《工程結構抗震設計》課件 第9章-橋梁結構抗震設計

2023年第9章橋梁結構抗震設計工程結構抗震設計橋梁震害分析概述1橋梁抗震設防原則和設防標準橋梁抗震作用計算要點23456橋梁抗震設計橋梁結構抗震措施9.1概述雖然橋梁震害現(xiàn)象早有發(fā)生，但人類正式記錄的第一次橋梁震害卻是發(fā)生在1906年美國舊金山大地震，在這次地震事件中，人們注意到了一座鐵路橋梁的倒塌。在這之后，世界上又發(fā)生了多次對橋梁抗震設計影響重大的破壞性地震：如日本1923年關東大地震，1948年福井地震和1964年新瀉地震等，新西蘭1929年默奇森地震和1931年內(nèi)皮爾即地震，美國1964年阿拉斯加地震,1971年圣·費爾南多地震等，以及我國1976年的唐山大地震。唐山地震給橋梁的震害推動了我國橋梁抗震的各項研究工作的發(fā)展，近30年來，我國在橋梁抗震研究方面取得了豐碩的成果，1988年頒布施行了新的鐵路工程抗震設計規(guī)范，1990年頒布施行了公路工程抗震設計規(guī)范，唐山地震后，我國橋梁抗震研究工作才得到重視,是我國橋梁抗震研究的一個轉折點。9.2.1橋梁震害的原因及分類

震害分析表明，引起橋梁震害的原因主要有四個：（1）所發(fā)生的地震強度超過了抗震設防標準，是難以預料的；（2）橋梁場地對抗震不利，地震引起地基失效或地基變形；（3）橋梁結構設計、施工錯誤；（4）橋梁結構本身抗震能力不足。從抗震設計的角度出發(fā)，可以將橋梁震害分為兩大類，即地基失效引起的破壞和結構強烈振動引起的破壞。

1．地基失效引起的破壞地基失效引起的破壞是由地震引起的地基喪失承載能力的現(xiàn)象，屬于靜力作用，是由于地基失效產(chǎn)生的相對位移引起的結構破壞。強烈地震時，地裂縫、滑坡、砂土液化、軟土震陷等，都會使地基產(chǎn)生開裂、滑動、不均勻沉降等，進而喪失穩(wěn)定性和承載能力，使建造在上面的橋梁結構受到破壞。2．結構強烈振動引起的破壞地震時，地面運動引起橋梁結構的振動，使結構的內(nèi)力和變形大幅度地增加，從而導致結構破壞甚至倒塌。結構強烈振動引起的破壞屬于動力作用，是由于振動產(chǎn)生的慣性力引起的破壞。主要有兩個方面的原因：一是外因，即結構遭遇的地震動的強度遠遠超過設計預期的強度；二是內(nèi)因，即結構設計和細部構造以及施工方法上存在缺陷，如：構件強度和延性不足、各構件之間連接不牢、結構布置和構造不合理等。9.2.2橋梁震害的破壞形式根據(jù)震害造成的破壞部位，可以分為上部結構的震害、支座和伸縮縫的震害以及下部結構和基礎的震害。1．上部結構的震害上部結構指橋梁支座以上的橋跨結構，多采用混凝土或預應力混凝土裝配式構件，其斷面常為T形、開Π、箱形或中空圓孔截面，這部分直接承受橋上交通荷載。鋼箱梁的局部屈曲破壞拱橋風撐的屈曲破壞（1）上部結構自身的震害橋梁上部結構自身遭受震害而發(fā)生破壞的情形比較少見，在發(fā)現(xiàn)的少數(shù)震害中，主要是鋼結構的局部屈曲破壞。（2）上部結構的移位震害橋梁上部結構的移位震害比較常見，通常表現(xiàn)為縱向移位、橫向移位以及扭轉移位造成的破壞，一般在伸縮縫處比較容易發(fā)生移位震害。地震發(fā)生時，橋梁的梁體移位是避免不了的，如果不是太大的移位，震后通過換掉破壞的支座，把梁體恢復原位，橋梁還可以繼續(xù)使用。但是過大的移位會導致落梁，這是不允許的，所以必須采取抗震措施減小梁體位移。上部結構縱向移位上部結構橫向移（3）上部結構的碰撞震害如果相鄰結構的間距太小，當?shù)卣鸢l(fā)生時兩相鄰結構容易發(fā)生碰撞，產(chǎn)生較大的撞擊力，從而造成結構的破壞。橋梁上部結構的碰撞震害通常有：相鄰跨上部結構的碰撞、上部結構與橋臺的碰撞以及相鄰橋梁間的碰撞等。上部結構與橋臺間的碰撞相鄰跨上部結構的碰撞相鄰橋梁結構間的碰撞2．支座及伸縮縫的震害支座的移位震害輥軸支座的輥軸脫落（1）支座的震害在歷次破壞性地震中，支座的震害現(xiàn)象都較普遍，主要原因表現(xiàn)在支座設計沒有充分考慮抗震的要求，連接與支擋等構造措施不足，以及某些支座形式和材料本身的缺陷。(a)(b)（2）伸縮縫破壞圖a為臺灣14號線炎峰橋伸縮縫地震破壞情況，圖b為阪神地震中西宮港大橋引橋伸縮縫地震破壞情況。梁間連接裝置的破壞（3）梁間連接裝置的破壞梁間連接裝置的破壞雖然不能引起橋梁垮塌癱瘓，但是它的破壞也會大大加重橋梁的震害，因此在橋梁抗震設計和橋梁施工中應給予重視和恰當?shù)奶幚?。圖9.12為梁間連接裝置的破壞。3.下部結構和基礎的震害1）墩柱的彎曲破壞橋梁墩柱的彎曲破壞非常常見，主要是約束箍筋配置不足、縱向鋼筋的搭接或焊接不牢等引起的墩柱的延性不足。立交橋的墩柱彎曲破壞（1）橋梁墩柱的震害筋混凝土墩柱的破壞形式主要有彎曲破壞和剪切破壞。還有基腳破壞。比較高柔的橋墩，多為彎曲型破壞；而矮粗的橋墩，多為剪切破壞；介于兩者之間的，為混合型破壞模式。墩柱彎曲破壞2）墩柱的剪切破壞較矮的墩中較為普遍出現(xiàn)剪切或彎剪破壞，橋墩的抗剪強度不足，是出現(xiàn)這類震害的根本原因。在地震中此類破壞較多，可能發(fā)生在帽梁與墩柱連接處、墩柱中部或墩柱與承臺的連接處。剪切破壞3)墩柱的基腳破壞墩柱的基腳破壞非常少見，但一旦出現(xiàn)后果就非常嚴重。圖9.18為1971年美國的圣費南多地震中墩柱基腳破壞，22根螺紋鋼筋從樁基礎中拔出，導致橋墩倒塌。由于墩底主鋼筋的構造處理不當，造成主鋼筋的錨固失敗。美國的圣費南多地震中墩柱基腳破壞1989年美國洛馬·普里埃塔地震中Cypress高架橋上層框架塌落（2）框架墩的震害震害主要表現(xiàn)為:蓋梁的破壞，墩柱的破壞以及節(jié)點的破壞。蓋梁的破壞形式為：當?shù)卣鹆椭亓ΟB加時，剪切強度不足引起的剪切破壞;蓋梁負彎矩鋼筋的過早截斷引起的彎曲破壞;以及蓋梁鋼筋的錨固長度不夠引起的破壞。節(jié)點的破壞主要是剪切破壞。地震中，該橋有一段800m長的上層橋面因墩柱斷裂塌落在下層橋面上，上層框架完全毀壞。主要原因：梁柱節(jié)點配筋不足，豎直柱體配筋連續(xù)性和橫向箍筋不足。蓋梁鋼筋的錨固長度不夠。汶川地震中百花大橋框架墩節(jié)點區(qū)域震害系梁與墩柱的節(jié)點區(qū)域發(fā)生破壞，系梁端部和墩柱局部發(fā)生剪切破壞。1999年臺灣集集地震中橋臺向后傾斜（3）橋臺的震害橋臺的震害在橋梁震害中是較為常見，主要造成原因為地基失效引起的橋臺滑移、臺身與上部結構的碰撞破壞及橋臺向后傾斜等。1999年土耳其Duzce地震中橋臺翼墻損壞（4）地基與基礎破壞基礎的破壞與地基的破壞緊密相關，幾乎所有地基的破壞都會引起基礎的破壞，主要表現(xiàn)為移位、傾斜、下沉、折斷和屈曲失穩(wěn)?；A破壞的原因有:擴大基礎的震害一般由砂土液化或地基失效的不均勻沉降和由土承載力和穩(wěn)定性不夠，地面產(chǎn)生大變形，導致地層發(fā)生水平滑移、下沉、斷裂而引起的;常用樁基礎除了上面的原因外，還有上部結構傳下來的慣性力所引起的樁基剪切、彎曲破壞，更有樁基礎設計不當所引起的震害。砂土液化引起的橋梁倒塌橋址處上部土層由軟黏土和沖積砂土組成，所以沒有液化問題，樁基沒有發(fā)生豎向沉降，但樁與樁周土發(fā)生了30-45cm的脫空。從而造成地基土對樁身的橫向約束力不足。于是，在上部結構傳下來的地震慣性力作用下，樁身產(chǎn)生了過大的橫向位移，最終導致樁頂彎曲、剪切破壞。9.2.3橋梁震害分析及啟示橋梁震害的外因往往無法預測和避免，由于結構設計和細部構造等不合理造成的橋梁震害，即震害的內(nèi)因是可以減輕甚至避免的。1．橋梁震害分析其主要表現(xiàn)為抗震設防標準不合適，設防目標缺乏明確準則，結構布置、形式和設計都不利于結構抗震，結構抗震分析方法和抗震構造不當?shù)纫蛩?。具體體現(xiàn)主要為：（1）支承連接部件失效：強度不滿足、位移能力不足以及墩、臺頂、掛梁支承牛腿處支承面太窄且沒有可靠的約束裝置；（2）橋梁墩、臺破壞：墩柱延性不足、墩柱抗剪強度不足、框架墩節(jié)點剪切強度不足及構造缺陷等；（3）基礎破壞：樁基自身設計強度的不足或構造處理不當?shù)取?．啟示（1）要重視橋梁結構動力概念設計，選擇較理想的抗震結構體系；（2）要重視延性抗震，用能力設計思想進行抗震設計；（3）要重視結構的局部構造設計，避免出現(xiàn)構造缺陷；（4）要重視橋梁支承連接部位的抗震設計，開發(fā)有效的防止落梁裝置；（5）對復雜橋梁（如斜彎橋、高墩橋梁或墩剛度變化很大的橋梁），強調進行空間動力時程分析的必要性；（6）要重視采用減、隔震技術提高結構的抗震能力。9.3橋梁抗震設防原則與設防標準自從1976年唐山地震以后，我國的橋梁抗震工作也日益受到重視。最近幾年來，我國的《鐵路工程抗震設計規(guī)范》、《公路橋梁抗震設計細則》以及《城市橋梁抗震設計規(guī)范》先后得到了修訂或編制完成。這些規(guī)范引入了新的橋梁抗震設計理念，完善了相應的抗震設計方法，是我國橋梁設計的依據(jù)。9.3.1抗震設防原則抗震設計應盡可能遵循的一些基本原則，這些原則基于歷次的工程結構震害教訓和當前公認的理論認識。主要包括：場地選擇，體系的整體性和規(guī)則性，結構和構件的強度與延性的均衡，能力設計原則和多道抗震防線。1．場地選擇選擇的基本原則是：避開地震時可能發(fā)生地基失效的松軟場地，選擇堅硬場地。2．體系的整體性和規(guī)則性結構的整體性要好。對于橋梁結構，上部結構應盡可能設計成連續(xù)的。整體性可防止結構結件即非結構構件在地震時被震散掉落，同時它也是結構發(fā)揮空間作用的基本條件。3．結構和構件的強度與延性的均衡強度與延性是決定結構抗震設計比能力的兩個重要參數(shù)。只重視強度而忽視延性絕對不是良好的抗震設計。一般而言，結構具有的延性水平越高，相應的設計地震力可以取得越小，結構所需的強度也越低；反過來，結構具有的強度越高，結構所需具備的延性水平則越低。因此，在設計抗震結構時，應當在強度和延性水平之間取得適當?shù)木狻?．能力設計原則能力設計思想強調強度安全度差異，即在不同構件（延性購機和能力保護構件——不適宜發(fā)生非彈性變形的構件統(tǒng)稱為能力保護構件）和不同破壞模式（延性破壞和脆性破壞模式）之間確立不同的強度安全度。通過強度安全度差異，確保結構在大地震下以延性形式反應，不發(fā)生脆性的破壞模式。5．多道抗震防線應力圖使工程結構具有多道抵抗地震側向力的體系，則在強地震動過程中，一道防線破壞后尚有第二道防線可以支承結構，避免倒塌。因此，超靜定結構優(yōu)于同種類型的靜定結構。與建筑構造相比，橋梁結構在這方面可利用的余地通常并不大。3．結構和構件的強度與延性的均衡強度與延性是決定結構抗震設計比能力的兩個重要參數(shù)。只重視強度而忽視延性絕對不是良好的抗震設計。一般而言，結構具有的延性水平越高，相應的設計地震力可以取得越小，結構所需的強度也越低；反過來，結構具有的強度越高，結構所需具備的延性水平則越低。因此，在設計抗震結構時，應當在強度和延性水平之間取得適當?shù)木狻?．能力設計原則能力設計思想強調強度安全度差異，即在不同構件（延性購機和能力保護構件——不適宜發(fā)生非彈性變形的構件統(tǒng)稱為能力保護構件）和不同破壞模式（延性破壞和脆性破壞模式）之間確立不同的強度安全度。通過強度安全度差異，確保結構在大地震下以延性形式反應，不發(fā)生脆性的破壞模式。5．多道抗震防線應力圖使工程結構具有多道抵抗地震側向力的體系，則在強地震動過程中，一道防線破壞后尚有第二道防線可以支承結構，避免倒塌。因此，超靜定結構優(yōu)于同種類型的靜定結構。與建筑構造相比，橋梁結構在這方面可利用的余地通常并不大。

9.3.2抗震設防標準工程抗震設防標準是指根據(jù)地震動背景，為保證工程結構在壽命期內(nèi)的地震損失（經(jīng)濟損失及人員損失）不超過規(guī)定的水平或社會可接受的水平，規(guī)定工程結構必須具備的抗震能力。防震措施可分為三個階段：抗震設計、保證施工質量與合理的維護保養(yǎng)。抗震設防標準的科學性：嚴格按照現(xiàn)行的有關規(guī)范要求進行工程場地地震安全性評價工作，是的評價結果較好地符合實際，具有較好的可重復性。政策性（或社會性）：考慮到工程類型、重要程度、投資強度風險程度等。橋梁抗震設防的合理安全度原則：需要在經(jīng)濟和安全之間進行合理平衡抗震設防標準的確定抗震設防標準是衡量抗震設防要求高低的尺度，由抗震設防烈度或設計地震動參數(shù)及橋梁抗震設防類別確定?？拐鹪O防烈度是按國家規(guī)定的權限批準作為一個地區(qū)抗震設防依據(jù)的地震烈度。設防參數(shù)是指考慮工程抗震設防時，采用哪種物理量（參數(shù)）來進行工程設防。國內(nèi)外常用的參數(shù)為烈度和地震動參數(shù)兩種。我國頒布了《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》規(guī)定的基本烈度，一般情況下，取50年內(nèi)超越概率10%的地震烈度。對橋址已作過地震安全性評價的橋梁，應按批準的抗震設防烈度或設計地震動參數(shù)進行抗震設防。

9.3.3抗震設防目標1.總目標：通過抗震設防，減輕公路橋梁的地震破壞，保證人民生命財產(chǎn)安全，減少經(jīng)濟損失，更好地發(fā)揮公路交通網(wǎng)在抗震救災中的作用。具體具體通過“兩水準”的抗震設防要求和“兩階段”的抗震設計方法實現(xiàn)。2．“兩水準”抗震設防目標：在小震（多遇地震）作用下，結構物不許修理，仍可正常使用；在中震（偶遇地震）作用下，結構物無重大損壞，經(jīng)修復后仍可繼續(xù)使用；在大震（罕遇地震）作用下，結構物可能產(chǎn)生重大破壞，但不致倒塌。即“小震不壞，中震可修，大震不倒”2．“兩水準”抗震設防目標：我國《公路橋梁抗震設計細則》（以下簡稱《細則》），（JTG/TB02—01—2008）以及《城市橋梁抗震設計規(guī)范》（CJJ166—2011）分別兩個等級的地震動參數(shù)：E1地震作用和E2地震作用，進行兩個階段的抗震設計；即：當遭受E1地震作用時，一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用。當遭受E2地震作用時，應保證不致倒塌或產(chǎn)生嚴重結構損壞，經(jīng)臨時加固后可供維持應急交通使用。3．“兩階段”的抗震設計方法《細則》實質上是采用“兩水準設防、兩階段設計”第一階段的抗震設計，采用彈性抗震設計；第二階段的抗震設計，采用延性抗震設計方法，并引入能力保護設計原則。通過第一階段的抗震設計，即對應El地震作用的抗震設計，可達到和原規(guī)范基本相當?shù)目拐鹪O防水平。通過第二階段的抗震設計，即對應E2地震作用的抗震設計，來保證結構具有足夠的延性能力，通過驗算，確保結構的延性能力大于延性需求。通過引入能力保護設計原則，確保塑性鉸只在選定的位置出現(xiàn)，并且不出現(xiàn)剪切破壞等破壞模式。通過抗震構造措施設計，確保結構具有足夠的位移能力。橋梁抗震設防類別設防目標E1地震作用E2地震作用A類一般不受損壞或不需修復可繼續(xù)使用可發(fā)生局部輕微損傷，不需修復或經(jīng)簡單修復可繼續(xù)使用B類一般不受損壞或不需修復可繼續(xù)使用應保證不致倒塌或產(chǎn)生嚴重結構損傷，經(jīng)臨時加固后可供維持應急交通使用C類一般不受損壞或不需修復可繼續(xù)使用應保證不致倒塌或產(chǎn)生嚴重結構損傷，經(jīng)臨時加固后可供維持應急交通使用D類一般不受損壞或不需修復可繼續(xù)使用

各設防類別橋梁的抗震設防目標A、B、C類橋梁采用“兩水準設防、兩階段設計”；D類橋梁采用“一水準設防、一階段設計”。各橋梁抗震設防類別適用范圍注意：對抗震救災以及在經(jīng)濟、國防上具有重要意義的橋梁或破壞后修復（搶修）困難的橋梁，報請批準后，可根據(jù)具體情況提高設防類別。橋梁抗震設防類別適用范圍A類單跨跨徑超過150m的特大橋B類單跨跨徑不超過150m的高速公路、一級公路上的橋梁，單跨跨徑不超過150m的二級公路上的特大橋、大橋C類二級公路上的中橋、小橋，單跨跨徑不超過150m的三、四級公路上的特大橋、大橋D類三、四級公路上的中橋、小橋

9.3橋梁地震作用計算9.3.1橋梁場地地震安全性評價地震安全性評價工作一般包括地震危險性分析、場地土層地震反應分析和場地的地震地質災害評價三部分。通過場地的地震反應分析，可以得到各土層的地震加速度時程，并進一步換算為地震加速度反應譜，經(jīng)標準化后可得到設計加速度反應譜，供工程結構的抗震設計采用。進一步地，還要以設計加速度反應譜為目標，擬合出符合工程結構抗震設計要求的地震加速度時程。9.3.2地震加速度反應譜我國《公路橋梁抗震設計細則》采用的反應譜是通過對823條水平強震記錄統(tǒng)計分析得到的，并將有效周期成分延長至10s，其對應阻尼比為0.05的水平加速度反應譜由下式確定：水平設計加速度反應譜抗震重要性系數(shù)

場地系數(shù)阻尼調整系數(shù)式中：Tg——特征周期（s）；

T——結構自振周期（s）；

Smax——水平設計加速度反應譜最大值。

地震作用部分的修訂，反應譜周期到10秒，并給出了場地修正系數(shù)；給出了時程地震波的選用原則。各類公路橋梁的抗震重要性系Ci注:高速公路和一級公路上的大橋、特大橋,其抗震重要性系數(shù)取B類括號內(nèi)的值。橋梁分類El地震作用E2地震作用A類1.01.7B類0.43(0.5)1.3(1.7)C類0.341.0D類0.23—場地系數(shù)Cs抗震防烈度67890.05g0.1g0.15g0.2g0.3g0.4gI1.21.00.90.90.90.9II1.01.01.0l.01.01.0III1.11.3l.21.21.01.0IV1.21.4l.31.31.00.9專題研究指出：設計加速度反應譜最大值應隨場地系數(shù)調整。我國規(guī)范第一次采用，故調整幅度宜小一點。阻尼調整系數(shù)，除有專門規(guī)定外，結構的阻尼比應取值0.05豎向設計加速度反應譜豎向設計加速度反應譜由水平設計加速度反應譜乘以下式給出的豎向/水平譜比函數(shù)R土層場地的基巖場地的式中,T為結構自震周期。目前，在橋梁抗震設計中，地震動加速度時程的選擇主要有三種方法，即直接利用強震記錄、采用人工地震加速度時程和規(guī)范標準化地震加速度時程。選擇加速度時程，必須把握住三個特征，即加速度峰值的大小、波形和強震持續(xù)時間。9.4橋梁地震作用計算9.4.1橋梁抗震分析一般規(guī)定

適用范圍：常規(guī)橋梁單跨跨徑不超過150m的混凝土梁橋、圬工或混凝土拱橋等常規(guī)橋梁的抗震分析，墩高不超過40m，墩身第一階振型有效質量大于60%。

根據(jù)在地震作用下動力響應特性的復雜程度，常規(guī)橋梁分為規(guī)則橋梁和非規(guī)則橋梁兩類。表中限定范圍內(nèi)的梁橋屬于規(guī)則橋梁，不在此表限定范圍內(nèi)的梁橋屬于非規(guī)則橋梁，拱橋為非規(guī)則橋梁。各類橋梁的抗震分析方法如下表所示：地震作用/橋梁分類B類C類D類規(guī)則非規(guī)則規(guī)則非規(guī)則規(guī)則非規(guī)則E1SM/MMMM/THSM/MMMM/THSM/MMMME2SM/MMTHSM/MMTH————注：TH-線性或非線性時程計算方法SM-單振型反應譜或功率譜方法MM-多振型反應譜或功率譜方法一般規(guī)定：（1）地震作用下，一般情況下橋墩應采用反應譜理論計算，橋臺臺身地震慣性力可按靜力法計算。（2）由于圬工拱橋、重力式橋墩和橋臺一般為混凝土結構，結構尺寸大、無延性，因此它們和D類橋均可只進行El地震作用下結構的地震反應分析。（3）對于上部結構連續(xù)的橋梁,各橋墩高度宜盡可能相近。相鄰橋墩高度相差較大導致剛度相差較大的情況，宜在剛度較大的橋墩處設置活動支座或板式橡膠支座。（4）不宜在梁橋的矮墩設置固定支座，矮墩宜設置活動支座或板式橡膠支座。（5）在高烈度區(qū)，宜盡量避免采用對抗震不利的橋型。

截面特性取值E1地震作用下，常規(guī)橋梁的所有構件抗彎剛度均按毛截面計算。E2地震作用下，延性構件的有效截面抗彎剛度應按下式計算，但其他構件抗彎剛度仍按毛截面計算。

9.5橋梁結構抗震驗算1．選擇橋位時，應盡量避開地震的危險地段，充分利用地震的有利地段2．避免或減輕在地震作用下因地基變形或地基失效造成的破壞3．本著減輕震害和便于修復（搶修）的原則，合理確定設計方案4．提高結構與構件的強度和延性，避免脆性破壞5．加強橋梁結構的整體性6．在設計中提出保證施工質量的要求或措施9.5.1橋梁結構抗震設計的一般要求9.5.2梁橋延性抗震設計

1971年美國圣弗爾南多(SanFernand)地震爆發(fā)以后，各國都認識到結構的延性能力對結構抗震性能的重要意義；在1994年美國北嶺(Northridge)地震和1995年日本神戶(Kobe)地震爆發(fā)后，強調結構總體延性能力已成為一種共識。能力保護設計原則(PhilosophyofCapacityDesign)

為了最大限度地避免地震動的不確定性，保證結構在大震下能以延性的形式反應，新西蘭學者Park等在20世紀70年代中期提出了結構延性抗震設計中的一個重要原則—能力設計原則。能力設計原理的基本概念在于：在結構體系中的延性構件（軟鐵環(huán)）和能力保護構件（鑄鐵環(huán)）之間，確立適當?shù)膹姸劝踩燃壊町?，確保結構不發(fā)生脆性破壞模式。常規(guī)的靜力強度設計方法屬于前者，即所有構件的設計都是基于統(tǒng)一的強度安全系數(shù)，沒有考慮在不同性質的構件之間形成適當?shù)膹姸劝踩燃壊町?；上圖闡釋了兩種不同的設計思路：等安全度設計和不等安全度設計。能力設計法則屬于后者，即通過延性構件和能力保護構件（在結構設計中，把脆性構件以及不希望發(fā)生非彈性變形的構件，統(tǒng)稱為能力保護構件）之間的強度安全等級差異，確保結構不會發(fā)生脆性的破壞模式。下表對傳統(tǒng)靜力強度設計方法與能力設計法進行了比較。延性抗震設計是指允許橋梁結構發(fā)生塑性變形，不僅用構件的強度作為衡量結構性能的指標，同時要校核構件的延性能力是否滿足要求。延性抗震設計時，允許發(fā)生塑性變形的構件叫延性構件。延性抗震設計原則能力保護設計原則的基本思想在于：通過設計，使結構體系中的延性構件和能力保護構件形成強度等級差異，確保結構構件不發(fā)生脆性的破壞模式。

(1)選擇合理的結構布局；

基于能力保護設計原則的結構抗震設計過程，一般具有以下特征：(2)選擇地震中預期出現(xiàn)的彎曲塑性鉸的合理位置，保證結構能形成一個適當?shù)乃苄院哪軝C制；通過強度和延性設計，確保潛在塑性鉸區(qū)域截面的延性能力；

(3)確立適當?shù)膹姸鹊燃?，確保預期出現(xiàn)彎曲塑性鉸的構件不發(fā)生脆性破壞模式(如剪切破壞、黏結破壞等)，并確保脆性構件和不宜用于耗能的構件(能力保護構件)處于彈性反應范圍。

具體到梁橋，按能力保護設計原則，應考慮以下幾方面：⑴塑性鉸的位置一般選擇出現(xiàn)在墩柱上，墩柱作為延性構件設計，可以發(fā)生彈塑性變形，耗散地震能量。橋梁基礎、蓋梁、梁體和結點宜作為能力保護構件。墩柱的抗剪強度宜按能力保護原則設計。⑵沿順橋向，連續(xù)梁橋、簡支梁橋墩柱的底部區(qū)域,連續(xù)剛構橋墩柱的端部區(qū)域為塑性鉸區(qū)域；沿橫橋向，單柱墩的底部區(qū)域、雙柱墩或多柱墩的端部區(qū)域為塑性鉸區(qū)域。

⑶墩柱的設計剪力值按能力保護構件設計，應為與柱的極限彎矩(考慮超強系數(shù))所對應的剪力。在計算設計剪力值時應考慮所有潛在的塑性鉸位置，以確定最大的設計剪力。⑷蓋梁、結點及基礎按能力保護構件設計，其設計彎矩、設計剪力和設計軸力應為與柱的極限彎矩(考慮超強系數(shù))所對應的彎矩、剪力和軸力；在計算蓋梁、結點和基礎的設計彎矩、設計剪力和軸力值時，應考慮所有潛在的塑性鉸位置，以確定最大的設計彎矩、剪力和軸力。能力保護構件計算

9.6

橋梁結構抗震措施1．基礎抗震措施應加強基礎的整體性和剛度，同時采取減輕上部荷