GB 50111-2006 铁路工程抗震设计规范.pdf
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1、UDC 中华人民共和国国家标准GB p GB 50111 - 2006 铁路工程抗震设计规范Code for seismic design of railway engineering 2006 -06 -19 发布2006 -12 01实施中华人民共和国建设部联合发布中华人民共和国匮家质量监督检验检疫总局中华人民共和国国家标准铁路工程抗震设计规范Code for seismic desi日nof railway engineering GB 50111 - 2006 主编部门:中华人民共和国铁道部批准部门2中华人民共和国建设部施行日期:20 0 6年12月1日中国计划出版社2006北京中华人
2、民共和国建设部公告第434号建设部关于发布国家标准铁路工程抗震设计规范的公告现批准铁路程抗震设计规范为国家标准,编号为GB50111 2006,自2006年12月1日起实施。其中,第1.o. 5、3. 0. 1、3.0. 3、3.0 6、1.0. 1、61. 1、6.1 2、7.1. 2、7.2. 1、8. 1. 1、8.1. 2、8.2. 2条为强制性条文,必须严格执行。原铁路工程抗震设计规范GBJ111 87同时废止。本规范由建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。中华人民共和国建设部二00六年六月十九日前同本规范是根据建设部建标1998244号文件关于印发“1998年工程建设国家
3、标准制定、修订计划”的通知及铁道部铁建设函199050号文件1999年铁路工程建设标准规范、标准设计定额编制计划的要求,在原国家标准铁路工程抗震设计规范GBJ111 87基础上修订而成的。本规范根据我国铁路的技术发展方向,贯彻铁路主要技术政策,体现“解放思想,实事求是,与时俱进,以提高运输能力和提升技术装备水平为主线,全面推进技术创新和体制创新”的原则。突出了“以人为本、服务运输、强本简末、系统优化、着眼发展”的铁路建设理念。总结了我国铁路工程抗震设计的经验和教训,吸取了专题科研成果,借鉴了国内外有关标准的规定。在广泛征求意见的基础上,经反复审查定稿。本规范共分8章,主要内容包括:总则、术语和
4、符号、抗震设计的基本要求、场地和地基、线路、路基、桥梁、隧道等,另有6个附录。本次修订的主要内容如下:1规定了按“地震动峰值加速度”和“地震动反应谱特征周期”进行抗震设计的要求。2.修改了场地评定、划分标准,场地分类由过去的三类增加为四类。3增加了“抗震设计的基本要求”一章,明确了铁路构筑物应达到的抗震性能标准、设防目标及分析方法。4.增加了钢筋混凝土桥墩进行延性设计的要求及简化计算方法。- 1 . 5.取消了拱桥的抗震设计规定。6适度扩大r路基、挡土墙、桥梁、隧道等铁路工程的抗震设计范围。7修改了隧道抗震验算范围的规定,将验算范围由按单、双线隧道划分修改为按隧道衬砌内净空最大跨度进行划分。本
5、规范以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释,由铁道部负责日常管理,由铁道第一勘察设计院负责具体内容的解释。在执行本规范过程中,希望各单位结合工程实践,认真总结经验,积累资料。如发现需要修改和补充之处,请及时将意见和有关资料寄交铁道第一勘察设计院(地址:西安市西影路2号,邮编:710013),并抄送铁道部经济规划研究院(地址北京市羊坊店路甲8号,邮编z100038),供今后修订时参考。本规范主编单位、参编单位和主要起草人z主编单位铁道第一勘察设计院参编单位国家地震局工程力学研究所铁道科学研究院铁道第二勘察设计院铁道第三勘察设计院铁道第四勘察设计院
6、北京交通大学兰州交通大学主要起草人:许振中匾国倪燕平高志伟苏新民李承根周神根阎贵平陈兴冲朱东生顾作琴李文卿 z 目次1总则.( I l 2 术语和符号 E . ( 2 ) 2. I 术语.( 2 ) 2 2 符号. .-( 3 ) 3 抗震设汁的基本要求. . . . . . . . . ( 5 ) 4 场地和地基(7 ) 5线路(I I ) 6路基门6. I 抗震强度和稳定性验算 ( I 2 ) 6.2抗震措施.U川7桥梁. . .门幻7. I 般规定-. ( 2 2 ) 7.2 桥墩抗震分析万法.( 2 4 ) 7.3 钢筋混凝土桥墩延性设计.E.门口7.4 主席及桥台 7.5抗震措施(
7、3 4 ) 8隧道(3 7 ) 8. I 抗震强度和稳定性验算.(37) 8.2抗震措施.(38)附录A不同岩土剪切波速值( 4 I ) 附录B液化土判定的试验方法.( 4 2) 附录C液化土力学指标折减系数E(4 4 ) 附录D梁式桥桥墩白振特性计算,(4 5 ) 附录E梁式桥多遇地震下桥墩抗震计算简化方法(4 8) I 附录F罕遇地震下钢筋混凝土桥墩延性设计简化计算方法. ( 5日本规范用词说明E. . ( 5 8) 附:条文说明. ( 5 9) 2 1总则1. 0. 1 为贯彻巾华人民共和国防震减灾法,统一铁路工程抗震设计标准,满足铁路工程抗震设防的性能要求,特制定本规范。1. 0. 2
8、本规范适用于设防烈度为6度、7度、8度、9度地区新建、改建标准轨距客货共线I、E级铁路工程的线路、路基、挡士墙、桥梁、隧道等工程的抗震设计。设防烈度大于9度的地区或有特殊抗震要求的工程及新型结构,其抗震设计应做专门研究。客运专线铁路抗震设计,应结合客运专线工程结构特点及功能要求,在本规范基础上予以加强。1. 0. 3 抗震设防烈度应按国家标准中国地震动参数区划图GB18306 2001附录D规定的地震基本烈度采用。1. 0. 4 一般情况下,抗震设计可按国家标准中国地震动参数区划图GB18306 2001规定的地震动参数执行。对做过专门地震研究的地区,可按批准的抗震设防烈度或设计地震动参数进行
9、抗震设计。对特别重要的铁路工程,其场地所在位置应进行地震安全性评价。1. o. 5 铁路工程应按多遇地震、设计地震、军遇地震三个地震动水准进行抗震设计。1. 0. 6 对位于地震区客货共线铁路工程的线路、路基、挡土墙、桥梁、隧道有耐久性要求的混凝土结构,除应符合本规范外,尚应符合铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定铁建设205157号的有关要求。1. 0. 7 铁路工程抗震设汁除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。- 1 . 2 术语和符号2.1术语2. I. I 抗震设计seismic design 抗御地震灾害的工程设计,包括抗震验算及抗震措施。2. I. 2抗震设防烈度seism
10、ic fortification intensity 按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。2. I. 3 地震动峰值加速度seismic peak ground acceleration 与地震动加速度反应谱最大值相应的水平加速度。2. I. 4 多遇地震low-level earthquake 地震重现期为50年的地震动。2. I. 5 设计地震design earthquake 地震重现期为175年的地震动。2. I. 6 罕遇地震high-level earthquake 地震重现期为2475年的地震动。2. I. 7 地震动反应谱特征周期characteristic
11、 period of the seismic response spectrum 地震动加速度反应谱曲线开始下降点的周期。2. I. 8 隔震技术isolation technology 在工程结构某些部位采用特殊元件改变结构的振动特性及耗能机制,以减小地震时结构产生的地震力。2. I. 9 延性设计ductility design 利用工程结梅本身的非线性变形能力,消耗地震能量,进行结构抗震设计。2. I. IO 抗震措施seismic fortification measures 2 地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容,包括抗震构造措施。2. 1. 11 场地site T一程所在地,
12、具有相似的反应谱特征。2.2符号2. 2. 1 地震动参数T, 地震动反应谱特征周期;A, 地震动魄值加速度; 水平地震基本加速度。2. 2.2 作用和作用效应Mo 桥墩基顶截面弯矩;Mm,. 桥墩在罕遇地震下线性响应的最大弯矩;FwE一一作用于水中桥墩z点处单位墩高的水平地震动水压力;Vo 桥墩基顶截面剪力gR, 一桥梁支座的反力。2.2.3计算系数甲水平地震作用修正系数;轧水平地震作用沿高度的增大系数;K, 抗滑动稳定安全系数;Ko抗倾覆稳定安全系数$卢动力系数(加速度反应谱放大系数hf 滑动摩擦系数g 地基土容许承载力的修正系数;非l液化土的力学指标的折减系数。2.2.4几何参数dw 地
13、下水的埋深gd, 标准贯入或静力触探试验点的深度; 3 d0 液化土层上覆盖非液化土层的厚度sh 基础置于地面或一般冲刷线以下的深度gh.一桥墩处常水位至基础顶面的高度,p一一基础底面计算方向的核心半径sI。换算截面的惯性矩。2.2.5 材料指标c, 相应于基底处地基士的竖向地基系数pE一一材料的弹性模量;m一一土的地基系数的比例系数sI,一秸性土的塑性指数gY一一材料的重力密度;V, 土层等效剪切波速g 土的内摩擦角;。一土的综合内摩擦角;8一挡土墙墙背或桥台台背与填土之间的摩擦角。2.2.6其他N 实测标准贯入锤击数,N一液化临界标准贯入锤击数,P, 菊粒重量百分比;F, 液化土的抗液化指
14、数;T 结构的自振周期;mb 桥墩墩顶处的计算质量;m,一一桥墩墩顶梁体计算质量$E一一重力加速度。 4 3 抗震设计的基本要求3. 0. 1 按本规范进行抗震设计的铁路工程,应达到的抗震性能要求如下:性能要求I:地震后不损坏或轻微损坏,能够保持其正常使用功能;结构处于弹性工作阶段;性能要求E:地震后可能损坏,经修补,短期内能恢复其正常使用功能,结构整体处于非弹性工作阶段;性能要求E:地震后可能产生较大破坏,但不出现整体倒塌,经抢修后可限速通车;结构处于弹塑性工作阶段。3.0.2 铁路工程所在地区可能遭受的地震影响程度,应用相应于抗震设防烈度的地震动峰值加速度和地震动反应谱特征周期来表述。抗震
15、设防烈度和地震动峰值加速度值A,的对应关系应符合表3.0. 2的规定。表3.0.Z抗震设防烈度和地震动峰值加速度值A,对应表抗震设防烈度(度)6 7 8 9 地震动峰值加速度值Io. osg I o. 1og I o. 1 ss I o 2og I o. 3og I o. 4og 注z在中g为重力加直度。3. o. 3 铁路工程构筑物在不同地震动水准下的抗震设防目标及分析方法应符合表3.o. 3的规定。表3.0.3铁路工程构筑物抗震设防目标及分析方法地震动水准事遇地震设计地震罕遇地震路基挡土墙,隧道,噩用钢筋混凝土桥撒构筑物桥渠桥亩,桥梁上、下部结的桥梁构连接构造 5 续表3.o. 3 地置动
16、水准事遇地震设计地震罕遇地震m:震世防目标达到抗匾性能要求I达到抗震性能要求E达到抗嚣性能要求皿阻桥梁采用匿应罪用静力量钢筋混凝土桥墩果用谱班;延性设计的简化方法,分析方语重要桥梁及新结构重要桥梁及新结构桥桥嚣zE应谱量及时程噩噩用非蜡性时程反反应卦桥洁应分析法世桥梁上、下部结胸连接构造吉防止蘑梁、抗震挡块等措施。位于设防烈度为7,8、9度地区的铁路构筑物,除按本规范第6. 1. 1条、第7.1. 2条、第8.1. l条的有关规定进行抗震验算外,尚应按工程所在地区的抗震设防烈度采取相应的抗震措施。位于抗震il!:防烈度6度地区、场地类别为E、N类的重要桥梁,除进行抗震验算外,尚应按7度区采取防
17、止落梁措施,其他桥梁、路基、挡土墙及隧道工程可不进行抗震il!:防。3.0.4 验算铁路t程的抗震强度、变彤、稳定性时,般情况下可不计竖向地震的作用。3.0.5 铁路工程的抗震设计方案,应符合下列原则zl 线路应选择在设防烈度较低和对抗震有利的地段通过。2 构筑物体形简单、受力明确、自重轻、刚度和质量匀称、重心低。应。3 采用有利于提高结构整体性的连接方式。4 条件允许时,可采用隔震、耗能装置,减小掏筑物的地震反5 采用技术先进、经济合理、便于修复加固的抗震措施。6 采用对抗震有利的延性结构或材料。7对非岩石地基,尤其是砂土液化地区,应对基础采取加强措施。3. o. 6 跨越铁路的跨线桥、天桥
18、、立交明洞、渡槽等构筑物,应按不低于该处铁路工程的抗震设防要求进行抗震设计。 6 4 场地和地基4. 0. 1 评定场地土和场地分类应符合下列规定:1 场地土类型划分和剪切波速范围应符合表4.o. 1-1的规定。表4.0.1-1场地土类型划分场地土类型岩土名称和性状菌切植遮V,范围(m/s)情石或坚硬土者石、密冀的碑石类土V,SOO 中密、瞄密碎石提土,密虫、中曹酷、租、中中砸土酣,基本承载力a,2SOkPa的葡性土、盼土和2SOsoo 2SOI2 I HlO 验,事验算路?液化土、II I粉酣、刷刷刷啡软土地甚一斗干一二J二HlO 验篝H7 验篝HS 验算堤上的路堤J1! I 用藩水土粉晴、
19、I 笛H.3 IH.2. SI H.2 磕算验算l验算畸重串细晴、中晴酷外填筑i不验篝瞌算验篝验篝粉酣、细晴填筑或地面横植大于1 s的路堤班化土且软土地基上的路堤瞌算验算验算验算一矗ff15 lli岳12i HlO 船土、黠性土、黄土、畔右粪土, .- _ I I I 十利瞌篝验算瞌篝验算酣粪土、膨胀土尊验篝验算验算验篝注:1囊中H为路基边墙高度(m);H,为路埋漫水常水位的深度(m)o2囊中C组细桩土应符合国章现行悻准铁路路革设计规范ITB1000直的有提规定。12 2挡土墙抗震强度和稳定性的验算范围,应符合表6.1. 1-2 的规定。表6.1.1-2 挡土墙抗震强度和稳定性的验算范围铁路咂
20、级I、E级铁路-0.3g o . | 瞌算验篝验篝| 撞篝验算瞌算6. 1. 2 路基的抗震稳定性和挡土墙的抗震强度及稳定性应按设计地震进行验算。I、E级铁路的荷载包括恒载、活载和水平地震作用。水平地震作用应采用静力法计算。漫水挡土墙和水库地区漫水路堤,以及滨词地区I、E级铁路漫水路堤,尚应计算常水位的静水压力和浮力。作用于路基和挡土墙上的力系可按襄6.1. 2所列进行组合计算见面6.1.2)。表6.1.2 作用于路基和挡土墙上的力来工程在曹计算力罩1.滑动土悻的量为且真上部的恒戴(包括列车活戴作用于晴动圆弧面上寻l煌的下精力和抗滑力;路基2.晴甜士体的重力E草上部的恒戴所产生的水平地噩力田作
21、用于滑动圆弧面上的下滑力;3.滑动圆弧面上的黠禀力4.晴水位的水压力和潭力1.墙身自墙顶部的恒戴;2悻用于墙青的地主动土压力(I、E级铁路包括到丰活戴的影响),挡土墙3墙身重力所产生的水平地震力,4.蜻底法向反力和踉力,5.常水位的水压力及浮力13 E. (a)路堤断面图(b)挡土墙断丽阻图6.1. 2 地震作用下路堤和挡士墙上的力系图式6. 1. 3 路堤与地基抗震稳定性验算时,应采用圆弧条分法,水平地震力和稳定安全系数的计算,应符合以下规定(图6.1.3):1 作用于各条土块质心处的水平地震力应按下式计算gF,hE市A, m, (6. 1. 3-1) 式中F也E第z条土块质心处的水平地震力
22、(kN);甲一一水平地震作用修正系数,取值。.25; A,地震动峰值加速度(m/s2);m, 第z条土块的质量(t)。Z稳定安全系数应按下式计算2K=I:tan, N,+I:c,l, I:T,+ I:t, 式中K 稳定安全系数;(6. 1. 3-2) C; 第t土条滑裂面处土的固结快剪秸聚力(kPa)1 仇一一第t土条滑裂面处土的固结快剪摩擦角(。),N, 第i土条自重在滑弧法向的作用力(kN),N,=W,cosa, a一一第t土条滑裂面对水平面的夹角(。,w,第i土条滑面以上土的自重CkN);l,第i土条滑裂面的长度(m);T,一一第t土条在滑弧切线方向产生的下滑力(kN),14 T, =W
23、,s1na; t,一一第z土条在滑弧切线方向产生的水平地震力(kN),t,=F岖(y/r) ; 一滑弧半径(m);y一土条质心至滑弧圆心垂直距离(m)。 、C.t, 图6.!. 3 验算路基稳定性图式3液化土层的力学指标应符合本规范第4.0. 5条的有关规定。6.1.4路基稳定安全系数K的取值应符合下列规定zI、E级铁路,路基边坡高度小于或等于15m时,K不应小于1. 10,边坡高度大于15m时,K不应小于1.15; 当K小于上述规定时,应采用土工合成材料加固路堤及地基、地基处理或设置反压护道等措施,以满足路基的抗震稳定性。6. 1. 5作用于挡土墙上的地震主动土压力,应按库伦理论公式计算但土
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