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原文传递中日桥梁抗震设计规范关于延性设计验算规定的对比研究

论文题名：	中日桥梁抗震设计规范关于延性设计验算规定的对比研究
关键词：	公路桥;延性设计;位移验算;抗震设计规范
摘要：	中国于2020年颁布施行了新一版的《公路桥梁抗震设计规范》（JTG/T2231-01-2020），新版规范较之前版本增加了延性抗震体系与减隔震体系的设计规定，全面细化和完善了减隔震体系的抗震设计内容，增强了体系的完整性。新版规范在延性抗震设计方面增加了较多可操作的规定，但抗震体系的划分、验算内容的规定等方面的要求较发达国家还存在一定的缺陷与不足，日本的地域特征与中国相近，且地震频发，抗震设计规范在不断总结震害经验的基础上更新较为频繁，其对延性设计与验算的规定较中国更加完善，因此参考借鉴日本桥梁抗震规范中的相关内容具有重要的意义。　　参照中、日桥梁抗震设计规范中的不同规定，分别从抗震分类、设计地震作用、场地类别划分、荷载组合、抗震设计流程、抗震体系划分、设计计算方法等方面比较二者设计参数规定的差异，并结合实际工程案例，采用不同规定下的设计反应谱与时程函数进行结构地震响应分析，依据规范规定的两阶段验算内容进行桥墩构件验算，提出中国规范较日本规范存在的一些不足之处。主要的研究结果如下：　　（1）中、日桥梁抗震设计规范在桥梁类别、场地类别等方面的划分标准较为相似，但日本规范划分的类型更完善、设防目标更明确，设计要求更高，如日本规范在考虑永久荷载时增加了混凝土收缩徐变的影响；中国规范在第一阶段地震作用规定的是小震作用较日本的中震作用设防标准低，日本规范在第二阶段地震作用中规定了板块边界型与内陆直下型两种类型地震作用；中国规范规定了桥墩与减隔震构件两种类型的抗震体系，日本规范规定了桥墩、上部梁体、基础以及减隔震构件四种类型的抗震体系；中国规范在抗震设防目标中未提出安全性要求，且D类桥梁不做第二阶段地震作用验算，日本规范在设防目标中提出了明确的安全性要求，即所有桥梁类型均需要达到不落梁的程度，且对全部桥梁进行两阶段的抗震验算。　　（2）对设计反应谱而言，第一阶段，中国E1设计反应谱峰值加速度大于日本L1设计反应谱，但其水平直线段的长度明显小于日本规范，导致曲线下降段的高度整体低于日本规范，使得基本周期较大的结构所对应的第一阶段设计反应谱的加速度较日本规范偏小；第二阶段，日本规范依据两种类型的地震作用也规定了相应的L2T1、T2设计反应谱，中国规范E2反应谱值整体小于日本规范L2T1、T2反应谱值；阻尼调整系数计算公式有所不同，阻尼比为0.05时，阻尼调整系数均为1.0，而阻尼比小于0.725且不等于0.05时，中国规范的阻尼调整系数计算结果小于日本规范，中国规范规定的阻尼调整系数计算公式较为保守，日本规范对阻尼比的变化更加敏感。　　（3）对地震波而言，依据中国规范的规定，通过地震动三要素所选取的地震波反应谱与设计反应谱在桥梁结构周期范围内有一定的拟合效果，波动幅值较为合理；日本规范中直接指定了标准地震波，其反应谱与设计反应谱在整体范围内的收敛效果较好，波动幅值更小，利用效率较高。　　（4）对比地震响应分析结果，通过反应谱法与时程分析法计算得到的桥梁结构内力与位移结果变化趋势相同，即两阶段地震作用下，中国设计反应谱与时程分析的计算结果均小于相应的日本设计反应谱与时程分析计算结果，同时随着阻尼比的增大其计算结果相应减小，阻尼比为0.05时，反应谱和时程分析的计算结果较为接近。　　（5）中国规范对位移延性理论的规定较日本规范有一定的不足，如中国规范未划分不同的破坏模式，只规定第二阶段的位移验算限值，日本规范依据计算出的抗弯、抗剪承载力的大小，划分弯曲破坏、剪切滑移破坏以及剪切破坏三种破坏模式，不同模式对应不同的位移验算要求，且规定了两阶段的位移验算限值；中国规范中A类桥梁的设防要求与日本规范中的B类桥梁相对应，中国规范未明确A类桥的具体验算内容，仅规定了其在第二阶段地震作用下需整体保持弹性状态的设计要求，日本规范规定了B类桥的位移、内力与变形验算内容，提出桥墩残留变形的验算公式。　　（6）从桥墩构件设计要求来看，该构件满足两国规范两阶段的位移与内力验算要求。中国规范在塑性铰长度的计算公式里考虑了墩柱高度的折减以及主筋的作用，未考虑箍筋对塑性铰长度影响，日本规范的塑性铰长度由截面所配置的主筋与箍筋共同作用得到，中国规范计算的塑性铰长度明显大于日本规范；由于塑性铰长度的偏大，也导致第二阶段验算的墩顶位移限值相应较大，最终使得验算的位移结果偏于安全。
作者：	杨森
专业：	建筑与土木工程
导师：	徐培蓁
授予学位：	硕士
授予学位单位：	青岛理工大学
学位年度：	2022