1、ICS 91.120.25 P 15 DB15 内 蒙 古 自 治 区 地 方 标 准 DB15/T 1659 2019 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 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
2、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 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
3、、张俊、崔凯、张盼盼、高延奎、孙宝峰、 辛强、肖剑强、吴刚。 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
4、 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.
5、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。 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
6、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
7、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 ； 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
8、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
9、 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。 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
10、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
11、 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
12、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
13、性铰区关键截面极限弯矩。 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
14、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 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
15、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
16、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
17、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，并采用相应的防 护措施。 6.1.4 桥梁整体布置应遵循以下原则： 宜采用刚度和质量分布均匀的桥梁结构型式 ； 对于连续梁桥，应合理选择上下部结构之间的连接形式 ； 对于跨越断裂带的桥梁，宜一跨跨越，并加强防落梁措施 ； 应根据支座与上下部结构的连接形式（无锚固、单面和双面锚固），合理选择限位装置和防落 梁措施 ； 对于墩底可能出现塑性损伤的结构，宜采用群桩基础。 DB15/T 16592019 7
18、注 1： 对于连续梁桥，合理选择上下部结构之间的连接形式，可使相邻跨及相邻桥墩与支座串联体系的抗侧移刚度 相近，以把地震力均匀分配给各个桥墩，避免某个桥墩出现受力过大而破坏的现象。当采用固结时，应对下 部结构的关键部位或连接构件进行增强处理，如采取增加纵筋、加密箍筋等措施。 注 2： 对必须于跨越断裂带的桥梁，可采用一跨跨越的结构形式，通过牺牲跨越断裂带的跨径来保护结构，不致使 结构发生整体性倒塌。当一跨跨越无法满足要求时，应综合考虑不同因素采用合理的桥型，并设置防落梁装 置和限位措施。如采用简支梁桥体系，结合防落梁措施，可避免地震中出现全桥垮塌现象；而采用整体性较 强的桥梁，可防止落梁震害等
19、。此外，还应详尽调查收集地震断裂带资料，明确断裂带的活动情况，使跨断 裂带桥梁设计有一个明确的基础，抗震设计更接近实际情况。 注 3： 为了满足跨越活动断裂带对桥梁抗震性能的特殊要求，可采用一些有效对策：确定桥墩距 活动断裂上下盘边 界的合理距离；宜采用轻型上部结构，以减轻上部结构质量对地震响应的贡献；若基础发生的水平和竖直方 向的累积位移较大，桥梁下部结构性能应该具有一定的适应性。即该因素影响下，跨断层的桥墩，若发生较 大累积位移，桥墩盖梁宜预留较宽盖梁宽度，再采用弹性材料等使桥面连续，并预留 1020cm 的水平位移空 间；在跨断裂带桥梁上应采用减隔震措施，以减小地震作用、增强结构耗能和延
20、性变形能力。 注 4： 目前，国内外中小跨径钢筋混凝土桥梁多采用板式橡胶支座，且支座与上部结构或下部结构之间无锚固措施， 该类支承方式，强烈地震作用下 ，支座易滑动，支承部位滑动位移较大，且支座的严重损伤可造成力的传递 路径中断，造成落梁、碰撞等震害，因此，应采用防落梁系统和防撞等措施，与支座共同抵抗地震力和变形。 6.2 桥墩概念设计 6.2.1 对于地震烈度在 VII 度及以上的地区，梁桥不应连续采用独柱墩。 6.2.2 对多柱式桥墩，宜根据墩柱的刚度和变形设置横系梁。 6.2.3 一联内的桥墩刚度宜相近 ,应采用图 2 的梁桥刚度平衡的理念。 注： 对于连续梁桥，同一联内各桥墩的高度相差
21、较大而导致其 抗推刚度 分配不均匀，刚度大的墩柱将承受较大的水 平地震力，严重时可能导致刚度较大的桥墩发生破坏，从而导致全桥的损毁。 如果刚度扭转中心和质量中心不 一致，上部结构将产生水平转动，可能导致落梁或者上部结构的碰撞。可以通过改变桥墩截面的形式或大小、 支座高度调整其抗侧移刚度。 对于梁桥，一联内桥墩的刚度比宜满足下列要求： a) 任意两桥墩刚度比： 桥面等宽： e ie j . kk (1) 桥面变宽： e ije ji . kmkm (2) b) 相邻桥墩刚度比： 桥面等宽： e ie j . kk (3) 桥面变宽： e ije ji . kmkm .(4) DB15/T 165
22、92019 8 式中： ke i、 ke j 分别为第 i 和第 j 桥墩考虑支座、挡块或剪力键后计算出的组合刚度（含顺桥向和横桥向） ， 且 ke j ke i； mi、 mj 分别为第 i 和第 j 桥墩墩顶等效 上部结构 质量。 图 2 梁桥刚度平衡的理念 6.2.4 当一联内的桥墩刚度相差较大时，可采用调整桥墩的截面尺寸、配筋和支座的设计参数等措施。 注： 对于梁桥，可采用以下方法调整一联内各墩刚度比或相邻联周期比： a) 顺桥向，可在各墩顶设置合理剪切刚度的橡胶支座，来调整各桥墩的等效 抗推 刚度。当采用橡胶支座后，由 桥墩和支座构成的串联体系的水平刚度为： zpt kkk kk (
23、5) 式中： kt由墩和支座构成的串联体系的水平刚度； kz、 kp分别为橡胶支座的剪切刚度、桥墩的水平刚度。 b) 改变墩柱尺寸、截面形式或钢筋配筋率。 DB15/T 16592019 9 6.2.5 相邻联的基本周期比宜满足下列公式的要求： i j . TT (6) 式中： Ti、 Tj 分别为第 i和第 j联的基本周期（含顺桥向和横桥向） Tj Ti。 6.2.6 当地 震烈度为 VII 度、 VIII 度时，桥墩抗震设计参数按附录 A 选取。 6.3 支座概念设计 6.3.1 支座系统包括支座、位移限制装置等。 6.3.2 地震作用下，支座宜设计为易损构件。 6.3.3 应评价支座对桥
24、梁整体抗震性能的影响。 注： 支座设计时，应根据支座类型及其与周围构件的实际连接条件和约束条件合理描述其等效刚度、剪切变形、滑 动变形、支座损坏后与相邻构件可能的相互作用等因素，综合评价支座对桥梁整体抗震性能的影响。 6.3.4 跨径 40m 以下的桥梁，宜优先采用普通板式橡胶支座。 6.3.5 支座及其相关配套装置的参数按附录 B 确定。 注： 板式橡胶支座一般不设置顶钢板和底钢板，在实际 工程中，支座与梁底和墩顶无螺栓连接。地震作用下，支座 顶底面与梁底和墩顶间接触面处易发生摩擦滑移，这种摩擦滑移特性起到了 “ 保险丝式单元 ” 的作用，有效隔 断传至下部结构地震力，减轻下部结构地震损伤。
25、但板式橡胶支座的摩擦滑移会导致较大上部结构位移，为了 让板式橡胶支座在发生地震时更好地发挥作用，实现不同地震动水平下支座滑移程度的可控状态，可结合使用 分级凹槽支座构造措施，具体构造措施设置可参见本规范 8.3.1条。 6.4 构造措施 6.4.1 防落梁设计应遵循“多道设防、分级耗能”的设防理念，根据地震响应采取相应的措施。 6.4.2 宜设置双层挡块限 制桥梁上部结构横向位移 (如图 3 和 4 所示 )。 1 2 3 4 4 3 2 1 a) 双层混凝土挡块 b） 双层钢板挡块 c) 双层组合挡块 图 3 双层挡块示意图（盖梁外缘） 注： 1 主梁； 2 内侧挡块； DB15/T 165
26、92019 10 3 外侧挡块； 4 盖梁。 图 4 双层挡块示意图（ T 梁两侧，单位：厘米） 注： d1 内层挡块与主梁间隙； d2 外层挡块与主梁间隙。 6.4.3 防落梁系统由墩 -梁连接装置、梁 -梁连接装置、梁支承宽度等三部分组成。 注： 墩 -梁限位装置用于限制在大震作用下桥梁伸缩缝或支座处产生过大的位移，是防落梁系统的第一道防线。常 见的有拉杆式防落梁构造和挡块式防落梁构造，如 图 5和图 6。其中，拉杆式防落梁构造通过钢缆或钢棒来限制 主梁位移，同时在其锚固处设置缓冲材料来减轻碰撞力。挡块式防落梁构造是通过在主梁内侧设置挡块来限制 梁体位移，并设置橡胶等缓冲材料来减轻碰撞力。
27、梁 -梁连接装置是在支座的支承功能丧失后，在桥梁上、下 部结构之间可能产生较大相对位移 ，需设连梁装置，属于第二道防线。如图 7示，在梁与梁之间设置拉杆来限 制相邻梁体相对位移。在其他限位装置失效后，梁体合理的支承宽度则可防止上部结构梁体从盖梁或桥墩顶部 脱落，需要确保的梁端到下部结构支承边缘的距离，是防落梁的最后一道防线，如图 8。 （ a） （ b） 图 5 桥台处拉杆式防落梁构造 （ a） （ b） 图 6 桥台处挡块式防落梁构造 DB15/T 16592019 11 （ a） （ b） 图 7 桥墩处拉杆式防落梁构造 图 8 支承宽度示意图 6.4.4 限位装置作为传力构件，设计原则如
28、下： a) 地震动水平 P3、 P4 和 P5 情况下，限位装置起到限制位移和抗剪切的作用 ； b) 限位装置不能妨碍支座的安装、检修和功能发挥。 6.4.5 在下列情况下，应增加上部结构的支承宽度： a) 桥墩较高，对结构基本周期影响显著 ； b) 场地出现液化，可能引起下部结构产生较大位移的桥梁。 6.4.6 连续梁桥、桥面连续简支梁桥和简支梁桥纵桥向梁端至桥墩（桥台）或盖梁边缘的最小距离， 应满足下列要求： a) 简支梁梁端至墩、台帽或盖梁边缘 的最小距离 (cm)按下式计算： . L.(7) 式中： L梁的计算跨径 ，单位为米（ m）。 b) 当满足式（ 8）的条件时，斜桥梁（板）端至
29、墩、台帽或盖梁边缘的最小距离 ，单位为厘米 (cm)应按式（ 7） 和式（ 9）计算，取大值。 sin bL .(8) Esin sin aL .(9) DB15/T 16592019 12 式中： L上部结构总长度 ， 对简支梁取其跨径， 单位为米（ m）； b 上部结构总宽度 ，单位为米（ m） ； 斜交角（ ）； E 极限脱落转角（ ），一般取 5 。 c) 当满足式（ 10）的条件时，曲线桥梁端至墩、台帽或盖梁边缘的最小距离按公式（ 7）和式（ 11） 计算，取大值。 cos cos b L.(10) E sincos a .(11) E= . .(12) 式中： E上部结构端部向外侧
30、的 移动量 ，单位为厘米 （ cm）； 曲线梁的中心角（ ）； L上部结构总弧线长度 ，单位为米（ m）。 6.4.7 混凝土挡块设计时，应考虑挡块纵向、横向钢筋及混凝土抗剪强度的影响，挡块提供的抗剪能 力 Vu 可按附录 C 公式计算。 7 抗震分析 7.1 地震作用 7.1.1 一般规定 a) 一般情况下，梁桥可只考虑水平向地震作用，直线桥应考虑顺桥向 X 和横桥向 Y 的地震作用 ； b) 进行曲线桥梁地震反应分析时，宜分别沿相邻两桥墩连线方向和垂直于连线水平方向进行多方 向地震输入，以确定最不利地震水平输入方向 ； c) 桥址距活动断层 10km 以内时，或地震动峰值加速 度大于 0.
31、4g，应考虑竖向地震作用。 7.1.2 利用反应谱分析方法计算桥梁结构在对应水准地震作用下的响应，当同时考虑三个正交方向（顺 桥向 X、横桥向 Y 和竖向 Z）的地震作用时，可分别单独计算 X 向地震作用在计算方向产生的最大效应 EX、 Y 向地震作用在计算方向产生的最大效应 EY 与 Z 向地震作用在计算方向产生的最大效应 EZ，计算 方向总的设计最大地震作用效应 E 按下式求取： 222X Y Z E E E E.(13) 式中： EX为 X向地震作用在顺桥向 X方向产生的最大效应； EY为 Y向地震作用在横桥向 Y方向产生的最大效应； EZ为 Z向地震作用在横桥向 Z方向产生的最大效应
32、。 当采用时程分析法时，应同时输入三个方向分量的一组地震动时程计算地震作用效应。 DB15/T 16592019 13 7.1.3 阻尼比为 5的水平加速度反应谱应由下式确定： m a x m a x g m a x g g ( 5 . 5 0 . 4 5 ) 0 . 1 0 . 1 ( / ) S T T s S S s T T S T T T T .(14) 式中： Tg场地特征周期 ，单位为秒 (s)，按 GB18306的规定取值，地震动水平 P4或 P5作用时，特 征周期宜增加 0.05s； T结构自振周期 单位为秒 (s)； Smax场地水平设计加速度反应谱最大值。 7.1.4 水平
33、设计加速度反应谱由下式确定： max i s d h. S R C C A.(15) 式中： 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基本地震动加速度峰值的 比值，见表 3； Cs场地系数，按 GB18306的规定取值； Cd阻尼调整系数，按 GB18306的规定取值； AhII类场地抗震评价水平向基本地震动加速度峰值，见表 4。 表 3 地震动水平与 Ri的对应关系 地震动水平 P1 P2 P3 P4 P5 Ri 0.5/0.333 1.0 1.3 1.7 1.9 表 4 II 类场地抗震评价水平向基本地震动加速度峰值 Ah 地震烈度 VI VII VIII IX X Ah
34、0.04gAh 0.09g 0.09gAh 0.19g 0.19gAh 038g 0.38gAh 0.75g Ah0.75g Ah 建议值 0.05g 0.10(0.15)g 0.20(0.30)g 0.40g 0.80g 注： 为与新一代地震区划图内容一致，本规范中采用 GB18306给出的对应阻尼比为 5%的水平地震加速度反应谱，水 平地震加速度反应谱放大系数最大值取 2.5。 GB18306中考虑了地震烈度 X度与类场地地震峰值加速度的对照情 况。本规范在水平向基本地震动峰值加速度取值表中也给出了地震烈度为 X度的 Ah建议值，见表 4。 7.1.5 竖向设计加速度反应谱由水平向加速度反
35、应谱乘以下式给出的竖向 /水平向谱比函数 R。 基岩场地： .R .(16) 土层场地： . . . . . . . Ts R T s T s Ts .(17) DB15/T 16592019 14 7.1.6 对位于活动断层两侧 10km 以内的桥梁结构，应进行场地地震安全性评价，并评估近断层效应对 桥梁的影响，计算时采用的地震动参数应计入近场影响。 注： 地震动特性对于工程抗震设计至关重要，只有清楚地理解地震动的不同特性才能有针对性地改进和完善抗震设 计理论和方法，观测记录分析地震动的三要素 （幅值、持时、频谱）研究近场地震动的方向性效应、上 /下盘 效应、速度脉冲等特性。研究表明，多数大
36、地震的震源破裂并不是均匀的，而是主要朝某一个方向破裂。 1992 年 Mw7.3级兰德斯地震、 1994年 Mw6.7级北岭地震、 1995年 Mw6.9级阪神地震、 1999年 Mw7.7级台湾集集地震及 2008 年 Mw7.8级汶川地震的地震动均表现出明显的方向性效应。断层层面倾斜时，位于断层面上部的称为上盘，位 于断层面下部的称为下盘。 1994年美国洛杉矶地区 Northridge发生 Mw6.6级地震 (北岭地震 )，造成了 58人丧生 以及 约 300亿美元的经济损失，在震后调查中人们发现断层上盘震害较下盘严重的现象。此现象进称为上 /下盘 效应，它表示的是在相同的断层距的前提下
37、短周期地震动在上盘场地比下盘场地更大。 1999年我国台湾集集地 区发生罕见的里氏 7.6级地震，地震造成了严重的经济财产损失，同样表现出了美国北岭地震上盘断层震害较 下盘断层严重的特点。在几次大地震的记录中均出现了以高能脉冲和较长周期为特征的脉冲型运动，可产生较 大的冲击力和变形，造成结构物的严重破坏。近断层地震地面运动在美国圣 费尔南多地震（ 1971年）、美国洛 马 普里埃塔地震（ 1989年）、美国北岭地震（ 1994年）、日本阪神地震（ 1995年）及我国台湾集集地震（ 1999 年）等历史地震中均有表现 .鉴于近场地震动的复杂性和积累的科研技术基础资料不足，建议特殊研究应对此 开展
38、专题研究工作。 7.1.7 已作地震安全性评价的桥址，设计地震动时程应根据地震安全性评价报告提供的地震动参数值 确定。 注： 地震安全性评价是根据建设工程场地和场地周围的地震活动与地震地质环境的分析，按照工程设防的风险水 准，给出与工程抗震设防要求相应的地震烈度和地震动参数，以及场地的地震地质灾害预测结果。场地地震动 参数估计：包括场地工程 地质条件勘察，场地土动力特征测定，场地地震反应分析模型及参数确定，输入地震 动的确定，场地地震反应与场地地震相关谱的计算，设计地震动参数的确定，可见地震安全性评价的结果可以 科学、合理地确定建设工程的抗震设防要求提供依据，应采用其给出的设计地震动时程作为地
39、震动参数值的确 定。 7.1.8 未进行地震安全性评价的桥址，可根据设计加速度反应谱，拟合与其匹配的设计加速度时程； 也可选用与设定地震震级、距离、场地特性相近的实际地震动加速度记录。 7.2 分析方法 7.2.1 桥梁结构、构件的抗震性能宜采用静力弹塑性分析方法或动力非线性分析方法进行计算。 注： 地震动水平大于 P2（相当于地震重现期大于 475年）时，结构可能进入弹塑性工作状态，目前的承载力设计方 法，不能有效估计桥梁结构在大地震作用下的工作性能。静力弹塑性分析方法是一种能够反映结构整体和局部 构件抗震能力的评价方法，对于各类梁桥均可采用这种方法来估算结构、构件的抗震能力。 7.2.2
40、静力弹塑性分析方法（ Pushover 分析法），通过预先设定作用在结构上的侧向力分布模式，逐 级增加荷载，直到结构倒塌，此时对应的结构位移可用于评估结构的位移能力；静力弹塑性分析方法可 以考虑结构的内力重分布，计算模型可模拟构件存在的各种非 线性因素。依据公路桥梁结构的抗震性能 水平，具体分析方法如下： a) 桥梁对应抗震性能水平 PL1 的计算采用线性单自由度、多自由度反应谱分析法 ； b) 桥梁对应抗震性能水平 PL2 与 PL3 的计算采用线性单自由度、多自由度反应谱分析、非线性 动力时程分析法。 DB15/T 16592019 15 注： 针对抗震性能水平 PL1 进行需求分析时，结
41、构无损伤或轻微损伤，各构件处于弹性受力状态，桥梁可采性反应 谱分析方法进行初步评估，当结果表明结构构件可能出现损伤时，应采用非线性动力时程分析法用线性单自由 度、多自由度反应谱分析法。针对抗震性能水平 PL2与 PL3进行需求分析时，可先采 用线。 7.2.3 不同地震动水平下，受力性能复杂、重要桥梁应进行非线性动力时程分析。 7.2.4 减隔震桥梁应采用非线性动力时程分析方法进行抗震分析。 7.2.5 对于时程分析的最终结果，当采用 3 组加速度时程计算时，应取 3 组计算结果的最大值；当采 用 7 组加速度时程计算时，可取 7 组结果的平均值用于结构抗震性能的评价。 7.3 建模原则 7.
42、3.1 不同地震动水平下，应建立桥梁结构的空间三维动力计算模型，计算模型应反映实际桥梁结构 约束条件、边界条件、截面和材料特性，正确反映实际桥梁结构的动力特性。 7.3.2 一般情况下，桥梁动力计算模型应满足下列要求： a) 计算模型中的梁体和墩柱 可采用空间杆系单元模拟，单元质量可采用集中质量。墩柱和梁体的 单元划分应反映结构的实际动力特性 ； b) 支座单元应反映支座的力学特性 ； c) 混凝土结构的阻尼比可取为 0.05。进行时程分析时，可采用瑞利阻尼 ； d) 计算模型应考虑相邻结构和边界条件的影响。 注： 阻尼是影响结构地震反应的重要因素，在进行时程分析时，可采用瑞利阻尼假设建立阻尼
43、矩阵。根据瑞利阻尼 假设，结构阻尼矩阵可表示为： 01c a m a k. (18) 式中： m、 k结构质量和刚度矩阵； a0、 a1可按下式计算； 0 nm 1 nm 2 1 aa . (19) 式中： 结构阻尼比，对于混凝土桥梁 =0.05； n、 m 结构振动的第 n阶和第 m阶圆频率，一般 n可取结构的基频， m取后几阶对结构振动贡献较大的 模态的频率。 桥梁结构动力计算模型应能正确反映桥梁上部结构、下部结构、支座和地基的刚度、质量分布及阻尼特性。计算 模 型应考虑相邻结构和边界条件的影响，对于参与地震力分配和共同完成延性机制的结构，应考虑相邻结构的相互作用和 影响，且一般情况应取计
44、算模型左右各一联桥梁结构作为边界条件。 7.3.3 非线性时程分析时，墩柱应采用能够反映结构弹塑性动力行为的单元、材料和截面特性。 7.3.4 宜分析桥墩破坏对其他构件受力性能的影响，并考虑其损伤出现的先后顺序，分析局部损伤对 桥梁结构整体抗震性能的影响。 DB15/T 16592019 16 7.3.5 抗震分析时应合理考虑支座及其锚固条件的影响，针对不同类型的支座，应用不同的支座单元 类型：板式橡胶支座可用线性弹簧单元模拟，活动盆式支座可用双线性模型， 其恢复力模型见图 9。 a) 板式橡胶支座剪切刚度 k ，单位为千牛每延米 (kN/m)： dr GAk t . (20) 式中： Gd板式橡胶支座的动剪切模量 ,单位为 千牛每平方米 (kN/m2)一般取 1200kN/m2； Ar橡胶支座的剪切面积 ,单位为 平方米 (m2)； t橡胶层的总厚度 ,单位为每米 (m)。 b) 活动盆式支座临界滑动摩擦力 Fmax (kN)： max dF R .
