DB15∕T 1659-2019 公路梁桥抗震设计规范.pdf

ICS 91.120.25 P 15 DB15 内蒙古自治区地方标准 DB15/T 16592019 公路梁桥抗震设计规范 Code for Seismic Design of Beam Bridges in the Inner Mongolia Autonomous Region 2019-06-20 发布 2019-09-20 实施 内蒙古自治区市场监督管理局 发布 库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB15/T 16592019 I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和符号 . 1 4 抗震设防性能目标 . 3 5 抗震设计流程 . 5 6 抗震概念设计与构造措施 . 6 7 抗震分析 . 12 8 细部构件抗震设计 . 17 附录 A（规范性附录） 桥墩桩柱抗震设计参数 . 28 附录 B（规范性附录） 支座及其配套装置的设计 . 29 附录 C（规范性附录） 挡块计算公式 . 30 附录 D（规范性附录） 开裂钢筋混凝土截面的等效截面抗弯刚度取值 . 31 库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB15/T 16592019 II 前 言 本标准按照GB/T 1.1 2009给出的规则起草。 本标准由内蒙古自治区交通运输厅提出并归口。 本标准主要起草单位：内蒙古交通设计研究院有限责任公司、交通运输部公路科学研究所。 本标准主要起草人：王全录、王克海、盛海峰、邢向达、张俊、崔凯、张盼盼、高延奎、孙宝峰、辛强、肖剑强、吴刚。 库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB15/T 16592019 1 公路梁桥抗震设计规范 1 范围 本标准规定了梁桥抗震设计流程、抗震概念设计、抗震分析及梁桥细部构件抗震设计。 本标准适用于内蒙古自治区新建各级公路的单跨跨径小于150m的梁桥抗震设计。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 18306 中国地震动参数区划图 JTG B02 公路工程抗震规范 JTG/T B02-01 公路桥梁抗震设计细则 JTG 3362 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 3 术语和符号 3.1 术语 下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 地震作用 earthquake action 由地震动引起的结构动态作用，包括水平地震作用和竖向地震作用。 3.1.2 基本地震动加速度 design basic acceleration of ground motion 50年超越概率10%（相当于重现期为475年的地震动加速度）。 3.1.3 抗震设防标准 seismic fortification criterion 衡量抗震设防要求的尺度，由抗震设防地震动参数和公路桥梁使用功能的重要性确定。 3.1.4 结构抗震性能 seismic performance of structure 桥梁结构综合考虑构件承载力、变形等因素所具有的抵抗地震作用的能力。 库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB15/T 16592019 2 3.1.5 抗震概念设计 seismic concept design 根据地震灾害和工程经验等归纳的基本设计原则和设计思想， 进行桥梁结构总体布置、 确定细部构造的过程。 3.1.6 抗震构造措施 details of seismic measures 对结构和非结构各部位所采取的构造方面的技术要求。 3.1.7 特征周期 characteristic period 抗震设计用的加速度反应谱曲线下降段起始点对应的周期值，取决于地震环境和场地类别。 3.1.8 超越概率 probability of exceedance 某场地遭遇大于或等于给定的地震动参数值的概率 3.1.9 一可三易 one-can and three-easy 强震作用下， 桥梁结构的损伤部位及损伤程度可控， 损伤部位易检， 损伤构件易修， 破坏构件易换。 3.2 符号 下列符号适用于本文件。 3.2.1 作用和作用效应 E计算方向总的设计最大地震作用效应； EXX向地震作用在计算方向产生的最大效应； EYY向地震作用在计算方向产生的最大效应； EZZ向地震作用在计算方向产生的最大效应； Ehzb地震作用效应和永久作用效应组合得到的橡胶支座水平力设计值； Emax固定支座容许承受的水平力； S 水平设计加速度反应谱； Smax 场地水平设计加速度反应谱最大值。 3.2.2 计算系数 AhII类场地水平向设计基本地震动加速度峰值； Cd地震加速度谱曲线的阻尼调整系数； Cs场地系数； Ri地震作用调整系数， 即不同地震重现期地震动峰值加速度与设计基本地震动加速度峰值的比值； 库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB15/T 16592019 3 强度折减系数。 3.2.3 材料性能和几何特征 Ae核芯混凝土面积； Ag毛截面面积； Ak同一截面上箍筋的总面积； Ar橡胶支座的剪切面积； fck混凝土轴心抗压强度标准值； fy 强度设计值； fyh箍筋屈服强度设计值； fyk纵向钢筋抗拉强度标准值； ds纵向钢筋的直径； Sk箍筋的间距； Gd板式橡胶支座的动剪切模量； t橡胶层的总厚度； d支座滑动摩擦系数。 3.2.4 其他参数 u塑性铰区域的极限转角； y塑性铰区域的屈服转角； d墩顶的位移； u桥墩容许位移； u截面极限破坏状态的曲率； y截面的等效屈服曲率； Tg场地特征周期； T 结构自振周期； k轴压比； t纵向配筋率； Lp等效塑性铰长度。 4 抗震设防性能目标 4.1 公路桥梁应根据其在路网中的地位与作用分为重要桥梁和一般桥梁。 注1：重要桥梁。满足以下条件之一的公路桥梁属于重要桥梁： 为医院提供通道的桥梁，承担输电、供水管线等生命线工程的桥梁，跨越提供医院通道或生命线路线的桥梁； 旦损坏将对区域经济产生巨大影响的桥梁； 在地区紧急救援公路网中承担重要角色的桥梁； 在国防公路网中起关键连接作用的桥梁。 注2：一般桥梁。除重要桥梁以外的其它公路桥梁为一般桥梁。 库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB15/T 16592019 4 4.2 桥梁抗震性能水平分类根据损伤程度和震后使用功能分为四个水平，即： 抗震性能水平 PL1：在地震中桥梁无损伤或轻微损伤，检查后，不需修复可继续使用，不影响车辆正常通行； 抗震性能水平 PL2：在地震中桥梁中等损伤，损伤可修复，或临时加固后，不影响紧急救援车辆通行； 抗震性能水平 PL3：在地震中桥梁损坏严重，但不倒塌，临时加固后，不影响紧急救援车辆通行，或震后桥梁可能需要拆除或重建； 抗震性能水平 PL4：没有抗震性能要求。 4.3 对应不同的抗震设防水准，公路梁桥应具有表 1 给出的抗震性能水平。 表1 桥梁抗震性能水平 地震动水平 抗震性能水平 重要桥梁 一般桥梁 地震动水平 P1（50 年超越概率 40%，或 100 年超越概率 63%；相当于重现期 100 年） PL1 PL1 地震动水平 P2（50 年超越概率 10%，或 100 年超越概率 19%；相当于重现期 475 年） PL1 PL1 地震动水平 P3（100 年超越概率 10%，或 50 年超越概率 5%；相当于重现期 975 年） PL2 PL3 地震动水平 P4 或 P5（50 年超越概率 2.5%或 2%，或 100 年超越概率 5%或 4%；相当于重现期 1975 年或 2475 年） PL3 PL3 4.4 对于梁桥构件的抗震设防目标如下： 桩基础不允许出现塑性变形和损伤； 墩柱应满足斜截面抗剪强度； 除地震动水平 P1 和 P2 情况外， 允许支座在支承宽度范围内滑动， 但应配合使用防落梁系统 （限位装置、防落梁构造、支承宽度），以防止地震动水平 P3、P4 和 P5 情况下落梁。 对应不同的抗震设防水准，应满足表 2 给出的桥梁抗震设防性能目标。 表2 桥梁抗震设防性能目标 抗震设防水准 构件名称 损伤状态 受力状态 验算准则 地震动水平 P1 或 P2 支座 轻微损伤 - 满足位移和滑动能力要求 桥墩 无损伤/轻微损伤 弹性状态 MMy 基础 无损伤 弹性状态 MMcr 地震动水平 P3、 P4 或P5 支座 损伤或损坏 - 支座可发生剪切破坏 桥墩 可修复损伤 弹塑性状态 MyMMu 基础 无损伤 弹性状态 MMy 注：M为塑性铰区关键截面弯矩；Mcr为塑性铰区关键截面开裂弯矩；My为塑性铰区关键截面首次纵筋屈服对应的弯矩；Mu为塑性铰区关键截面极限弯矩。 库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB15/T 16592019 5 5 抗震设计流程 5.1 公路梁桥抗震设计应采用图 1 的抗震设计流程进行。 图1 公路梁桥抗震设计流程图 桥梁地质勘查、设计相关文件收集 桥梁抗震概念设计 桥墩设计 支座设计 防落梁设计 基础设计 桥梁抗震设防分类 抗震构造措施 场地划分 地震作用调整系数 地震作用 是 建立桥梁线性或非线性动力模型 P1 或 P2 地震作用下，墩柱抗弯、抗剪强度验算；支座抗滑能力验算等 P3、P4 或 P5 地震作用下，桥墩强度验算，变形能力、延性计算；支座滑动位移验算等 是否满足抗震设防性能目标 是否满足抗震设防性能目标 桥梁细部构件抗震设计 是 调整桥梁抗震设计 否 否 重要桥梁 结束 库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB15/T 16592019 6 5.2 桥梁抗震概念设计采用“保险丝式单元”、“一可三易”（可控、易检、易修、易换）、“多道设防、分级耗能”的抗震设计理念，以实现强震作用下桥梁延性机制的完成，确保不发生落梁、局部或全桥倒塌等严重震害： “保险丝式单元” 指为了保证结构抗震的安全， 地震中设计为主要耗能构件或发挥抗震作用的构件或构造措施，通常设在桥梁易于检测、修复的部位，并设计为薄弱的耗能部位或构件。如支座和桥墩塑性铰区域。对于梁桥，在发生破坏性地震时，支座作为“保险丝式单元”优先损坏，降低传递到下部结构的地震力，减轻桥梁下部结构的损伤，可实现桥墩发生可修复的损伤或损坏，桩基不发生损伤。 “一可三易”是指强震作用下，桥梁结构的损伤部位及损伤程度可控，损伤部位易检，损伤构件易修，破坏构件易换。 “多道设防、分级耗能”的结构抗震防线，分为三个级别： 第 1 道防线：支座和限位构造；支座损伤应出现在墩柱塑性铰发展之前，在支座损伤后，限位结构开始起效。 第 2 道防线：梁端支承长度；限位构造具有一定的耗能能力与承载能力，大震作用下，限位结构失效之后，足够的梁端支承长度，降低落梁发生的危险性和上部结构碰撞，并同时保证下部结构安全。 第 3 道防线：桥墩延性与防落梁构造；强震作用下，当限位结构失效之后，且梁端支承长度不足， 则易发生主梁大移位和上部结构碰撞。 防落梁结构具有一定的承载力和耗能能力，可将部分地震力传递给下部结构，通过桥墩延性发挥，降低了发生落梁、结构碰撞及下部结构不可修复损伤的危险性。 通过设计防落梁构造措施和延性桥墩的抗震防线， 其多级耗能的发挥， 完成整个桥梁结构的延性机制，保障了强震作用下桥梁结构的安全。 6 抗震概念设计与构造措施 6.1 桥位与桥型选择 6.1.1 桥位应绕避地震危险地段， 应避开发震断裂带， 如果由于地质地形限制必须穿越发震断裂带时，应综合考虑不同类型桥梁的抗震性能、震后通行能力及震后修复的难易程度，选择合理、经济的桥梁类型，尽可能使桥轴线与发震断裂带正交。 6.1.2 桥址宜绕避液化土地基和软土地基，对无法绕避的应对地基进行处理或采用深基础。 6.1.3 桥址宜避开泥石流和滑坡地段，对无法避开的应采用合理的桥梁跨径及型式，