桥梁延性抗震4.4j.ppt

桥梁预期出现塑性铰的位置通常在便于发现和易于修复的墩柱的下端或上端，把钢筋混凝土桥墩设计成延性构件。 变形能力设计 1.钢筋混凝土桥墩的延性性能 （1）轴压比：轴压比提高，延性下降 （2）箍筋用量：适当加密箍筋配置，可以大幅度提高延性。 （3）箍筋形状：螺旋箍比矩形箍有更好的约束效果。 （4）混凝土强度：强度越高，延性越低 （5）保护层厚度：厚度增大，对延性不利。 （6）纵向受拉钢筋：纵向受拉钢筋的增加，总体上对延性有不利的影响。 （7）截面形式：空心截面比实心截面延性好；圆形截面的延性比矩形截面的好。 桥墩塑性铰区截面的超强弯矩为 桥墩的最大水平剪力需求 能力保护构件在任何地址作用下始终处于弹性反应范围。因此，能力保护构件的设计过程，实际上是一个常规的强度设计过程。 曲线的曲率（curvature）就是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率，通过微分来定义，表明曲线偏离直线的程度。数学上表明曲线在某一点的弯曲程度的数值。曲率越大，表示曲线的弯曲程度越大。曲率的倒数就是曲率半径。 * * 20世纪60年代，以纽马克(Newmark)为首的学者基于结构的非线性地震反应研究，提出用“延性”的概念来概括结构物超过弹性阶段后的抗震能力。他们认为在抗震设计中，除了强度与刚度之外，还必须重视加强结构延性。 另一方面，人们也从震害中认识到了结构的延性。震害调查显示，在强烈的地震动作用下，按规范进行抗震设计的结构很多情况下并不具备抵抗强震的足够强度，但有些结构却没有倒塌，甚至没有发生严重破坏。这些结构能够在地震中幸存，是因为结构的初始强度能够基本维持，没有因非弹性变形的加剧而过度下降，也即具有较好的延性。 目前，抗震设计方法正在从传统的强度理论向延性抗震理论过渡，大多数多地震国家的桥梁抗震设计规范已采纳了延性抗震理论。延性抗震理论不同于强度理论的是，它是通过结构选定部位的塑性变形(形成塑性铰)来抵抗地震作用的。利用选定部位的塑性变形，不仅能消耗地震能量，还能延长结构周期，从而减小地震反应。 延性的定义 通常定义为在初始强度没有明显退化情况下的非弹性变形能力。它包括两个方面的能力，一是承受较大的非弹性变形，同时强度没有明显下降的能力；二是利用滞回特性吸收能量的能力。 从延性的本质来看，它反映了一种非弹性变形的能力，即结构从屈服到破坏的后期变形能力，这种能力能保证强度不会因为发生非弹性变形而急剧下降。 要保证延性结构在大震下以延性的形式反应，能够充分发挥延性构件的延性能力，就必须确保不发生脆性的破坏模式(如剪切破坏)，以及防止脆性构件和不希望发生非弹性变形的构件发生破坏。要达到这一目的，就要采用能力设计方法进行延性抗震设计。这一方法，目前正逐渐为世界各国的规范所接受。 能力保护设计原则的基本思想在于:通过设计，使结构体系中的延性构件和能力保护构件形成强度等级差异，确保结构构件不发生脆性的破坏模式。 结构抗震性能 常规设计方法 能力设计方法 塑性铰出现位置 不明确 预定的构件部位 塑性铰的布局 随机 预先选择 局部延性需求 难以估计 与整体延性需求直接联系 结构整体抗震性能 难以预测 可以预测 防止结构倒塌破坏概率 有限 概率意义上的最大限度 根据桥梁结构体系的受力特点以及结构预期性能要求，选择合适的延性构件。 曲线的曲率（curvature）就是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率，通过微分来定义，表明曲线偏离直线的程度。数学上表明曲线在某一点的弯曲程度的数值。曲率越大，表示曲线的弯曲程度越大。曲率的倒数就是曲率半径。 * *