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第一章桥梁抗震设计原理1

1.1 引言1

目 录1

1.2近来地震中的桥梁破坏2

1.2.1 地震位移3

1.2.2桥台沉陷7

1.2.3墩柱破坏8

1.2.4盖梁破坏14

1.2.5节点破坏16

1.2.6基脚破坏19

1.2.7桥梁钢构件破坏19

1.3.1极限强度设计和弹性设计的对比20

1.3设计原理20

1.3.2延性与耗能21

1.3.3能力设计原理23

1.3.4强度定义26

1.3.5结构可靠性理论在抗震设计中的应用27

1.3.6设计和反应极限状态28

1.4加固原理30

1.4.1 加固的优先权30

1.4.2已建结构的评估31

1.4.3加固概念32

1.5.2概念设计37

1.5.3建模与分析37

1.5设计过程37

1.5.1选择设计地震37

1.5.4设计及细节38

1.5.5设计验算（再分析）38

1.5.6 隔震38

1.5.7 已建桥梁的评估与加固39

第二章地震活动性与场地土效应40

2.1 引言40

2.2地面运动特征41

2.2.1 震源机理及衰减规律41

2.2.2地震波传播效应41

2.2.3重现期和危险性评价44

2.2.4加速度记录45

2.2.7地震动分量及最大值47

2.2.5震级与烈度47

2.2.6方向效应47

2.2.8持时效应48

2.2.9能量效应49

2.2.10地形放大效应49

2.3 土的性质与土层反应50

2.3.1 土工技术调查和土性预测50

2.3.2基岩加速度的土性修正52

2.3.3断层错位55

2.3.4滑坡55

2.3.5液化60

2.4设计地面运动63

2.4.1弹性反应谱63

2.4.2非弹性反应谱67

2.4.3危险性－重要性－重现期之间的关系68

2.4.4设计反应谱70

2.4.5人造地面运动的合成73

2.5非一致输入效应74

2.5.1桩的一致和非一致输入74

2.5.2线性多模态方法74

2.5.3非线性方法75

2.5.4初步设计方法75

2.5.5非一致地面运动时程的生成77

第三章概念设计80

3.1 引言80

3.2 限制条件80

3.2.1 功能因素80

3.2.2地质条件的制约83

3.2.3上部结构的种类85

3.3抗震设计方案比选89

3.3.1 上部结构与桥墩的连接89

3.3.2上部结构与桥台的连接93

3.3.3排架的形式96

3.3.4柱式墩截面比较方案98

3.3.5排架与基础的连接100

3.3.6基础系统101

3.4跨越深谷的考虑103

3.5长跨桥的考虑105

第四章模型建立与分析106

4.1 概述：桥梁抗震评估及设计手段106

4.2 桥梁模型建立和分析目的107

4.3.1 桥梁动力性能：运动方程109

4.3桥梁抗震性能原理：结构动力学109

4.3.2桥梁动力反应特性121

4.3.3桥梁弹性地震反应：最大反应值124

4.4桥梁结构模型128

4.4.1 模型建立一般问题128

4.4.2桥梁构件的模型133

4.4.3结构置换模型153

4.5分析方法154

4.5.1分析手段类型155

4.5.2静力或准静力分析手段156

4.5.3反应谱分析165

4.5.4时程分析165

4.6桥梁反应分析实例：高架桥反应分析169

5.2抗震设计材料性能181

5.2.1无约束混凝土181

第五章设计181

5.1 引言181

5.2.2约束混凝土182

5.2.3 普通钢筋186

5.2.4 结构钢筋188

5.2.5预应力钢筋189

5.2.6高级复合材料190

5.3能力设计过程191

5.3.1 塑性铰的弯曲强度要求191

5.3.2弯曲延性和塑性转动208

5.3.3 承载能力保护状态所需强度217

5.3.4能力保护状态的设计强度220

5.4.1 梁柱结点中的剪力235

5.4梁柱结点设计235

5.4.2名义剪应力239

5.4.3结点中的主应力水平239

5.4.4开裂结点中的传力机理243

5.5锚固、应力发展及搭接262

5.5.1 引言262

5.5.2 规范中的锚固长度公式264

5.5.3约束状态中的锚固266

5.5.4钢筋的连接268

5.6.1 引言271

5.6.2抗弯设计271

5.6基础和承台271

5.5.5弯曲粘结271

5.6.3抗剪设计276

5.6.4柱－基础结点设计277

5.6.5桩的设计281

5.7上部结构纵向设计281

5.8 伸缩缝282

5.8.1 支承面283

5.8.2剪力键284

5.8.3限位器设计288

5.9 P-△效应289

5.10设计示例292

5.10.1 例5.1：连续弯箱梁结构的悬臂柱292

5.10.2例5.2：基于位移考虑的双柱排架设计300

6.1.2周期变换310

6.1.1 隔震与能量耗散的概念310

第六章桥梁减隔震设计310

6.1 概述310

6.1.3 阻尼311

6.1.4地震工程313

6.1.5 竖向反应313

6.1.6设计基本原理和结构形式313

6.1.7位移问题314

6.1.8 以往的应用与以往地震中的效果314

6.1.9对隔震器在桥梁上应用的看法315

6.2隔震器和耗能装置315

6.2.1 最常用装置的主要特征315

6.2.2减隔震装置的性能要求及测试327

6.3.1模型的建立330

6.3建模、分析与设计330

6.3.2分析331

6.3.3设计原则339

6.3.4能力设计原理和防护因素340

6.3.5设计方法342

6.4基础的摇摆350

6.4.1介绍350

6.4.2桥梁的摇摆反应351

6.4.3反应谱设计法355

6.4.4时程分析358

6.5 主动控制359

7.1.1优先级分解方法362

第七章现有桥梁的抗震评价362

7.1 引言：抗震评价方法362

7.2评价的极限状态363

7.2.1 正常使用极限状态364

7.2.2损伤控制极限状态364

7.2.3最终极限状态364

7.3评价分析方法364

7.3.1 能力／需求比分析365

7.3.2塑性倒塌机理（推倒）分析366

7.3.3非线性时程反应分析368

7.4.1材料强度370

7.4.2相对能力的考虑370

7.4构件强度和变形特征的评价370

7.4.3弹性刚度371

7.4.4弯曲强度371

7.4.5墩柱中纵筋搭接截面的弯曲强度372

7.4.6塑性铰的变形能力373

7.4.7 盖梁的弯曲强度和延性376

7.4.8抗剪强度379

7.4.9节点的强度和变形特征379

7.4.10基脚强度的变形特征385

7.4.11 上部结构的强度和延性特征391

7.4.12桥台评价391

7.5其他细节391

7.5.2宽桥的结构效应392

7.5.3支座392

7.5.1剪力键392

7.5.4限位器和伸缩缝393

7.5.5钢上部结构评价394

第八章加固设计396

8.1 引言：加固设计的原则396

8.2混凝土柱的加固397

8.2.1柱加固技术397

8.2.2柱加固设计标准399

8.3盖梁的加固423

8.3.1减小盖梁中的地震作用力423

8.3.2提高盖梁强度424

8.4.3结点预加应力428

8.4.2修复的可行性处理428

8.4.1减小结点力428

8.4盖梁－柱结点区的加固428

8.4.4外套层加固429

8.4.5更换结点430

8.5上部结构加固432

8.5.1伸缩缝的加固433

8.5.2上部结构的抗弯能力437

8.6基础加固439

8.6.1提高稳定性440

8.6.2提高抗弯能力440

8.6.3提高抗剪强度440

8.6.4提高基础结点区的抗剪强度442

8.7 桥梁加固中的隔震措施444

参考文献445