第二章 桥梁抗震设计基本要求

第二章 桥梁抗震设计基本要求

主要内容：桥梁抗震设计基本原则、桥梁抗震设计流程，桥梁抗震设防标准、地

震动输入的选择、桥梁抗震概念设计。

基本要求：掌握桥梁抗震设计基本原则、理解和掌握桥梁抗震设防标准、掌握地

震动输入的选择要求、掌握桥梁抗震概念设计基本原则。

重 点：桥梁抗震设防标准的确定、地震动输入的选择和桥梁抗震概念设计。 难 点：桥梁抗震设防标准的确定。

最近二三十年来，全球发生的对此破坏性地震造成了非常惨重的生命财产损失。一个很重要的原因是，桥梁工程在地震中遭到了严重破坏，切断了震区交通生命线，造成救灾工作的巨大困难，使次生灾害加重，从而导致了巨大的经济损失。

多次破坏性地震一再显示了桥梁工程遭到破坏的严重后果，也一再显示了桥梁工程进行正确抗震设计的重要性。自从1976年唐山地震以后，我国的桥梁抗震工作也日益受到重视。最近几年来，我国的《铁路工程抗震设计规范》、《公路桥梁抗震设计细则》以及《城市桥梁抗震设计规范》先后得到了修订或编制完成。这些规范引入了新的桥梁抗震设计理念，完善了相应的抗震设计方法，是我国桥梁设计的依据。

2.1 抗震设防标准及设防目标（课件）

2.1.1 抗震设防标准

工程抗震设防标准是指根据地震动背景，为保证工程结构在寿命期内的地震损失（经济损失及人员损失）不超过规定的水平或社会可接受的水平，规定工程结构必须具备的抗震能力。因此，抗震设防标准是工程项目进行抗震设计的准则，也是工程抗震设计中需要解决的首要问题。

通常情况下，建设工程从选址到使用寿期内的防震措施可分为三个阶段：抗震设计、保证施工质量与合理的维护保养。其中，抗震设计要遵从一定的标准，这就是抗震设防标准。它包括抗震设防目标、工程设防类别、设防地震和场地选

择等内容。

抗震设防标准是科学性和政策性（或社会性）的结合。科学性就是要严格按照现行的有关规范要求进行工程场地地震安全性评价工作，是的评价结果较好地符合实际，具有较好的可重复性。政策性则要考虑到工程类型、重要程度、投资强度风险程度等。我国还属于发展中国家，财力物力有限。国家总的防灾政策决定了抗震设防标准不宜过高。随着科学技术的进步和国民经济地发展，以及人们放在意识的加强，抗震设防标准也在逐渐提高。

抗震设防标准——工程设防类别

系指根据工程结构遭遇地震破坏后可能产生的经济损失和社会影响程度，以及在抗震救灾中的作用，对其所做的抗震重要性类别划分。一般分为四类，也有的行业工程分为二类或三类。

抗震设防标准——设防地震

系指针对不同重要性类别的工程，采用特定安全水准的地震作用强度，常以一定概率水平下的地震烈度或地震动参数来表达。在现行的多种抗震设计规范中称为“设防烈度”。

抗震设防标准——抗震设防目标

系指工程结构通过抗震设计所达到的宏观抗震目标。设防目标同设计方法有关。比如，对于建筑来说是三级设防，其目标可简述为“小震不坏、中震可修、大震不倒”。

抗震设防标准——场地选择

系指在地震区选择建设场地时，宜选择有利地段，避开不利地段，当无法避开时应采取适当的抗震措施。这是经济合理的抗震设防前提，往往比其他抗震措施的作用还大。因为，地震对建设工程的破坏，除地震动引起工程结构的破坏外，还有场地条件的因素，诸如地震引起的地表错动与地裂，地基土的不均匀沉陷，滑坡和粉、砂土液化等。对有利，不利和危险地段的划分，应按地震活动性、构造活动性，边坡稳定性和场地地基条件等进行综合评定。

桥梁工程的抗震设防，既要使震前用于抗震设防的经济投入不超过我国当前的经济能力，又要使地震中经过抗震设计的桥梁的破坏程度限制在人们可以承受的范围内。换言之，需要在经济和安全之间进行合理平衡，这是桥梁抗震设防的

合理安全度原则。

抗震设防标准是衡量抗震设防要求高低的尺度，由抗震设防烈度或设计地震动参数及桥梁抗震设防类别确定。抗震设防烈度是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。设防参数是指考虑工程抗震设防时，采用哪种物理量（参数）来进行工程设防。国内外常用的参数为烈度和地震动参数两种。我国颁布了《中国地震动参数区划图》规定的基本烈度，一般情况下，取50年内超越概率10%的地震烈度。对桥址已作过地震安全性评价的桥梁，应按批准的抗震设防烈度或设计地震动参数进行抗震设防。

2.1.2 抗震设防目标

2.1.2.1 总目标

通过抗震设防，减轻公路桥梁的地震破坏，保证人民生命财产安全，减少经济损失，更好地发挥公路交通网在抗震救灾中的作用。具体具体通过“两水准”的抗震设防要求和“两阶段”的抗震设计方法实现。

2.1.2.2 “两水准”抗震设防目标

近几十年来，美国、日本及我国等国家的地震工程专家先后提出了分类设防的抗震设计思想，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。这一抗震设计思想表示为以下三个要求：在小震（多遇地震）作用下，结构物不许修理，仍可正常使用；在中震（偶遇地震）作用下，结构物无重大损坏，经修复后仍可继续使用；在大震（罕遇地震）作用下，结构物可能产生重大破坏，但不致倒塌。

我国《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02—01—2008）以及《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ 166—2011）分别两个等级的地震动参数：E1地震作用和E2地震作用，进行两个阶段的抗震设计；即：当遭受E1地震作用时，一般不受损坏或不需修理可继续使用。当遭受E2地震作用时，应保证不致倒塌或产生严重结构损坏，经临时加固后可供维持应急交通使用。

表1 各设防类别桥梁的抗震设防目标

2.1.2.3“两阶段”的抗震设计方法

我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）就是采用三水准设防、两阶段设计方法：第一阶段设计取第一水准的地震动参数计算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应，进行构件截面的承载力验算，即采用弹性抗震设计，对部分构件进行承载力设计。；第二阶段设计取第三水准的地震动参数进行结构薄弱部位的弹塑性层间变形验算，并采取相应的构造措施，即采用延性抗震设计方法，并引入能力保护设计原则。

2.1.2.4 桥梁工程抗震设计流程

桥梁工程在其使用期内，要承受多种作用的影响，包括永久作用、可变作用和偶然作用三大类。地震是桥梁工程的一种偶然作用，在试用期内不一定会出现，但一旦出现，对结构的影响很大。桥梁工程必须首先确保运行功能，即满足永久作用和可变作用的要求，这是静力设计的目标。其次。保证桥梁工程在地震下的安全性也非常重要，因此要进行抗震设计。目前，桥梁工程的抗震设计一般配合静力设计进行，并贯穿桥梁结构设计的全过程。

与静力设计一样，桥梁工程的抗震设计也是一项综合性的工作。桥梁抗震设计的任务，是选择合理的结构形式，并为结构提供较强的抗震能力。具体来说，要正确选择能够有效地抵抗地震作用的结构形式，合理地分配结构的刚度、质量和阻尼等的分布，并正确估计地震可能对结构造成的破坏，以便通过结构、构造和其他抗震措施，使损失控制在限定的范围内。

桥梁工程的抗震设计过程一般包括七个步骤，即抗震设防标准选定、地震输入选择、抗震概念设计、延性抗震设计（或减隔震设计）、地震反应分析、抗震性能验算以及抗震措施选择，如图所示。

其中，虚框中的部分工作量最大，也最为复杂。如果采用两级设防的抗震设计思想，虚框中的地震反应分析和抗震验算就要做两次循环，即对应于每一个设防水准，进行一次地震反应分析，并进行相应的抗震性能验算，直到结构的抗震性能满足要求。

2.2地震作用及作用效应组合（反应谱、地震动时程，介绍桥梁场地地震安全性评价（P41），建筑抗震设计规范及课本，叶爱君，课件）

桥梁场地地震安全性评价

地震安全性评价是指对具体建设工程地区或场址周围的地震地质、地球物理、地震活动性、地形变化等进行研究，采用地震危险性概率分析方法，按照工程应采用的分先概率水准，科学地给出相应的工程规划和设计所需的有关抗震设防要求的地震动参数和基础资料。

地震安全性评价工作一般包括地震危险性分析、场地土层地震反应分析和场地的地震地质灾害评价三部分。

地震危险性是指某一场地（或某一区域、地区、国家）在一定时期内可能遭受到的最大地震破坏影响，可以用地震烈度或地面运动参数来表示。目前，场地的地震危险性分析普遍采用概率方法，具体要求包括：查明工程场地周围地震环境和地震活动性，判定并划分出潜在震源的位置、规模和地震活动频度，给出可能的真元模式，确定各潜在震源的发震概率，最后根据地震动衰减规律和地震危险性分析的概率模型，计算出场地不同地震动参数的概率曲线，给出不同概率水准下的地震动参数峰值，得到基岩的地震反应谱，以及地震持续时间。

将地震危险性分析得到的基岩地震加速度反应谱进行标准化处理，得到目标反应谱，进一步合并基岩加速度时程，作为场地地震反应分析的地震输入。对于水平层、横向不均匀性较小的场地，可采用一维剪切模型进行场地土层地震反应分析，该模型为覆盖在基岩上的一系列完全理想的已知层后、土特征的水平成层模型。但对于局部地形等影响、横向不均匀性较大的场地，则需采用二维甚至三维模型进行场地土层地震反应分析。通过场地的地震反应分析，可以得到各土层的地震加速度时程，并进一步换算为地震加速度反应谱，经标准化后可得到设计加速度反应谱，供工程结构的抗震设计采用。进一步地，还要以设计加速度反应谱为目标，拟合出符合工程结构抗震设计要求的地震加速度时程。

地震加速度反应谱

做过地震安全性评价的桥梁场地，可以选取地震安全性评价报告提供的设计反应谱作为地震输入；而未做场地地震安全性评价的桥梁场地，一般选取现行桥梁抗震规范规定的反应谱作为地震输入。

由于诸多随机因素的影响，使得由不同记录计算得到的反应谱具有很大的随机性。为此，各国规范的反应谱一般是根据很多条地震记录统计平均后，进行一定

的平滑处理后得到的。

我国《公路桥梁抗震设计细则》采用的反应谱是通过对823条水平强震记录统计分析得到的，并将有效周期成分延长至10s ，其对应阻尼比为0.05的水平加速度反应谱由下式确定：

⎧S max (5. 5T +0. 45)⎪S =⎨S max ⎪⎩S max (T g /T )T

T ≥T g

S max =2. 25C i C s C d A

式中, T g 为反应谱特征周期（根据地震动参数区域图选取）；T 为结构自震周期；S max 为水平设计加速度反应谱最大值；C i 为地震设防的重要系数；C s 为场地系数；C d 为阻尼调整系数；A 为水平向设计基本地震动加速度峰值。

C d =1+0. 05-ζ≥0. 55 0. 06+1. 4ζ

式中，ζ为结构实际阻尼比。

我国《城市桥梁抗震设计规范》则采用了《建筑抗震设计规范》相同的反应谱形式，有效周期成分至6s, 分别在T g ~5T g 区段和5T g ~6T g 区段采用不同的下降段，其水平设计加速度反应谱直S 由下式确定：

⎧10(η2-0. 45)5. 5S max T +0. 45S max ⎪ηS ⎪2max

⎪γS =⎨⎛T g ⎫⎪η2S max T ⎪⎪⎝⎭⎪⎪η20. 2γ-η1(T -5T g )S max ⎩0

式中，T g 为反应谱特征周期，根据地震动参数区域图选取，其中计算8、9度E2地震作用时，特征周期宜增加0.05s ；η2为结构的阻尼调整系数，阻尼比为0.05时取1.0，阻尼比不等于0.05时按式 计算；γ为T g ~5T g 区段曲线衰减指数，阻

η1为5T g ~6T g 区段直线下尼比为0.05时取0.9，阻尼比不等于0.05时按式 计算；

降段下降斜率调整系数，阻尼比为0.05时取0.02，阻尼比不等于0.05时按式 计

算；T 为结构自震周期；S max 为水平设计加速度反应谱最大值，按式 计算。 η2=1+0. 05-ζ 0. 06+1. 4ζ

0. 05-ζ 0. 5+5ζγ=0. 9+

η1=0. 02+(0. 05-ζ8

S max =2. 25A

式中，ζ为结构实际阻尼比；A 为E1或E2地震作用下水平向地震动峰值加速度。 对于竖向地震作用，我国《公路桥梁抗震设计细则》和《城市桥梁抗震设计规范》均采用竖向地震动加速度反应谱由水平向设计加速度反应谱乘以竖向/水平向谱比函数 R得到。其中，基岩场地R 取0.65，一般土层场地根据下式取值；

⎧1. 0⎪R =⎨1. 0-2. 5(T -0. 1)

⎪0. 5⎩T

式中，T 为结构自震周期。

地震动加速度时程

目前，在桥梁抗震设计中，地震动加速度时程的选择主要有三种方法，即直接利用强震记录、采用人工地震加速度时程和规范标准化地震加速度时程。选择加速度时程，必须把握住三个特征，即加速度峰值的大小、波形和强震持续时间。 在选择强震记录上时，除了最大峰值加速度应符合桥梁所在地区的设防要求外，场地条件也应尽量接近，也就是该地震波的主要周期应尽量接近于桥址场地的卓越周期。对于强震持续时间，原则上应采用持续时间较长的地震记录。如果能获得桥址场地附近同类地质条件下的强震记录，则是最佳选择，应优先采用。 人工地震加速度时程是根据随机振动理论产生的符合所需统计特征（加速度峰值、频谱特征、持续时间）的地震加速度时程。生成人工地震加速度时程可以有两条途径：一是以规范设计反应谱为目标拟合而成；二是对建桥桥址场地进行地震安全性评价，以提供场地的人工地震加速度时程。

规范标准化地震加速度时程由相关的规范提供，如日本桥梁抗震规范就提供了18

组扔地震时程记录共选用。

需要特别指出的是，采用地震加速度时程进行地震反应分析时，一般要选取多组地震加速度时程以供比较分析，如美国AASHTO 规范规定为5组，我国《公路桥梁抗震设计细则》和《城市桥梁抗震设计规范》均规定不得少于3组（对于地震反应分析结果，3组须取最大值，7组可取平均值）。

2.2.1地震作用

地震作用的属于偶然作用，通常只与永久作用进行组合。永久作用通常包括结构重力（恒载）、预应力、土压力、水压力，而地震作用通常包括地震动的作用和地震土压力、水压力等。进行桥梁抗震设计时，应进行包括各种作用效应的最不利组合。

在地震作用下，除了结构内力反应以外，支座以及梁端等位移反应需要特别关注，为防止发生支座脱落或桥梁震害，我国《城市桥梁抗震设计规范》规定在进行支座位移验算时，还应考虑50%均匀温度作用效应。

2.2.1地震作用效应组合

按承载能力极限状态设计时，作用效应S 应考虑作用效应的基本组合，必要时尚应考虑作用效应的偶然组合。

偶然组合

《公路桥涵通用设计规范》：永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应（标准值、准永久值、频遇值）、一种偶然作用标准值效应的组合。偶然作用的效应分项系数取1.0，地震作用标准值按《桥梁抗震设计细则》规定采用。

《建筑结构荷载规范》：偶然组合的设计值宜按下列规定确定——偶然荷载的代表值（标准值）不乘分项系数；与偶然荷载同时出现的其他荷载可根据观测资料和工程经验采用适当的代表值。各种情况下荷载效应的设计值公式，可由有关规范另行规定。

按正常使用极限状态设计时，作用效应Sk 应根据不同的设计要求，采用作用效应的短期效应组合、长期效应组合。

1、短期效应组合

永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合。

S k =∑S Gik +∑ψ1j

i =1j =1m n S Qjk =∑C Gi i =1m G ik +∑C Qj ψ1j Q jk j =1n

2、长期效应组合

永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合。

S k =∑S Gik +∑ψ2j

i =1j =1m n S Qjk =∑C Gi i =1m G ik +∑C Qj ψ2j Q jk j =1n

2.3桥梁抗震概念设计

地震作用是一种不规则的循环往复荷载，且具有很强的随机性，而桥梁结构的地震破坏机理十分复杂。目前人们对地震动和结构地震破话的认识尚不充分，因此，要进行精准的抗震设计很困难。

20世纪70年代以来，人们在总结地震灾害经验中提出了“抗震设计”（conceptual design ）的思想，并认为它比“数值设计”（numerical design ）更为重要。抗震设计概念是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。合理的抗震设计，要求设计出来的结构，在强度、刚度和延性的等指标上有最佳的组合，使结构能够经济地实现抗震设防的目标。

抗震“概念设计”是从概念上，特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策；“数值设计”主要是地震作用计算、构件强度验算、结构和支座变形验算等。应当指出，强调概念设计重要，并非不重视数值设计，而是为了给抗震计算创造有利条件，使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况。这两者是相辅相成的，作为一个正确的抗震设计，必须重视抗震设计概念设计，灵活而又合理地运用抗震设计思想。

2.3.1桥梁震害

调查与分析桥梁的震害及产生的原因是建立正确的抗震设计方法，采取有效抗震措施的科学依据。国内外地震工作者历来都很重视震害的调查研究。可以说，桥梁抗震设计的历史，也是人类对桥梁震害认识的历史。近20余年发生的几次大地震使桥梁结构遭到了严重破坏，但也使我们获得了关于结构地震反应的极其宝贵的资料，从而可以对抗震设计理论和设计方法进行检讨、修正和发展，是桥梁

抗震设计水平不断的得到提高。

大量的震害分析表明，引起桥梁震害的原因主要有死个：①所发生的地震强度超过了抗震设防标准，这是无法预料的；②桥梁场地对抗震不利，地震引起地基失效或地基变形；③桥梁结构设计、施工错误；④桥梁结构本身抗震能力不足。

从结构抗震设计的观点出发，可以将桥梁震害归为两大类，即地基失效引起的破坏和结构强烈振动引起的破坏。两者破坏的原因不同：前者属于静力作用，是由于地基失效产生的相对位移引起的结构破坏；后者属于动力作用，是由于振动产生的惯性力引起的破坏。

1）地基失效引起的破坏

地基失效指的是由地基丧失承载能力的现象。强烈地震时，地裂缝、滑坡、沙土液化、软土震陷等，都是使地基产生开裂、滑动、不均匀沉降等，进而丧失稳定性和承载力，使建造在上面的桥梁结构受到破坏。一般来说，这类破坏现象是人为工程难以抵御的，因此应尽量通过场地选择避免。

2）结构强烈振动引起的破坏

地震时，地面运动引起桥梁结构的振动，使结构的内力和变形大幅度地增加，从而导致结构破坏甚至倒塌。这类破坏主要源于两方面的原因：一是结构遭受的地震动强度远远超过设计预期的强度，结构语法抵御而破坏，这是导致结构破坏的外因；二是在结构设计和细部构造以及施工方法上存在缺陷，这是导致结构破坏的内因。由于地震动的不确定性和复杂性，人们目前还无法准确预测桥址未来可能发生的地震动，所以，设计对地震动特性不敏感的结构就显得特别重要。

2.3.1.1 上部结构的震害

桥梁上部结构的震害，按照震害产生原因的不同，可分为上不结构自身的震害，上不结构的位移震害（包括落梁震害），以及上部结构的碰撞震害。

1）上部结构自身的震害

桥梁上部结构自身遭受震害而被毁坏的情况比较少见。在发现的少数震害中，主要是钢结构的局部屈曲破坏。

2）上不结构的位移震害

桥梁上部结构的位移震害在破坏性地震中极为常见，这种震害表现为桥梁上不结构的纵向位移、横向位移以及扭转位移。一般来说，设置伸缩缝的地方比较容易

发生位移震害。在破坏性地震中，最为常见的是桥梁上部结构的纵向位移和落梁震害。如果上部结构的位移超出了墩、台等的支承面，则会发生更为严重的落梁震害。上部结构发生落梁时，如果撞击桥墩，还会给下部结构带来很大的破坏。当然，桥梁支座和桥墩的毁坏也会导致上部结构的坠落。

3）上部结构的碰撞震害

如果相邻结构的间距过小，在地震中就有可能会发生碰撞，产生非常大的撞击力，从而使结构受到破坏。桥梁在地震中的碰撞，比较典型的有：相邻跨上部结构的碰撞，上部结构与桥台的碰撞，以及相邻桥梁间的碰撞。

2.3.1.2 支座的震害

桥梁支座历来被认为是桥梁结构体系中抗震性能比较薄弱的一个环节，在历次破坏性地震中，支座的震害现象都叫普遍。如在日本阪神地震中，支座损坏的比例达到了调查总数的28%。支座的破坏形式一般表现为支座位移，锚固螺栓拔出、剪断，活动支座脱落，以及支座本身构造上的破坏等。其原因主要是支座设计没有充分考虑抗震的要求，连接与支挡等构造措施不足，以及某些支座形式和材料本身的缺陷。

支座的破坏会引起结构的传力路径改变，甚至是中断，从而对结构其他部位的抗震产生影响，严重的则会直接导致落梁，进一步加重结构震害。因此，支座的震害需要特别关注。

2.3.1.3下部结构和基础的震害

下部结构和基础的严重破坏时引起桥梁倒塌，并在震后难以修复使用的主要原因。除了地基毁坏的情况，桥梁墩台和基础的震害是由于受到较大的水平地震力，瞬时反复振动在相对薄弱的界面产生破坏而引起的。

1) 桥梁墩柱的震害

大量震害资料表明：桥梁结构中普遍采用的钢筋混凝土墩柱，其破坏形式主要有弯曲破坏和剪切破坏。弯曲破坏时延性的，多表现为开裂、混凝土剥落压溃、钢筋裸露和弯曲等，并会产生很大的塑性变形。而剪切破坏时脆性的，伴随着强度和刚度的急剧下降。比较高柔的桥墩，多为弯曲型破坏；而矮粗的桥墩，多为剪切破坏；介于二者之间的，为混合型。另外，桥梁墩柱的基脚破坏也是一种可能的破坏形式。

① 墩柱的弯曲破坏

桥梁墩柱的弯曲破坏非常常见，在历次的大地震中都不少。究其原因，主要是约束箍筋配置不足、纵向钢筋的搭接或焊接不牢等引起的墩柱的延性不足。 ② 墩柱的剪切破坏

桥梁墩柱墩柱的剪切破坏也是十分常见的。由于剪切破坏是脆性的。往往会造成墩柱以及上部结构的倒塌，震害较为严重。

③ 墩柱的基脚破坏

墩柱基脚的震害相当少见，但一旦出现，则可能导致墩梁倒塌的严重后果。

2) 框架墩的震害

城市高架桥中城建的框架墩，在地震中有不少震害的例子。框架墩的震害主要表现为：盖梁的破坏，墩柱的破坏，以及节点的破坏。盖梁的破坏形式主要有：剪切强度不足（当地震力和重力叠加时）引起的剪切破坏，盖梁负弯矩钢筋的过早截断引起的弯曲破坏，以及盖梁钢筋的锚固长度不够引起的破坏。墩柱的破坏形式与其他墩柱类似，而节点的破坏主要是剪切破坏。

3) 桥台的震害

在历年的地震中，桥台的震害较为常见。除了地基丧失承载力（如砂土液化）等引起的桥台滑移外，桥台的震害主要表现为台身与上部结构（如梁）的碰撞破坏，以及桥台向后倾斜。

2.3.1.4基础的震害

桥梁基础破坏是国内外许多震害的重要震害现象之一。大量震害资料表明：地基失效（如土体滑移和砂土液化）是桥梁基础产生震害的主要原因。

2.3.2桥梁抗震设计原则（卓卫东、细则4.1、叶爱君）

合理的抗震设计，要求设计出来的结构，在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济地实现抗震设防的目标，要达到这个要求，就需要设计工程师深入了解对结构地震反应有重要影响的基本因素，并具有丰富的经验和创造力，而不仅仅只是按照规范的规定执行。以下，介绍抗震设计应尽可能遵循的一些基本原则，这些原则基于历次的工程结构震害教训和当前公认的理论认识。主要包括：场地选择，体系的整体性和规则性，结构和构件的强度与延性的均衡，能力设计原则和多道抗震防线。

2.3.2.1 场地选择

除了根据地震安全性分析尽量选择比较安全的场址之外，还要考虑一个地区内的场地选择。

选择的基本原则是：避开地震时可能发生地基失效的松软场地，选择坚硬场地。基岩、坚实的碎石累地基、硬粘土地基都是理想的场地；饱和松散粉细沙、人工填土和极软的粘土地基或不稳定的坡地及其影响科技的场所都是文献地区。在地基稳定的条件下，还可以考虑结构与地基的振动特性，力求避免共振影响；在软弱地基上，设计时要注意基础的整体性，以防止地震引起的动态的和永久的不均匀变形。

2.3.2.2 体系的整体性和规则性

结构的整体性要好。对于桥梁结构，上部结构应尽可能设计成连续的。整体性可防止结构结件即非结构构件在地震时被震散掉落，同时它也是结构发挥空间作用的基本条件。

无论实在平面或立面上，结构的布置都要力求使几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规整，避免突然变化。

2.3.2.3 结构和构件的强度与延性的均衡

强度与延性是决定结构抗震设计比能力的两个重要参数。只重视强度而忽视延性绝对不是良好的抗震设计。

一般而言，结构具有的延性水平越高，相应的设计地震力可以取得越小，结构所需的强度也越低；反过来，结构具有的强度越高，结构所需具备的延性水平则越低。必须认识到，所选择的延性水平将直接影响到结构的地震破坏程度。这是因为结构延性的发挥即意味着结构在设计地震动作用下将经历若干次反复的弹塑性变形循环，也即意味着结构将出现一定程度的破坏。一般情况下，结构经历的非弹性变形越大，其破坏程度也越高。因此，在设计抗震结构时，应当在三个hi 强度和延性水平之间取得适当的均衡。

2.3.2.4 能力设计原则

传统的静力设计思想认为，理想的设计是使结构各构件都具有近似相等的安全度，即结构中不要存在局部的薄弱环节。但由于结构各构件的重要程度并不相同，实际上即使是对于静力设计而言，等安全度设计思想也并不合适，对于抗震设计，则更是存在严重的缺陷。

能力设计思想强调强度安全度差异，即在不同构件（延性购机和能力保护构件——不适宜发生非弹性变形的构件统称为能力保护构件）和不同破坏模式（延性破坏和脆性破坏模式）之间确立不同的强度安全度。通过强度安全度差异，确保结构在大地震下以延性形式反应，不发生脆性的破坏模式。

2.3.2.5 多道抗震防线

应力图使工程结构具有多道抵抗地震侧向力的体系，则在强地震动过程中，一道防线破坏后尚有第二道防线可以支承结构，避免倒塌。因此，超静定结构优于同种类型的静定结构。与建筑构造相比，桥梁结构在这方面可利用的余地通常并不大。

思考题

1、 简述工程结构的抗震设防标准和设防目标的含义？（工程

结构的抗震设防标准是衡量抗震设防要求高低的尺度，由抗震设防烈度或设计地震动参数及桥梁抗震设防类别确

定。抗震设防目标系指工程结构通过抗震设计所要达到的防震目标，最低的设防目标是避免结构倒塌破坏，设防目标与结构的设防类别和地震作用水平有关。）

2、 什么是地震基本烈度？什么是地震设防烈度？《公路桥梁

抗震设计细则》中的E1地震作用和E2地震作用与设防烈度有何联系？（一个地区未来50年内一般场地条件下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。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称为设防烈度，一般情况下，可采用《中国地震动参数区划图》中的地震基本烈度。对已编制抗震设防区

划的城市，可按批准的抗震设防烈度进行抗震设防。《公路桥梁抗震设计细则》中的E1地震作用和E2地震作用分别为对延性构件和能力保护构件进行设计时的地震动输入标准，均以设防烈度地震动峰值加速度为基础乘以抗震重要性系数确定。）

2、地震中桥梁常见的震害有哪些？如何预防？（常见震害：上部结构移位与落梁、上部结构碰撞、支座移位、支座受剪、桥梁墩柱破坏、桥台破坏、地基失效等。主梁限位装置和适当的主梁搁置长度对落梁十分有效；合理的支座设置方式及支座构造，可解决桥墩水平地震力分配严重不均，避免支座和桥墩破坏；桥位选择要尽量远离断裂带；墩柱具有足够的延性。）

3、《公路桥梁抗震设计细则》中对高速公路上的大桥，E1、E2地震作用的抗震重要性系数的取值及抗震设防目标是如何规定的？（抗震重要性系数：E1地震作用水平取0.5，E2地震作用水平为1.7；抗震设防目标：E1地震作用水平下一般不受损坏或不需修复可继续使用，E2地震作用水平下应保证不致倒塌或产生严重结构损伤，经临时加固后可供维持应急交通使用。）

4、简述地震安全性评价报告的主要内容。（地震烈度复核、设计地震动参数（加速度、设计反应谱、地震动时程曲线）、地震区划、场地及周围地震地质稳定性评价、场地地震灾害预测等。）