塌或產生嚴重結構損傷,
C類可繼續使用
經臨時加固后可供維持應急交通使用
一般不受損壞或不需修復
D類可繼續使用
—6—
基本規定
條文說明
為了評價出橋梁的實際具有的抗震性能,可以不附加人為因素的橋梁分類,直接評價橋梁在不
同地震作用水平下(即:分別相當于地震重現期100年及100年以內、500年、1000年、2000
年、2500年)的抗震性能。
3.0.3各類橋梁的抗震重要性系數Ci,按表3.0.3確定。
表3.0.3地震動水平與的對應關系
橋梁分類E1地震作用E2地震作用
A類1.01.7
B類0.43(0.5)1.3(1.7)
C類0.341.0
D類0.23-
注:高速公路和一級公路上的大橋、特大橋,其抗震重要性系數取B類括號內的值。
3.0.4橋梁抗震性能評價應在綜合考慮結構易損性、地震危險性水平和地震地質災
害等基礎上分為橋梁抗震性能定性評價和橋梁抗震性能詳細評價兩部分內容。橋梁抗
震性能定性評價以橋梁使用狀況、抗震措施和構造細節評價為主;橋梁抗震性能詳細
評價以結構和構件的抗震計算分析、構件強度和變形檢算為主。
條文說明
橋梁抗震性能定性評價是在考慮抗震設防水準、地質災害的基礎上,主要強調橋梁的技術狀
況(如結構形式、運營管理情況、使用現狀、外觀施工質量等)、抗震措施和構造細節等的評
價,目的在于快速、簡便且保守地篩選抗震性能不良的橋梁,加以排序后指導優先進行抗震性能
的詳細評價以及后續的加固改造決策。既有橋梁抗震性能詳細評價應配合現場實際調查和檢測、
結構抗震需求、能力分析計算等綜合評價橋梁的抗震性能。既有橋梁抗震性能詳細評價應依據結
構形式、構件的實際材料強度、截面尺寸與構件細部構造等數據,采用適宜的結構分析方法,分
析橋梁結構整體的抗震性能,計算構件的抗震能力。
3.0.5對于河道沖刷條件發生變化的橋梁進行抗震性能評價時,應考慮基礎因沖刷
引起橋梁抗震性能的變化。
條文說明
橋梁基礎和抗震設計中通常會考慮沖刷的影響,但考慮到沖刷理論計算與實際情況存在差
異,進行橋梁抗震性能評價時,應對橋梁橋址實際遭受沖刷情況進行調查,并對沖刷導致橋梁基
礎裸露情況進行分析。
3.0.6進行構件的抗震檢算和評價時,構件的抗震性能應按能力需求比進行判定:
—7—
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能力
1.0,滿足抗震性能要求
需求
能力
1.0,不滿足抗震性能要求
需求
條文說明
能力需求比包括承載力能力與需求比和變形能力與需求比,其中變形又包括彈性變形和延性
變形。能力需求比值大于等于1.0表明該構件在該水準地震作用下不會發生破壞,小于1.0表明該
構件在該水準地震作用下,可能發生破壞。從結構體系中構件能力需求的最低比值開始,調查其
小于1.0的構件,并評價該構件的破壞對整體結構抗震性能的影響,根據評價結果和地震損傷可能
發生的風險水平,最終決定是否對該橋梁進行加固改造。
地震需求包括:上部結構、墩柱、橋臺、支座、基礎等的彎矩、剪力、軸力值以及支座、墩
柱、基礎和伸縮縫等的位移、轉角和延性值等;各構件對應響應量的能力為根據構件的實際尺寸
和材料性能經計算分析得到或試驗驗證所具有的能力值。計算構件的能力需求比,應明確其是否
是可損傷構件,例如支座、擋塊等,這類構件中震作用下允許產生損傷。
3.0.7地震烈度和II類場地基本地震動峰值加速度(Ah)的對應關系,見表3.0.7。
表3.0.7地震烈度與II類場地基本地震動峰值加速度對照表
II類場地基本地0.04g≤A<0.09g≤A<0.19g≤A<0.38g≤A<
hhhhA≥0.75g
震動峰值加速度0.09g0.19g0.38g0.75gh
地震烈度VIVIIVIIIIX≥X
注:本表引自《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2015)。
3.0.8公路橋梁抗震性能評價報告應包括以下內容:
1橋梁建設概況;
2橋梁使用狀況與現場調查;
3橋梁重要性評價;
4橋梁抗震性能定性評價;
5橋梁抗震性能詳細評價。
條文說明
1橋梁建設概況一般包括橋梁設計和建造階段的相關資料,說明橋梁所在線路等級,結構形
式,跨徑組成,材料強度與特性,設計采用的規范、標準,場地地質條件,建成年代,地震危險
性水平等設計建造情況。
2橋梁使用狀況與現狀調查一般需說明橋梁運營中的使用、維修、養護情況,材料強度實
測,場地地質補充勘察情況,橋梁關鍵構件(或部位)的現場情況,地基基礎現場情況等。
—8—
基本規定
3橋梁重要性評價一般需說明橋梁在路網中的地位、抗震救災作用、對經濟與國防安全的影
響等,給出地震水準及相應的橋梁抗震性能目標,并與原設計的設防標準進行對比說明。
4橋梁抗震性能定性評價一般對防落梁措施、支座承載力、橋墩細部構造等進行評價;
5抗震性能詳細評價一般對橋墩、橋臺、基礎、支座、梁部的能力與需求進行評價與說明。
3.0.9對于跨線橋梁抗震性能評價時,上線橋梁抗震性能水平不應低于下線線路橋
梁的標準。
條文說明
跨線橋梁一旦遭受地震破壞,不僅會影響到自身線路的交通,還會影響到下線交通,因此,
上線橋梁抗震性能水平不應低于下線線路橋梁的標準。
3.0.10橋梁的抗震性能評價可按下列基本流程進行(圖3.0.10):
1收集橋梁的基本概況、勘察設計資料、施工和竣工驗收的相關原始資料、施工
質量和維護狀況等,維護狀況包括運營以來歷次維修和改造資料、災害事故報告、檢
查測試報告等;
2調查橋梁現狀與原始資料相符合的程度,查找相關的結構構件缺陷;并根據評
價需要進行現場檢測和補充實測數據;
3根據橋梁類別、地震危險性水平進行既有橋梁的抗震性能定性評價;
4根據抗震設防分類、抗震性能目標和地震危險性水平進行既有橋梁各關鍵構件
強度、變形的檢算;
5編制橋梁抗震性能評價報告。
橋梁地質勘測、設計、施工、加固維修相關文件的收集
橋梁現狀調查、現場實測
橋梁抗震性能定性評價
否
是否啟動詳細評價
是
橋梁抗震性能詳細評價
編制橋梁抗震性能評價報告
圖3.0.10公路橋梁抗震性能評價基本流程圖
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公路橋梁抗震性能評價細則(JTG/T2231-02—2021)
條文說明
本條明確規定了現有公路橋梁抗震性能評價的主要內容和步驟。
首先,收集橋梁勘測、設計、施工及加固維修的原始資料,進行待評價橋梁的現狀調查。對
橋梁進行抗震性能評價時,應補充必要的現場實測數據,則待評價橋梁現狀調查結果主要包含四
個內容:(1)橋梁的使用狀況與原設計或竣工時的差異;(2)橋梁關鍵構件(橋墩、支座、減
隔震裝置、基礎、橋臺等)存在的問題,應從結構受力的角度,檢查與原設計有無明顯的變化;
(3)橋梁使用狀況的宏觀檢測,如損傷位置、損傷程度等;(4)現場實測結構材料的強度等內
容。
橋梁抗震性能定性評價以橋梁使用狀況、抗震措施和構造細節評價為主,其中構造細節評價
包含橋墩和節點構造評價;抗震措施評價包含墩梁支撐長度防落梁裝置、限位措施、防撞措施、
支座類型、抗震不利地段的基礎構造措施等的評價。
橋梁抗震性能詳細評價以結構和構件的抗震計算分析、構件強度和變形檢算為主,根據設定
的不同地震動水平下橋梁的抗震性能目標,對其承載力、變形等分析,并對橋梁結構整體抗震性
能作出評價并提出處理意見,編制橋梁抗震性能評價報告。
—10—
橋梁抗震性能定性評價
4橋梁抗震性能定性評價
4.1一般規定
4.1.1橋梁抗震性能定性評價內容應包括橋墩(臺)和節點構造措施評價,以及支
座、墩梁支承長度、防落梁措施、防撞措施和場地地震地質災害評價等。
4.1.2對公路橋梁進行抗震性能評價前,應完成以下工作:
1調查橋墩(臺)基礎沖刷深度及河床變化情況;
2實測橋墩(臺)材料實際的強度等級、特性;
3檢查混凝土橋墩(臺)的施工縫是否有加強措施,有無裂縫等病害情況;
4檢查鋼筋混凝土墩(臺)、節點區域、基礎有無露筋、裂縫等不良現象;
5檢查橋梁支座、錨栓連接、伸縮縫等構件是否完好;
6檢查梁部是否出現裂縫、鉸接縫連接不良、局部損傷及影響結構整體性的不利
情況。
4.1.3抗震性能定性評價中各計算參數宜以實測取值;無法進行實測時,可按相關
標準取值。
4.2橋墩細部構造評價
4.2.1對橋墩縱向鋼筋配筋率限值進行評價時,評價指標如下:
1.墩柱的縱向鋼筋宜對稱配筋,縱向鋼筋的面積不宜小于0.006Ag,且不應超過
0.04Ag,其中Ag為墩柱截面面積;
2.墩柱縱向鋼筋之間的距離不應超過20cm。
4.2.2A、B類橋的橋墩(包括墩梁節點)箍筋最小配箍率和布置評價要求如下:
1對于處于基本地震動峰值加速度大于或等于0.1g場地的橋梁,墩柱潛在塑性
鉸區域內加密箍筋的配置,應符合下列要求:
1)加密區的長度不應小于墩柱彎曲方向截面邊長的1.5倍或墩柱上彎矩超過最大
彎矩75%的范圍;當墩柱的高度與彎曲方向截面邊長之比小于2.5時,墩柱加密區的
—11—
公路橋梁抗震性能評價細則(JTG/T2231-02—2021)
長度應取墩柱全高。對于樁基直徑與橋墩直徑相同的樁柱式橋墩,箍筋加密區應延伸
至樁位處最大沖刷線以下3倍樁徑處。
2)加密箍筋的最大間距不應大于10cm或6ds或b/4,其中ds為縱向鋼筋的直徑,
b為墩柱彎曲方向的截面邊長。
3)箍筋的直徑不應小于10mm。
4)螺旋式箍筋的接頭應采用對接焊,矩形箍筋應有135°彎鉤,并伸入核心混凝
土之內6ds以上,且不小于10cm。
5)加密區箍筋肢距不宜大于25cm。
6)加密區外箍筋量應逐漸減少,但箍筋的配箍率不應小于塑性鉸區域加密箍筋配
箍率的50%,且箍筋直徑和配置形式宜與加密區內相同。
2對于處于基本地震動峰值加速度大于或等于0.1g場地的橋梁,圓形、矩形墩
柱潛在塑性鉸區域內加密箍筋的最小體積配箍率ρs,min,應按式(4.2.2-1)和式(4.2.2-2)確
定。對于處于基本地震動峰值加速度大于或等于0.4g場地的橋梁,圓形、矩形墩柱潛
在塑性鉸區域內加密箍筋的最小體積配箍率ρs,min應比處于基本地震動峰值加速度大于
或等于0.1g場地的橋梁適當增加,以提高其延性能力。
圓形截面:
f
0.145.840.10.010.0280.004ck(4.2.2-1)
s,minkktf
yh
矩形截面:
f
0.14.170.10.010.020.004ck(4.2.2-2)
s,minkktf
yh
式中:ηk——軸壓比,指結構的最不利組合軸向壓力與柱的全截面面積和混凝土軸心
抗壓強度設計值乘積之比值;
ρt——縱向配筋率;
fck——混凝土軸心抗壓強度實測值或標準值(MPa);
fyh——箍筋抗拉強度實測值或標準值(MPa)。
3墩柱潛在塑性鉸區域以外的箍筋體積配箍率不應小于塑性鉸區域加密箍筋體
積配箍率的50%。
條文說明
美國AASHTO規范和Caltrans準則中縱筋配筋率的規定見下表。
—12—
橋梁抗震性能定性評價
(1)美國AASHTO規范(表4-1)
表4-1混凝土結構延性設計
項目設計說明
箍筋間距取以下三項較大者:柱最大截面尺寸;柱凈高的1/6;
塑性鉸區范圍
450mm。
Agf
scfc
螺旋筋的體積配筋率取s0.451與0.12的較
Afsf
墩柱的螺旋筋cyhyh
和圓形箍筋大者。Ag為毛截面積;Ac為核心混凝土面積;fc為混凝土圓柱體抗
壓強度;fyh為箍筋屈服強度。
fAg
Ashc
矩形箍筋(馬蹄筋)的整個毛截面面積取Aahshc0.301
fAyhc
墩柱的矩形
fc
箍筋與Aahshc0.12的較大者。a為箍筋間距;hc為計算方向上核心混
fyh
凝土尺寸。
縱向鋼筋搭接只允許出現在柱的中部,搭接長度至少為60倍的鋼筋直
徑或400mm;橫向鋼筋在縱筋搭接處中心線間距離不應超過以下兩者
的較小值:0.25倍最小截面尺寸和100mm。
柱頂部和底部最大截面尺寸或者柱凈高1/6范圍內的橫向約束鋼筋,其
間距不小于450mm;在搭接范圍內的橫向鋼筋的最大間距不超過構件
鋼筋的搭接
最小尺寸的1/4或100mm的較小者;以上所述橫向鋼筋范圍內不容許
和錨固螺旋筋的搭接,這些范圍內螺旋筋的連接應該采用完全強度焊接;橋
墩的最小水平鋼筋配筋率h和豎向鋼筋配筋率v不小于0.0025,最小
間距不超過450mm。
剪切鋼筋要求連續并且分布均勻。
墩的水平鋼筋的搭接要求錯落分布。
縱向鋼筋的面積應該不小于0.01且不大于0.06倍毛截面面積Ag。
橋墩縱向鋼筋
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公路橋梁抗震性能評價細則(JTG/T2231-02—2021)
(2)Caltrans準則(表4-2)
表4-2混凝土結構延性設計
項目設計說明
等效塑性鉸LLfdfdpyebyeb0.080.0220.04411式中,L為最大彎矩點到反彎點的
長度
距離,db1和fye分別為縱筋直徑(mm)和屈服應力(MPa)。
塑性鉸區定義為:彎曲方向截面的1.5倍,超過最大塑性彎矩75%的區
域,最大彎矩點至反彎點之間長度的0.25倍。
延性構件塑性鉸長度范圍內的配置螺旋筋或圓形箍筋時,箍筋的體積配
4Ab'
筋率按照s計算,式中,A為單根鋼筋面積;D為外圍箍筋
Ds'b
中心線圍成混凝土截面尺寸;s為箍筋間距。
墩柱箍筋
延性構件塑性鉸長度范圍內的配置矩形箍筋時,箍筋的體積配筋率按照
Av
s計算,式中,Av為垂直于彎曲方向的鋼筋面積總和;為
Ds'
外圍箍筋中心線圍成混凝土截面尺寸;為箍筋間距。
延性構件塑性鉸長度范圍外的體積配筋率不得少于塑性鉸長度范圍內箍
筋的50%。
延性構件無接頭區采用以下值的較大者:塑性鉸長度和橋墩的彎矩需求
超過My的部分。縱向鋼筋、螺旋箍筋和圓形箍筋在“無接頭區”內不允
許有接頭。“無接頭區”外,延性構件的鋼筋接頭的設置應滿足接頭性能
鋼筋的搭接
要求。
和錨固
能力保護構件的鋼筋拼接應滿足正常使用階段的要求。在鋼筋應變接近
屈服時,能力保護構件的拼接性能應該由“正常使用水平”提升到“極限承
載水平”要求。
縱向鋼筋面積不得小于倍且不大于倍毛截面面積。
橋墩縱筋0.010.04
值得注意的是:AASHTO規范和Caltrans準則用的fc’是圓柱體(152mm×305mm)軸心抗壓強
度,而我國現行《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》中混凝土單軸抗壓強度為棱柱
體(150mm×150mm×300mm)單軸抗壓強度,不同混凝土抗壓強度之間的換算關系可參照相關規
范和教材。
4.2.3對橋墩縱向鋼筋在蓋梁和承臺里的錨固長度進行評價時,墩柱的縱向鋼筋應
盡可能地延伸至蓋梁和承臺的另一側面,不應在塑性鉸區域進行縱向鋼筋的連接。
—14—
橋梁抗震性能定性評價
4.2.4對于處于基本地震動峰值加速度大于或等于0.1g場地的橋梁,應對高度大
于7m的柱式墩和無橫系梁的排架墩的構造細節進行評價。
條文說明
橋墩構造細節評價內容包括縱向鋼筋配筋率、最小配箍率、縱筋搭接與錨固長度等,在一定
強度等級的地震作用下,橋梁結構預期部位出現預定長度的塑性鉸,是避免橋梁結構脆性破壞、
控制橋梁震害的有效方法。
縱筋配筋率不足會導致延性不足,不利于抗震;但縱筋配筋率過高不僅會影響施工質量,還
會影響延性,因此,縱筋配筋率應在合理范圍內,根據本細則4.2.1的相關規定確定。
最小配箍率、縱向鋼筋錨固和搭接長度應滿足現行相關規范、標準和細則等的最低要求,從
而確保具有足夠的延性變形能力。從橋墩延性變形的要求出發,需對橋墩(包括墩梁節點)最小
配箍率、箍筋布置和縱向鋼筋在承臺和蓋梁中的錨固長度進行評價。
4.3支座性能評價
4.3.1評價支座、限位裝置和防落梁裝置的抗震性能,檢查橋梁支座及錨栓連接等
構件是否完好、伸縮縫是否完好。
條文說明
常見支座形式有天然或合成橡膠支座,單向、雙向滑動盆式支座,固定盆式支座與球型鋼支
座等;限位裝置有鋼擋塊、混凝土擋塊等;防落梁裝置有拉桿、拉索等。橋臺和墩上的支座系統
常見震害有:支座系統的傾覆、滑落、螺栓剪壞或松動、支座墊石破壞等。
4.3.250年超越概率40%地震作用時,支座應正常工作,其剪切變形、位移、抗
滑穩定性應符合相關規范要求,即承載能力需求比、變形能力需求比大于或等于1.0;
50年超越概率10%地震作用時,如果支座損傷,應綜合考慮擋塊等防落梁裝置對結構
整體抗震性能的影響。
條文說明
支座是傳力路徑中的關鍵連接構件,支座破壞也是歷次地震中典型的震害形式。在小震(即
50年超越概率40%地震作用)作用下,支座應滿足承載能力和變形能力需求;在中震水平(50年
超越概率10%地震作用)以上地震作用下,便于更換的板式橡膠支座可以作為“保險絲式”單元
產生摩擦滑移或損傷,地震中中小跨徑梁橋的板式橡膠支座的摩擦滑移作用使得傳到橋墩的地震
力大大降低,應評價支座失效是否會導致落梁的風險。
4.4防落梁性能評價
—15—
公路橋梁抗震性能評價細則(JTG/T2231-02—2021)
4.4.1梁端至墩、臺帽或蓋梁邊緣距離的實測值應不小于按照以下相關公式確定
的最小支撐長度。
1簡支梁梁端至墩、臺帽或蓋梁邊緣應有一定的距離(圖4.4.1-1),最小值
a(cm)按下式計算:
aL700.5(4.4.1-1)
式中:L——梁的計算跨徑(m)。
或:
aLHL500.10.80.5k(4.4.1-2)
式中:L——一聯上部結構總長度(m);
H——支承一聯上部結構橋墩的平均高度(m),橋臺的高度取值為0;
Lk——一聯上部結構的最大單孔跨徑(m)。
圖4.4.1-1梁端至墩、臺帽或蓋梁邊緣的最小距離a
2當滿足式(4.4.1-3)的條件時,斜橋梁(板)端至墩、臺帽或蓋梁邊緣的最小
距離a(cm)(圖4.4.1-2)應按式(4.4.1-1)和式(4.4.1-4)計算,取大值。
sin2b
>(4.4.1-3)
2L
aL50sinsin()(4.4.1-4)
E
式中:Lθ——上部結構總長度(m),對簡支梁取其跨徑;
b——上部結構總寬度(m);
θ——斜交角(°);
—16—
橋梁抗震性能定性評價
圖4.4.1-2斜板梁(板)端至墩、臺帽或蓋梁邊緣的最小距離a
αE——極限脫落轉角(°),一般取5°。
3當滿足式(4.4.1-5)的條件時,曲線橋梁端至墩、臺帽或蓋梁邊緣的最小距離
a(cm)(圖4.4.1-3)應按公式(4.4.1-6)和式(4.4.1-1)計算,取大值。
1151cosb
(4.4.1-5)
1cosL
sin
aE30(4.4.1-6)
cos(/2)
0.570(4.4.1-7)
E
式中:δE——上部結構端部向外側的移動量(cm);
φ——曲線梁的中心角(°);
L——上部結構總弧線長度(m)。
圖4.4.1-3曲線橋梁端至墩、臺帽或蓋梁邊緣的最小距離a
—17—
公路橋梁抗震性能評價細則(JTG/T2231-02—2021)
條文說明
a≥70+0.5L是《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/TB02-01-2008)的取值,未考慮墩高影
響;a≥50+0.1L+0.8H+0.5Lk是《公路橋梁抗震設計規范》(JTG/T2231-01-2020)的取值,
該公式適用于簡支梁、連續梁等結構形式。搭接長度作為構造措施,滿足其一即可。
4.4.2對相鄰主梁之間和主梁與橋臺胸墻之間的構造措施進行評價時,應檢查其設
置和使用狀態,評價是否會因碰撞導致主梁或胸墻發生嚴重損傷。
條文說明
梁式橋中落梁屬嚴重震害,在1970年通海地震、1975年海城地震中,多數橋臺胸墻被撞壞。
對相鄰梁之間和主梁與橋臺胸墻之間的構造細節進行評價(如:彈性墊塊、緩沖裝置和限位結
構),判定是否設置橡膠墊或其他彈性襯墊等,以避免其因碰撞導致相鄰主梁或梁與橋臺胸墻發
生嚴重損傷。
4.5場地地震地質災害危險性評價
4.5.1對于建造在抗震不利地段和危險地段的橋梁,應進行場地地震地質災害危險
性評價。可根據場地勘察和其他相關信息對場地液化、沉降、地表斷裂危險性進行初
步評估。
條文說明
抗震不利地段一般指:軟弱黏性土層、液化土層和有嚴重不均勻地層的地段;地形陡峭、孤
突、巖土松散、破碎的地段;地下水位埋藏較淺、地表排水條件不良的地段。嚴重不均勻地層指
巖性、土質、層厚、界面等在水平方向變化很大的地層。
抗震危險地段一般指:地震時可能發生滑坡、崩塌地段;地震時可能塌陷、溶洞等巖溶地段
和已采空的礦穴地段;河床內基巖具有傾向河槽的構造軟弱面,被深切河槽所切割的地段;發震
斷裂、地震時可能坍塌而中斷交通的各種地段。
4.5.2在地面以下20m范圍內存在飽和砂土或飽和粉土(不含黃土)的地基,應
對地基液化的可能性進行評價,當符合下列條件之一時,可初步判別為不液化或不考
慮液化影響:
1當地質年代為第四紀晚更新世(Q3)及以前時,VII度、VIII度時可判為不液
化;
2粉土的黏粒(粒徑小于0.005mm的顆粒)含量百分率,VII度、VIII度和IX
度分別不小于10、13和16時,可判為不液化土;
3天然地基的橋梁,當上覆非液化土層厚度和地下水位深度符合下列條件之一
時,可不考慮液化影響:
dud0db2
—18—
橋梁抗震性能定性評價
dwd0db3
dudw1.5d02db4.5(4.5.2)
式中:dw——地下水位深度(m),宜按設計基準期內年平均最高水位采用,也可按
近期內年最高水位采用;
du——上覆非液化土層厚度(m),計算時宜將淤泥和淤泥質土層扣除;
db——基礎埋置深度(m),不超過2m時應采用2m;
d0——液化土特征深度(m),可按表4.5.2采用。
表4.5.2液化土特征深度d0(m)
飽和土類別VII度VIII度IX度
粉土678
砂土789
條文說明
經初步判定可能發生液化的橋址場地,宜通過現場勘探對場地的潛在液化可能性和程度等進
行詳細的評價,評價場地地基液化對橋梁結構可能造成的損傷程度。
4.5.3基礎下主要受力層存在飽和砂土或飽和粉土時,對下列情況可不進行液化影
響的評價:
1對液化沉陷不敏感的橋梁;
2符合本細則4.5.2條規定不發生液化初步判別要求的橋梁。
條文說明
地基基礎的定性評價包括飽和砂土、飽和粉土的液化初判、軟土震陷等。對基礎沉陷不敏感
的橋梁結構,即基礎沉陷對結構抗震性能影響不顯著的情況,可不進行基礎液化和沉陷的評價。
4.5.4同時滿足下列條件時,可不進行基礎沉降的評價:
1基礎和地下水位以下的土層不會液化;
2基礎下方且地下水位以上土層為下述一種或多種情況時:
1)更新世(地質年代大于11000年);
2)堅硬的黏土或黏質粉土;
3)無黏性砂土、粉土和砂礫,其最小修正標準貫入錘擊數N160為20次
/0.3m。
條文說明
本條引自《公路結構物抗震加固改造手冊(上冊:橋梁)》第3章關于沉降危險性的初步篩
選條件。
—19—
公路橋梁抗震性能評價細則(JTG/T2231-02—2021)
4.5.5滿足下列條件之一時,可評價為不會發生地表斷裂:
1沒有穿過橋梁場地的斷層跡線,或有斷層跡線穿過但斷層不是活動斷層;
2橋址在VII度及以下場地;
3橋址在VIII度及以上場地時,前第四紀基巖隱伏斷裂的土層覆蓋厚度分別大
于60m和90m。
條文說明
本條第1款參考了《公路結構物抗震加固改造手冊(上冊:橋梁)》第3章關于地表斷層破
裂危險性的初步篩選內容。
4.5.6基礎下主要受力層飽和砂土和飽和粉土符合下列條件時,可不進行地震作用
下地基沉陷的估算:
1橋址在VIII度以上場地時,地基土靜承載力特征值分別大于80kPa和
100kPa;
2橋址在VIII度場地時,基礎底面以下的軟弱土層厚度不大于5m。
4.5.7對于不能滿足第4.5.2條、第4.5.4~4.5.5條或無法進行定性評價的場地,應
開展進一步研究,并在橋梁抗震性能詳細評價時考慮地質災害對橋梁抗震性能的影
響。
條文說明
如果各項指標滿足篩選要求(第4.5.2條、第4.5.4~4.5.5條),可以認為發生這種地質災害的危
險性較低,不需要進一步的研究。
—20—
橋梁抗震性能詳細評價
5橋梁抗震性能詳細評價
5.1一般規定
5.1.1橋梁抗震性能詳細評價應包括結構、構件的承載力評價和變形能力評價。
條文說明
結構承載力評價主要對應于小震作用下(即50年超越概率40%地震作用)的受力構件以及中
震作用下(即50年超越概率10%地震作用)的能力保護構件,該類結構、構件均應滿足無損傷或
輕微損傷的要求。變形性能評價主要對應于大震作用(即50年超越概率2.0%~5.0%地震作用),
允許結構發生損傷,但不倒塌。
5.1.2進行橋梁結構抗震性能詳細評價時,可將橋梁分為規則橋梁和非規則橋梁兩
類。表5.1.2限定范圍內的梁橋屬于規則橋梁,不在此表限定范圍內的梁橋屬于非規則
橋梁,拱橋為非規則橋梁。
5.1.2規則橋梁的定義
參數參數值
最大跨徑≤90m
墩高≤30m
單墩高度與直徑或寬度比大于2.5且小于10
跨數23456
跨間<30°且一聯累計<90°,同時曲率半徑(b
曲線橋梁圓心角及半徑R
為橋寬)
跨與跨間最大跨長比3221.51.5
軸壓比<0.3
跨與跨間橋墩最大剛度比—4432
普通板式橡膠支座、盆式橡膠支座(鉸接約束)等。使用滑板支
支座類型
座、采用頂鋼板和底鋼板的橡膠支座等屬于非規則橋梁
下部結構類型橋墩為單柱墩、雙柱框架墩、多柱排架墩
地基條件不易液化、側向滑移或易沖刷的場地,遠離斷層
條文說明
為了簡化橋梁結構動力響應計算及抗震性能評價,橋梁結構根據其在地震作用下的動力響應
的復雜程度分為兩大類,即規則橋梁和非規則橋梁。
5.1.3場地地震地質災害危險性較高時,應從以下幾個方面來評價地質災害可能對
橋梁抗震性能的影響:
—21—
公路橋梁抗震性能評價細則(JTG/T2231-02—2021)
1橋址場地有潛在液化側向擴展且距常水位水跡線100m范圍內,應評價液化后
土體滑移與開裂的風險;
2當場地發生液化,并產生明顯側向滑移時,應評價液化側向滑移對基礎、橋
臺、橋墩(柱)抗震能力的影響。
條文說明
場地液化對橋梁的潛在危害包括:有限
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