內(nèi)容包括下列列三部分：一、橋梁地震震震害感性了了解二、關(guān)于地震震力理論和抗抗震設(shè)計(jì)方法法；三、對(duì)《公路橋梁抗震震設(shè)計(jì)細(xì)則》中部分問(wèn)題的理理解。公路橋梁抗震震設(shè)計(jì)中的部部分問(wèn)題—與初接觸同志志交流1一、橋梁地震震震害感性了了解1.結(jié)構(gòu)受到的地地震影響主要要有兩種形式式：一是場(chǎng)地運(yùn)運(yùn)動(dòng)作用于結(jié)構(gòu)一一地震力使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振振動(dòng)而受到影影響；另一種種形式是場(chǎng)地地發(fā)生斷裂、、地基不均勻勻沉降及液化化等情況時(shí)場(chǎng)場(chǎng)地不同部分分間發(fā)生相對(duì)對(duì)位移，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)強(qiáng)制變形而導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)構(gòu)破壞。1.1.第二種影響多發(fā)生于長(zhǎng)大大的橋梁受斷斷層影響或各各個(gè)墩臺(tái)所處處位置的地質(zhì)質(zhì)條件很不相相同而產(chǎn)生相相對(duì)位移時(shí)而而導(dǎo)致落梁、、支座剪壞以以至倒塌等情情況！由于場(chǎng)地相對(duì)對(duì)位移使橋梁梁產(chǎn)生強(qiáng)制變變形的問(wèn)題難難以預(yù)防，抗抗震設(shè)計(jì)較為為困難，目前前相關(guān)的研究究活動(dòng)還處于于初始階段對(duì)于這種情況況“抗震細(xì)則”只是于第四章章中對(duì)橋位的的選擇、地基基的處理和抗抗震措施方面面做了有關(guān)的的規(guī)定.2下面是地震中中地面相對(duì)位位移導(dǎo)致橋梁梁破壞的一些些照片：都汶路百花大大橋落梁破壞壞3支座及擋塊破破壞4伸縮縫破壞51.2.橋梁結(jié)構(gòu)受到到地震影響的的另一種形式式—受地震力作用用而振動(dòng)導(dǎo)致致其破壞的情情況.下面所講內(nèi)容容主要只針對(duì)對(duì)這種形式的的影響。對(duì)于梁式橋破破壞主要產(chǎn)生生于橋墩部位位.1).彎曲破壞：下下面是這種破破壞的兩張照照片:6彎曲破壞的過(guò)過(guò)程如下圖圖所示：謝本圖1.2A及1.372).剪切破壞;下面是下部結(jié)結(jié)構(gòu)剪切破壞壞的實(shí)拍照片片:89剪切破壞的過(guò)過(guò)程如下圖所所示：謝本圖1.2c及圖1.4G214線巴塘---囊謙段橋梁抗抗震情況102.日本95阪神大地震皮皮爾茨大橋破破壞的基本情況：下面是該橋的的結(jié)構(gòu)型式和和配筋11該橋破壞機(jī)理理分析12對(duì)該橋破壞（（學(xué)者）的見(jiàn)見(jiàn)解：1995年1月17日本阪神大地地震中許多結(jié)結(jié)構(gòu)物被毀，，橋梁的破壞壞尤為嚴(yán)重，，皮爾茨大橋橋是其中一例例。對(duì)于該橋的破破壞分析，在在學(xué)者之間有有不同的見(jiàn)解解，但一般認(rèn)認(rèn)為剪切強(qiáng)度度不足、配筋筋過(guò)少和不適適當(dāng)?shù)目v筋截截?cái)嗍堑卣鹌破茐牡闹匾?；此次地震中破破壞的橋梁均均是按日?964年的規(guī)范設(shè)計(jì)計(jì)，設(shè)計(jì)所用用的加速度反反應(yīng)譜峰值僅僅為0.2—0.4g.而橋梁實(shí)際承承受的地震反反應(yīng)譜峰值達(dá)達(dá)1g甚至達(dá)2g,當(dāng)時(shí)采用的是是彈性理論，，設(shè)計(jì)中沒(méi)有有演算屈服以以后的結(jié)構(gòu)變變形.抗震設(shè)計(jì)不但但在彈性范圍圍內(nèi)而且也應(yīng)應(yīng)在彈塑性范范圍內(nèi)確保結(jié)結(jié)構(gòu)的安全.所以,日本新的公路路橋梁抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范完全全采用了兩階階段的抗震設(shè)設(shè)計(jì)方法，對(duì)對(duì)于中小地震震、強(qiáng)震分別別按彈性理論論和彈塑性理理論設(shè)計(jì),滿(mǎn)足中中小地地震不不損傷傷、大大震可可以修修復(fù)的的設(shè)防防要求求.133、橋梁梁震害害的原原因與與啟示示1415161718二、關(guān)關(guān)于地地震力力理論論和抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法1、地震震力理理論進(jìn)行結(jié)結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)首首先需需研究究地震震時(shí)地地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)產(chǎn)生的的動(dòng)態(tài)態(tài)效應(yīng)應(yīng)，通通俗地地講就就是要要計(jì)算算地震震力。。地震力力的計(jì)計(jì)算分分靜力力法和和動(dòng)力力法1.1靜力法法*：假定結(jié)結(jié)構(gòu)的的各部部分與與其所所在場(chǎng)場(chǎng)地具有有相同同的振振動(dòng)，，結(jié)構(gòu)構(gòu)物的的地震反反應(yīng)就就是結(jié)結(jié)構(gòu)的的慣性性力，，即：把慣性性力視視作靜靜力作作用于于結(jié)構(gòu)構(gòu)做抗抗震計(jì)計(jì)算，，這種種方法稱(chēng)為為靜力力法。19該方法法由于于假定定結(jié)構(gòu)構(gòu)相對(duì)對(duì)于地地面是是靜止止的，，無(wú)相相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，所只只有結(jié)結(jié)構(gòu)不不變形、為為剛體體時(shí)才才成立立。靜力法法的概概念系系日本本學(xué)者者于1899年提出出，系系數(shù)k--日本于于１９９２６６年制制定的的《關(guān)于公公路橋橋梁細(xì)細(xì)則草草案》將日本本國(guó)內(nèi)內(nèi)按不不同地地震區(qū)區(qū)域、、不同同的地地基條條件取取0.15、0.20、0.30、0.40---該方法法把結(jié)結(jié)構(gòu)在在地震震時(shí)的的動(dòng)力力反應(yīng)應(yīng)看作作是靜靜止的的慣性性力，，假定定結(jié)構(gòu)構(gòu)不變變形,忽略了了地震震時(shí)地地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)特特性（（剪切切波速速、振振幅等等）和和結(jié)構(gòu)構(gòu)的動(dòng)動(dòng)力特特性(剛度、、自振振周期期等)，所以以未能能科學(xué)學(xué)地解解決結(jié)結(jié)構(gòu)的的抗震震問(wèn)題題。但是對(duì)對(duì)于剛剛性結(jié)結(jié)構(gòu)，，它還還是適適用的的，所所以2008年部頒頒公路路橋梁梁抗震震設(shè)計(jì)計(jì)細(xì)則（（下下簡(jiǎn)稱(chēng)稱(chēng)“細(xì)細(xì)則””）第第6.1.5條仍采采用89年部頒頒原公公路工工程抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范（（下簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱(chēng)““89規(guī)范””）相相應(yīng)條條文的的個(gè)規(guī)規(guī)定：：地震震作用用下，，橋臺(tái)臺(tái)臺(tái)身身地震震力可可按靜力力法計(jì)計(jì)算。。隨著對(duì)對(duì)地震震災(zāi)害害的分分析和和對(duì)地地震作作用的的深入入研究究，靜靜力法法越來(lái)來(lái)越暴暴露出出它的不合合理性性，所所以到到上世世紀(jì)四四十年年代便便提出出了考考慮地地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)和和結(jié)構(gòu)構(gòu)動(dòng)力力特性的屬屬于動(dòng)動(dòng)力法法的反反應(yīng)譜譜法201.２、動(dòng)動(dòng)力法法首先建建立結(jié)結(jié)構(gòu)體體系在在地震震作用用下的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)方程程。1.2.1單質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)體系系運(yùn)動(dòng)動(dòng)方程程的建建立有一些些結(jié)構(gòu)構(gòu)物如如中小小跨徑徑、高高度不不大的的橋梁，，單層層的房房屋等等，可可近似似地將將結(jié)構(gòu)構(gòu)的全部部質(zhì)量量集中中于一一個(gè)點(diǎn)點(diǎn)，如如右圖圖(一)所示將橋橋梁上上、下下部結(jié)結(jié)構(gòu)的的全部部質(zhì)量量集中中于墩墩頂，，簡(jiǎn)化化成用用無(wú)重重量的的彈性性直直桿支承承于地地面的的單質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，，并假假定體體系不不發(fā)生生轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，而而把地地基的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)分解解為一個(gè)豎豎向、、兩個(gè)個(gè)水平平方向向的分分量，，分別別計(jì)算算。圖（一一）中中：表表示示地震震時(shí)地地面的的水平平位移移分量量，是是時(shí)間間t的函數(shù)數(shù)，它它的變化規(guī)規(guī)律可可自用用強(qiáng)震震儀測(cè)測(cè)得的的地震震時(shí)地地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)的的實(shí)測(cè)測(cè)記錄錄得到到；X(t)表示質(zhì)質(zhì)點(diǎn)相相對(duì)于于地面面的水水平位位移，，也是是時(shí)間間t的涵數(shù)數(shù)，是是待求求的未未知量。為為了確確定當(dāng)當(dāng)?shù)孛婷嫖灰埔瓢吹牡囊?guī)規(guī)律變變化時(shí)時(shí)單質(zhì)質(zhì)點(diǎn)彈彈性體體系的的相對(duì)對(duì)位移反應(yīng)應(yīng)x(t)，需要要建立立其運(yùn)運(yùn)動(dòng)方方程。。21取質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)m為隔離離體，，作用用于它它上面面的力力有：：彈性恢恢復(fù)力力S=-kx(t)---質(zhì)點(diǎn)要要回到到平衡衡位置置的力力,k為直桿桿的剛剛度系系數(shù)阻尼力力R=-c(t)---結(jié)構(gòu)在在振動(dòng)動(dòng)過(guò)程程中存存在外外部介介質(zhì)的的阻尼尼力,結(jié)構(gòu)的的振動(dòng)將將逐漸漸衰減減，假假定阻阻尼力力與速速度成成正比比：顯然，，在地地震作作用下下質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的絕絕對(duì)加加速度度為根據(jù)牛牛頓第第二定定律，，質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的運(yùn)運(yùn)動(dòng)方方程可可寫(xiě)為為：整理后后得：：這就是是在地地震作作用用下單單質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)體系系的運(yùn)運(yùn)動(dòng)微微分方方程，，是一一個(gè)二二階常常系數(shù)線性性非齊齊次微微分方方程，22方程（（1）的解解由通通解和和特解解兩部部分組組成：：其通通解---右端項(xiàng)項(xiàng)等于于零的的齊次次方程程（其其物理理意義義是結(jié)結(jié)構(gòu)自自由振振動(dòng)））的解解它為為它的特特解（（表示示強(qiáng)迫迫振動(dòng)動(dòng)）為為:上式（（3）稱(chēng)為為杜哈哈梅（（Duhamel）積分分，它它與齊齊次微微分方方程的的通解解之和和就是是微分分方程（（1）的全全解。。(式中稱(chēng)稱(chēng)自自振園園頻率率，，稱(chēng)稱(chēng)為阻阻尼比比)由上面面(2)、(3)兩式求求出結(jié)結(jié)構(gòu)相相對(duì)于于地面面的位位移x(t)后，就就可以以求得得其加加速速度。。理論上上該加加速度度與場(chǎng)場(chǎng)地運(yùn)運(yùn)動(dòng)加加速度度之和和乘以以結(jié)構(gòu)構(gòu)的質(zhì)質(zhì)量,即就就可可得到到結(jié)構(gòu)構(gòu)的地地震震反應(yīng)應(yīng)即地地震力力，然然而，，由于于加速速度是不規(guī)規(guī)則的的函數(shù)數(shù)，杜杜哈梅梅積分分難以以用一一般的的函數(shù)數(shù)來(lái)表表示，，所以以地震震作用用的具具體計(jì)計(jì)算是是通過(guò)過(guò)下面面幾種種方法法而實(shí)實(shí)現(xiàn)的的：反應(yīng)譜譜法、、時(shí)程程分析析法和和功率率譜法法：反反應(yīng)譜譜法是是一種種簡(jiǎn)化化計(jì)算算方法法，時(shí)時(shí)程分分析法法是微微分方方程的的數(shù)值值積分分法，，功率率譜法法-----。231.2.2反應(yīng)譜譜法1)概述該法于于1943年由美美國(guó)人人提出出，1958年第一一屆世世界地地震工工程會(huì)會(huì)議后后，被被許多國(guó)家家的抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范所所采用用，亦亦為我我國(guó)的的“89規(guī)范””所采采用，，““細(xì)細(xì)則””中對(duì)于于為數(shù)數(shù)眾多多的、、一般般的規(guī)規(guī)則橋橋梁仍仍采用用該方方法，，所以以，下下面對(duì)對(duì)該方方法要做一一概括括的介介紹：：作用于于質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)上的的慣性性力等等于它它的質(zhì)質(zhì)量m乘以絕絕對(duì)加加速度度,其方向向與加加速度度方向相相反，，即將(1)式代入入上式式得：：（略略去去不計(jì)計(jì)；再再由得得））F（t）=kx(t)或者24上式左左端x(t)為地震震時(shí)質(zhì)質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)產(chǎn)生的的相對(duì)對(duì)位移移，右右端F(t)為該該瞬瞬時(shí)時(shí)慣慣性性力力使使質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)產(chǎn)產(chǎn)生生的的相相對(duì)對(duì)位位移移，，因因此此可可以以認(rèn)認(rèn)為為在在某某瞬瞬時(shí)時(shí)地地震震作作用用使使結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)產(chǎn)產(chǎn)生生的的相相對(duì)對(duì)位位移移，，是是該該瞬瞬時(shí)時(shí)的的慣慣性性力力引引起起的的，，這這也也是是為為什什么么可可以以將將慣慣性性力力理理解解為為一一種種能能反反映映地地震震影影響響的的等等效效荷荷載載的的原原因因。。將前前面面的的（（3）式式代代入入（（5）式式（（略略去去與與的的微微小小差差別別））得得：：由上上式式可可知知：：水水平平地地震震作作用用（（慣慣性性力力--地震震影影響響的的等等效效荷荷載載））是是時(shí)時(shí)間間t的函函數(shù)數(shù)，，它它的的大大小小和和方方向向隨隨時(shí)時(shí)間間t而變變化化。。25在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)抗抗震震設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)中中，，并并不不需需要要求求出出每每一一時(shí)時(shí)刻刻地地震震作作用用的的數(shù)數(shù)值值，，而而只只需需求求出出作作用用的的最最大大值值。。設(shè)設(shè)該該值值以以F表示示，，由由（（6）式式得得：：----(7)或F=mS這里里，，S是某某一一地地震震記記錄錄輸輸入入給給一一單單質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)體體系系（（)所產(chǎn)產(chǎn)生生的的最最大大加加速速度度,將該該記記錄錄輸輸入入給給不不同同的的單單質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)（（）就就可可以以得得條條S隨周周期期T而變變化化以以為為參參數(shù)數(shù)的的S--T曲線線,該曲曲線線稱(chēng)稱(chēng)為為加加數(shù)數(shù)度度反反應(yīng)應(yīng)譜譜；；反反映映地地震震反反應(yīng)應(yīng)的的反反應(yīng)應(yīng)譜譜還還有有速速度度及及位位移移反反應(yīng)應(yīng)譜譜---見(jiàn)下下頁(yè)頁(yè)。。（譜譜--依照照事事物物的的類(lèi)類(lèi)別別或或系系統(tǒng)統(tǒng)所所編編制制的的示示范范性性的的圖圖書(shū)書(shū)、、表表冊(cè)冊(cè)、、圖圖形形、、曲曲線線等等如如簡(jiǎn)簡(jiǎn)譜譜、、五五線線譜譜、、家家譜譜等等））將上上頁(yè)頁(yè)分分開(kāi)開(kāi)并并插插圖圖26反應(yīng)應(yīng)譜譜示示例例272）08細(xì)則則中中的的加加速速度度反反應(yīng)應(yīng)譜譜上面面所所講講的的反反應(yīng)應(yīng)譜譜系系某某一一次次地地震震記記錄錄輸輸入入于于不不同同單單質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)體體系系所所得得到到的的反反應(yīng)應(yīng)譜譜;而不不同同的的地地面面運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)記記錄錄輸輸入入會(huì)會(huì)得得到到不不同同的的反反應(yīng)應(yīng)譜譜；；所所以以設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)中中應(yīng)應(yīng)使使用用結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)所所在在場(chǎng)場(chǎng)地地的的地地震震記記錄錄輸輸入入所所做做的的反反應(yīng)應(yīng)譜譜,但這這是是難難以以做做到到的的。。那那么么一一般般規(guī)規(guī)范范中中所所給給出出的的反反應(yīng)應(yīng)譜譜是是以以怎怎樣樣的的地地震震記記錄錄輸輸入入而而繪繪制制的的呢呢？？為了了使使處處于于不不同同場(chǎng)場(chǎng)地地的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)抗抗震震設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)均均能能使使用用，，規(guī)規(guī)范范所所給給出出的的是是將將大大量量的的地地震震加加速速度度記記錄錄分分別別輸輸入入于于不不同同的的單單質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)體體系系，，繪繪制制出出眾眾多多反反應(yīng)應(yīng)譜譜曲曲線線后后，，再再根根據(jù)據(jù)統(tǒng)統(tǒng)計(jì)計(jì)分分析析，，而而作作出出的的具具有有代代表表性性的的平平均均反反應(yīng)應(yīng)譜譜，，亦亦稱(chēng)稱(chēng)為為標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)反反應(yīng)應(yīng)譜譜。?！凹?xì)則””第5.2.1條所給出出的右圖圖所示設(shè)計(jì)計(jì)加數(shù)度度反應(yīng)譜譜就是這這樣得到的平均均應(yīng)譜。283）、反應(yīng)應(yīng)譜的使使用---地震反應(yīng)應(yīng)的計(jì)算算“細(xì)則””水平設(shè)設(shè)計(jì)加速速度反應(yīng)應(yīng)譜圖5.2.1中:(細(xì)則式5.2.2)；譜值S可根據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)的自自振周期期由譜曲曲線或下式求求出：：此S值---水平設(shè)計(jì)計(jì)加速度度反應(yīng)譜譜值便是是“細(xì)細(xì)則”6.7.1—6.7.4條計(jì)算水水平地震震力的各各公式中中的在這些公公式中還還有一些些參數(shù)，，例如在在計(jì)算算橋墩墩墩頂?shù)乃降卣鹫鹆Φ墓?.7.2-1中的等等，雖然然計(jì)算式式很長(zhǎng)、、比較復(fù)復(fù)雜，但但都是計(jì)計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)的剛度度和把結(jié)結(jié)構(gòu)各部部分的質(zhì)質(zhì)量如何何簡(jiǎn)化至至墩頂?shù)牡挠?jì)算，，均只是是用到靜靜力學(xué)、、材料力力學(xué)方面面的一些些基本公公式并無(wú)無(wú)困難。。29通過(guò)上面面的介紹紹可知：：計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)地震作作用的反反應(yīng)譜法法是將結(jié)結(jié)構(gòu)所受受的最大大地震作作用通過(guò)過(guò)反應(yīng)譜譜轉(zhuǎn)換成成作用于于結(jié)構(gòu)的的等效側(cè)側(cè)向荷載載，然后后根據(jù)這這一荷載載用靜力力法去求求解結(jié)構(gòu)構(gòu)的地震震內(nèi)力與與變形。。因?yàn)樵摲ǚㄓ?jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)便，所所以為各各國(guó)規(guī)范范所采用用。但是，地地震作用用是一個(gè)個(gè)時(shí)間過(guò)過(guò)程，該該法不能能反映結(jié)結(jié)構(gòu)在地地震過(guò)程程中的經(jīng)經(jīng)歷，同同時(shí)目前前一般所所使用的的反應(yīng)譜譜限于線線性范疇疇，當(dāng)結(jié)結(jié)構(gòu)在強(qiáng)強(qiáng)烈地震震下進(jìn)入入塑性階階段時(shí)，，用此法法將不能能得到真真正的結(jié)結(jié)構(gòu)地震震反應(yīng),也判斷不不出結(jié)構(gòu)構(gòu)真正的的薄弱部部位。30分析“細(xì)細(xì)則”圖圖5.2.1譜曲線，，當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)自振周周期小于于某一數(shù)數(shù)值時(shí)時(shí)，S值隨T的增加急急劇上升升；當(dāng)達(dá)達(dá)最大大值,當(dāng)時(shí)時(shí)，曲曲線波動(dòng)動(dòng)下降，，這里的的值值就是對(duì)對(duì)應(yīng)反應(yīng)應(yīng)譜曲線線峰值的的結(jié)構(gòu)自自振周期期，這個(gè)個(gè)周期與與場(chǎng)地振振動(dòng)的卓卓越周期期相符。。所以，，當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)自振周周期與場(chǎng)場(chǎng)地的振振動(dòng)卓越越周期相相等或接接近時(shí)，，地震反反應(yīng)最大大。這種種現(xiàn)象與與結(jié)構(gòu)在在動(dòng)荷載載作用下下的共振振相似。。因此，，在結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震設(shè)設(shè)計(jì)中，，應(yīng)使結(jié)結(jié)構(gòu)的自自振周周期遠(yuǎn)離離場(chǎng)地的的卓越越周期。。前面以單單質(zhì)點(diǎn)體體系為對(duì)對(duì)象所講講內(nèi)容，，稱(chēng)為單單振型反反應(yīng)譜法法，對(duì)于于如柱式式墩，墩墩的質(zhì)量量遠(yuǎn)小于于上部結(jié)結(jié)構(gòu)的重重量，為為了簡(jiǎn)化化計(jì)算可可以近似似地按單單質(zhì)點(diǎn)體體系處理理。而對(duì)于大大型的結(jié)結(jié)構(gòu)物、、質(zhì)量比比較分散散的結(jié)構(gòu)構(gòu)物，如如橋梁下下部為重重力式墩墩時(shí)，為為了能比比較如實(shí)實(shí)地反映映其動(dòng)力力性能，，須按多多自由度度的多質(zhì)質(zhì)點(diǎn)體系系計(jì)算。。以多質(zhì)質(zhì)點(diǎn)體系系為研究究對(duì)象而而做出的的反應(yīng)譜譜進(jìn)行地地震反應(yīng)應(yīng)計(jì)算稱(chēng)稱(chēng)為多振振型反應(yīng)應(yīng)譜法。?！凹?xì)則””圖6.7.2-1及6.7.2-1式，是橋橋梁下部部為重力力式墩時(shí)時(shí)多振型型反應(yīng)譜譜法的計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖圖及公式式。下面面對(duì)“細(xì)細(xì)則“中中有關(guān)多多振型反反應(yīng)譜法法中的兩兩個(gè)概念念作作一簡(jiǎn)介介。314）有關(guān)多多振型反反應(yīng)譜法法①多質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)體系運(yùn)運(yùn)動(dòng)方程程相應(yīng)于前前面單質(zhì)質(zhì)點(diǎn)體系系的運(yùn)動(dòng)動(dòng)方程：：多單質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)體系的的運(yùn)動(dòng)方方程為：：式中分分別為為n質(zhì)點(diǎn)體系系的質(zhì)量量矩陣、、阻尼矩矩陣和剛剛度矩陣陣。方程(11)可用振型型分解法法求解，，即利用用振型的的正交特特性將聯(lián)聯(lián)立微分分方程組組一個(gè)一一個(gè)地分分解為相相互獨(dú)立立的振動(dòng)動(dòng)方程去去求解---②振型的的意義：：多質(zhì)點(diǎn)體體系有多多少個(gè)自自由度就就有多少少個(gè)自振振頻率。。在以每每一頻率率振動(dòng)時(shí)時(shí)各質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)相對(duì)位位移圖形形的形狀狀（如圖圖（三））所示兩兩質(zhì)點(diǎn)體體系分別別在以頻頻率振振動(dòng)下下各質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)位移圖圖形）反反映出結(jié)結(jié)構(gòu)的振振動(dòng)形態(tài)態(tài)，所以以稱(chēng)為振振型。32郭奔p65插圖或韋韋p39圖將相應(yīng)各各振型的的頻率按按由小到到大依次次排列，，相應(yīng)于于最小的的頻率的的振動(dòng)動(dòng)形式稱(chēng)稱(chēng)為第一一主振型型，簡(jiǎn)稱(chēng)稱(chēng)第一振振型或““基本振振型;相應(yīng)頻率率的的振動(dòng)動(dòng)形式依依次稱(chēng)為為第二主主振型或或第二振振型------在一般初初始條件件下任一一質(zhì)點(diǎn)的的振動(dòng)都都是由各各振型的的簡(jiǎn)諧振振動(dòng)疊加加而成的的復(fù)合振振動(dòng)。試驗(yàn)結(jié)果表明明，振型愈高高，阻尼作用用造成的衰減減越快，所以以高振型只在在振動(dòng)初期對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)反應(yīng)的的影響才比較較明顯，以后后則逐漸衰減減，因此在設(shè)設(shè)計(jì)中僅考慮慮較低的幾階階振型的影響響，一般取2-3個(gè)振型即可—“細(xì)則”6.4.3條要求所考慮慮的振型階數(shù)數(shù)應(yīng)在計(jì)算方方向獲得90%以上的有效質(zhì)質(zhì)量。33③關(guān)于振型參參與系數(shù):每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)質(zhì)量與其在某某一振型中相相應(yīng)的坐標(biāo)乘乘積之和與該該振型的主質(zhì)質(zhì)量之比稱(chēng)為為該振型的振振型參與系數(shù)數(shù)。它的物理理意義是該振振型對(duì)結(jié)構(gòu)總總體反應(yīng)的貢貢獻(xiàn)。對(duì)定義義中各參數(shù)的的理解參“細(xì)細(xì)則”6.7.2條中式”6.7.2-2（公式解釋?zhuān)Ｔ撌街袨闉椤盎菊裥托汀眳⑴c系數(shù)數(shù)，就是說(shuō)對(duì)于重重力式墩只考考慮第一階振振型就可以獲獲得90%（“細(xì)則”第第6.4.3條）的有效質(zhì)質(zhì)量--因?yàn)楣窐蛄毫阂话悴桓摺！?）彈性、彈塑塑性反應(yīng)譜上面所述反應(yīng)應(yīng)譜法其基本本理論的建立立以彈性體系系為研究對(duì)象象，假定結(jié)構(gòu)構(gòu)處于彈性工工作階段，所所以稱(chēng)為彈性性反應(yīng)譜法。。而當(dāng)?shù)卣鸱捶磻?yīng)達(dá)到一定定強(qiáng)度時(shí)，結(jié)結(jié)構(gòu)一般進(jìn)入入彈塑性工作作階段。所以以有不少學(xué)者者致力于彈塑塑性反應(yīng)譜的的研究。但是是至今（范立立礎(chǔ)“橋梁抗抗震“序言—1996年）各國(guó)規(guī)范范主要應(yīng)用的的是彈性反應(yīng)應(yīng)譜。只是該該理論只用于于中小跨徑規(guī)規(guī)則橋梁地震震反應(yīng)的計(jì)算算（如“細(xì)則則”第6.1.4條所列適用范范圍）。341.2.3線彈性時(shí)程分分析法：1）概述前面講到運(yùn)動(dòng)動(dòng)微分方程的的解杜哈梅積積分難以用一一般的函數(shù)式式來(lái)表達(dá)，時(shí)時(shí)程分析法，，是用數(shù)值積積分法直接求求解前面所得得運(yùn)動(dòng)微分方方程的解的方方法。該方法直接輸輸入加速度時(shí)時(shí)程記錄，用用逐步積分法法計(jì)算出地震震過(guò)程中每一一瞬時(shí)的位移移\速度和加速度度而得到地震震作用隨時(shí)間間而變化的時(shí)時(shí)程曲線,從而可以觀察察到在地震作作用下結(jié)構(gòu)在在彈性和非彈彈性階段的內(nèi)內(nèi)力變化以及及結(jié)構(gòu)開(kāi)裂\損壞\直至結(jié)構(gòu)倒塌塌的全過(guò)程。。動(dòng)態(tài)時(shí)程分析析法可以考慮慮各種不同的的因素，采用用多節(jié)點(diǎn)、多多自由度的結(jié)結(jié)構(gòu)有限元?jiǎng)觿?dòng)力計(jì)算圖式式，使結(jié)構(gòu)分分析的結(jié)果能能較好地符合合結(jié)構(gòu)震害的的實(shí)地情況。。所以對(duì)于重要要、復(fù)雜、大大跨徑橋梁的的地震反應(yīng)須須使用時(shí)程分分析法，“細(xì)細(xì)則”第6,1,4條有具體規(guī)定定。352）基本原理這里以單質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)體系為例說(shuō)說(shuō)明用線性加加速度法（逐逐步積分法根根據(jù)假定不同同分為線性加加速度法、威威爾遜法等））求解運(yùn)動(dòng)微微分方程的基基本原理。該法假定質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的加速度反反應(yīng)在任意微微小時(shí)段△t內(nèi)呈線性變化化（圖4）這時(shí)加速度度的變化率為為：設(shè)已求出時(shí)時(shí)刻質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的地震位位移速度和和加速度可可以以推導(dǎo)出經(jīng)過(guò)過(guò)時(shí)段△t后在時(shí)時(shí)刻的移速速度和和加速度度；；計(jì)算出時(shí)時(shí)刻的的位位移、速度和和加速度后再再將這一結(jié)果果重新作為時(shí)時(shí)的位移移、速度和加加速度用上面面的方法求出出新的時(shí)時(shí)的位移、、速度和加速速度,如此重復(fù)上面面循環(huán)計(jì)算，，由初始狀態(tài)態(tài)開(kāi)始逐步計(jì)計(jì)算至地震中中止，就可得得到結(jié)構(gòu)的位位移、速度和和加速度隨時(shí)時(shí)間而變化的的時(shí)程曲線，，因而得到結(jié)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)應(yīng)的時(shí)程曲線線。363）計(jì)算示例：：下圖所示鋼筋筋砼單層框架架結(jié)構(gòu)（雙柱柱式橋墩橫橋橋向計(jì)算時(shí)可可參考）已知知結(jié)構(gòu)的尺寸寸、材料、集集中于頂部的的重力荷載G、阻尼系數(shù)c、結(jié)構(gòu)自振周周期T及地面加速度度記錄曲線:要求按時(shí)程分分析法確定結(jié)結(jié)構(gòu)處于彈性性階段在0.8s時(shí)段的位移x(t)、速度和和加加速度反應(yīng)。具體計(jì)過(guò)程見(jiàn)見(jiàn)附錄。372、設(shè)計(jì)方法的的演變前面講的靜力力法、動(dòng)力法法均是地震作作用的計(jì)算，，地震作用與與結(jié)構(gòu)重力組組合后即可進(jìn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震震設(shè)計(jì)。日本等多地震震國(guó)家在工程程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)設(shè)計(jì)方面的研研究起步較早早，而我國(guó)直直到1975年所頒的橋規(guī)規(guī)中抗震計(jì)算算方面的具體體內(nèi)容還在空空缺著（75規(guī)范第2.25條介紹）1976年7月26日唐山大地震震后，1977年我國(guó)頒布了了第一個(gè)《公路工程抗震震設(shè)計(jì)規(guī)范》，于九十年代代初成立了《土木工程防災(zāi)災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室》及工程結(jié)的抗抗震研究等部部門(mén),對(duì)于之后建設(shè)設(shè)的特大型橋橋梁逐一進(jìn)行行專(zhuān)門(mén)的抗震震設(shè)計(jì)研究。。但是于89年頒布的我國(guó)國(guó)第二代<公路工程抗震震設(shè)計(jì)規(guī)范>對(duì)于地震力的的計(jì)算僅列入入靜力法和彈彈性反應(yīng)譜法法，設(shè)計(jì)方法法采用一階段段強(qiáng)度設(shè)計(jì)法法：當(dāng)結(jié)構(gòu)的的強(qiáng)度滿(mǎn)足要要求時(shí)，即當(dāng)當(dāng)結(jié)構(gòu)的荷載載效應(yīng)小于結(jié)結(jié)構(gòu)的抗力效效應(yīng)時(shí)，便認(rèn)認(rèn)為結(jié)構(gòu)是安安全的。這種種以強(qiáng)度為唯唯一安全標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)法并并不能保證構(gòu)構(gòu)進(jìn)入彈塑性性階段后的安安全，也不能能反映非線性性二次效應(yīng)等等許多實(shí)際的的復(fù)雜因素。。38“89規(guī)范”頒布至今已已整20年,許多方面已已顯得落后后!近30年來(lái)，結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)理論的研研究已有較較大的發(fā)展展。美國(guó)、、日本等一一些國(guó)家的的學(xué)者，先先后提出了了分類(lèi)設(shè)防防的思想、、分階段設(shè)設(shè)計(jì)的方法法.“細(xì)則”盡盡可能地吸吸收了國(guó)外外現(xiàn)行抗震震設(shè)計(jì)規(guī)范范的理念和和方法，吸吸取近幾十十年橋梁震震害的教訓(xùn)訓(xùn)，彌補(bǔ)了了“89規(guī)范”的不不足?！凹?xì)則”由單一的強(qiáng)強(qiáng)度抗震設(shè)設(shè)計(jì)修改為為強(qiáng)度和變變形雙重指指標(biāo)控制的的兩階段設(shè)設(shè)計(jì)方法：：第一階階段對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)遭遇中小小地震反應(yīng)應(yīng)（））時(shí)的強(qiáng)度度進(jìn)行演算算，第二階階段對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)遭遇大震震（））時(shí)進(jìn)入彈彈塑性階段段后的變形形進(jìn)行演算算，使結(jié)構(gòu)構(gòu)具有必要要的延性，，以確保結(jié)結(jié)構(gòu)安全。?！凹?xì)則”所所采用的兩兩水平設(shè)防防、兩階段段設(shè)計(jì)方法法的設(shè)計(jì)流流程和構(gòu)件件設(shè)計(jì)的流流程.分別見(jiàn)“細(xì)細(xì)則”圖6.1.2-1及6.1.2-2.39（三）對(duì)““細(xì)則”部部分問(wèn)題的的理解1、地震力的的取值與““89規(guī)范”的比比較：“細(xì)則”中中使用反應(yīng)應(yīng)譜法計(jì)算算地震反應(yīng)應(yīng)的公式與與“規(guī)范””公式在型型式上雖稍稍有變化，，但實(shí)質(zhì)是是一致的，，只是“細(xì)細(xì)則”的公公式中取消消了“規(guī)范范”公式中中的綜合影影響系數(shù)—該系數(shù)根據(jù)據(jù)橋墩的高高度、型式式其值在0.25——0.35之間，所以以“規(guī)范范”計(jì)算出出的地震力力僅只相當(dāng)當(dāng)于“細(xì)則則”中的值值，約為值值的1/3左右（見(jiàn)計(jì)計(jì)算示例））?！耙?guī)范”地地震反應(yīng)取取值之所以以這麼小是是其考慮強(qiáng)強(qiáng)震時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)入彈塑塑性范圍后后，結(jié)構(gòu)的的延性將消消耗地震的的能量（延延性—表示示結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)從從屈屈服服到到破破壞壞后后期期的的變變形形能能力力或或定定意意為為結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)彈彈塑塑性性變變形形最最大大值值與與屈屈服服極極限限變變形形之之比比）），，會(huì)會(huì)減減弱弱地地震震反反應(yīng)應(yīng)，，所所以以乘乘以以折折減減系系數(shù)數(shù)。。但但是是，，它它考考慮慮了了結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的延延性性，，卻卻沒(méi)沒(méi)有有要要求求計(jì)計(jì)算算結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的延延性性能能力力能能否否滿(mǎn)滿(mǎn)足足延延性性的的需需求求。。墩墩頂頂?shù)牡奈晃灰埔剖鞘欠穹襁^(guò)過(guò)大大及及塑塑性性鉸鉸的的曲曲率率會(huì)會(huì)否否過(guò)過(guò)大大而而導(dǎo)導(dǎo)致致結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)倒倒塌塌均均為為未未知知，，這這是是““89規(guī)范范””的的一一大大缺缺陷陷。。。。這就就是是說(shuō)說(shuō)，，““細(xì)細(xì)則則““頒頒發(fā)發(fā)之之前前所所建建的的橋橋梁梁遭遭遇遇強(qiáng)強(qiáng)震震時(shí)時(shí)，，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的安安全全是是沒(méi)沒(méi)有有保保證證的的。。40“細(xì)細(xì)則則””：：兩兩水水平平設(shè)設(shè)防防、、兩兩階階段段設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)、、設(shè)設(shè)防防標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)與與目目標(biāo)標(biāo)匯匯總總于于下下表表：：

設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)橋梁類(lèi)別階段一：采用彈性抗震設(shè)計(jì)方法——可達(dá)到和“新規(guī)范”相當(dāng)?shù)目拐鹪O(shè)防水平。階段二：采用延性抗震設(shè)計(jì)方法——使之有足夠的延性能力，并引入保護(hù)原則——確保塑性鉸只在選定的位置出現(xiàn)，且不出現(xiàn)剪切破壞?？拐鸫胧〦1——多遇地震，重現(xiàn)期T＝50～100年E1——中震，重現(xiàn)期T＝475年E2——罕遇地震，重現(xiàn)期200年A類(lèi)不壞（不損傷）可修（可損壞，但震后可立即通車(chē)）通過(guò)抗震措施設(shè)計(jì)，確保構(gòu)件具有足夠的位移能力。B類(lèi)不壞（不損傷）<隱含可修>不倒（不產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷）“89規(guī)范范”：設(shè)設(shè)防防標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)與與目目標(biāo)標(biāo)列列入入下下表表：：設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)橋梁類(lèi)別采用一階段設(shè)計(jì):通過(guò)強(qiáng)度演算使結(jié)構(gòu)不進(jìn)入塑性范圍抗震措施E—用基本烈度計(jì)算,相當(dāng)多遇烈度;重現(xiàn)期T=75年—用基本烈度計(jì)算,乘以綜合影響系數(shù)后相當(dāng)E多遇烈度;重現(xiàn)期T=100年A類(lèi)相當(dāng)于“細(xì)則”B類(lèi);缺“細(xì)則”A類(lèi)保證截面強(qiáng)度滿(mǎn)足強(qiáng)度需求通過(guò)抗震措施設(shè)計(jì)，確保構(gòu)件具有足夠的位移能力。B類(lèi)保證截面強(qiáng)度滿(mǎn)足強(qiáng)度需求412、關(guān)關(guān)于于地地震震發(fā)發(fā)生生概概率率的的表表示示方方法法：地震震發(fā)發(fā)生生的的概概率率常常以以設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)基基