基于性能抗震設(shè)計理論的橋梁結(jié)構(gòu)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(shè)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(jié)構(gòu)的抗震性能為目標，要求結(jié)構(gòu)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(guān)于性能設(shè)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(shè)計

2、細則》（簡稱08細則）為基礎(chǔ)，從基于性能抗震設(shè)計角度，通過與Eurocode8在抗震設(shè)防目標、抗震設(shè)防分類、場地類別、反應譜及地震作用、延性抗震構(gòu)造和保證橋梁整體性連接方面的分析研究，結(jié)果表明08細則與Eurocode8在抗震設(shè)防目標、抗震設(shè)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(guān)的設(shè)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(shè)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(nèi)外鋼筋混凝土橋墩抗震試驗結(jié)果，基于橋墩抗剪需求和能力關(guān)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(guān)分析和偏相關(guān)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(guān)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(jié)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(jié)合鋼筋混凝土橋墩的破壞特點和橋梁結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)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(diào)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(nèi)外彎曲破壞鋼筋混凝土圓形截面橋墩抗震試驗結(jié)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(shè)計規(guī)范中的相關(guān)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(shè)防；結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)的“五檔”性能水平和四個地震作用水平，建立了17個結(jié)構(gòu)抗震性能指標和“四水準”的抗震設(shè)防目標，形成了橋梁結(jié)構(gòu)對應于不同抗震設(shè)防目標的構(gòu)件性能水準，完善了橋梁結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計方法的