基于性能的桥梁抗震设计.ppt

桥梁抗震设计理论的发展 我国现行桥梁抗震设计规范的不足 设计方法：实质依然以基于强度为主，辅以延性或位移验算，难以对桥梁进行经济性评估。 设防水准：“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准设防思想规定较模糊，在实际设计中很难控制。 性能指标：“不坏”、“可修”、“不倒”三种设防目标缺乏缺乏明确合理的指标予以保证。 基于性能抗震设计思想的提出 基于性能抗震设计思想的演化历程 1976年，新西兰学者R. Park提出的基于能力原理的抗震设计，其中已包含许多关于性能设计的思想； 1981年，M.A. Sozen首先系统地阐述了控制结构位移的抗震设计思想； 上个世纪九十年代初，J.P. Moehle提出了基于位移的抗震设计理论； 1995年，M.J. Kowalsky和G.M. Calvi提出了一种直接基于位移的抗震设计方法； 二十世纪九十年代，美、日学者提出并开始研究建筑结构基于性能/位移的抗震设计，随后得到各国的广泛关注。 基于性能抗震设计思想的提出 基于性能抗震设计思想的演化历程 加州结构工程师协会（SEAOC）在1995年提出的新建结构基于性能的抗震设计建议Vision2000。在Vision2000中，除了借鉴了ATC-40和FEMA-273中关于性能目标的定义外，还针对结构的重要性和地震设防水准，建立了结构的性能矩阵。 结构的性能矩阵 性能矩阵蕴含了性能 目标选择的两个基本 原则，即在不同的地 震设防水准下，结构 物应对应于不同的性 能目标；对不同重要 性的结构物，性能目 标应有所区别。 基于性能抗震设计思想的提出 基于性能的抗震设计思想的特点 性能目标的多级性：在不同的地震设防水准下，结构满足不同等级的性能要求； 性能目标的可选性：根据结构的用途及业主、使用者等的特殊要求，由工程师同业主、使用者共同研究制订结构的性能目标； 结构抗震性能的可控制性：在设计初始就明确结构的性能目标，并且使通过设计，使结构在设计地震作用的反应能够达到预先确定的性能目标。 基于性能抗震设计思想的提出 基于性能抗震设计思想的主要内容 地震输入 抗震能力 地震需求 实现能力、需求的平衡 地震设防水准 结构性能目标的确定 结构地震反应的预测 设计方法 基于性能的 抗震设计 基于性能抗震设计思想的提出 基于性能抗震设计思想的主要内容 地震设防水准的确定 地震设防水准的确定 地震危险性曲线及危险性特性研究 地震易损性分析 地震经济损失估计 经济最优设防烈度的决策 地震人员伤亡估计方法 社会可接受地震死亡率研究 最优安全设防烈度的决策? 基于性能抗震设计思想的提出 基于性能抗震设计思想的主要内容 地震设防水准的确定 设防水准 重现期（年） 超越概率 水准一 43 30年50% 水准二 72 50年50% 水准三 475 50年10% 水准四 970 50年5%或100年10% 水准五 2475 50年2% Vision2000定义的地震设防水准 基于性能抗震设计思想的提出 基于性能抗震设计思想的主要内容 结构性能目标的确定 设防水准 生命安全与使用情况 结构损伤情况 位移限制 水准一 结构功能完整，生命安全，可立即使用 基本完好 0.2% 水准二 稍加维修即可使用 轻微损伤 0.5% 水准三 结构发生需要进行大量维修的损伤 中等损伤 1.5% 水准四 结构发生无法修复的损伤，接近倒塌 严重损伤 2.5% 水准五 结构发生倒塌 倒塌 2.5% Vision2000定义的位移性能目标 基于性能抗震设计思想的提出 基于性能抗震设计思想的主要内容 结构地震反应的预测方法 动态时程分析方法：精确；但计算量大、分析复杂 替代结构法：简便易行；但存在等效阻尼比和振型阻尼比的计算问题 弹塑性静力分析法：计算简单，可得到结构从开始到破坏的全过程信息，便于对结构的性能做出恰当的评价，在基于性能的抗震设计中得到了广泛的应用，如ATC-40和FEMA-273；但对高阶振型影响的考虑尚有欠缺 基于性能抗震设计思想的提出 基于性能抗震设计思想的主要内容 基于性能的抗震设计方法 这是目前基于性能的抗震设计方法从理论到实践的最大障碍：破坏准则、合理的性能参数、性能参数的量化等。 目前，基于位移的抗震设计（Displacement-based seismic design）是实现基于性能抗震设计思想的一条有效途径。 基于性能抗震设计思想的提出 基于性能抗震设计思想的一般步骤 满足性能目标 YES NO 结构达到预期的性能 根据业主要求和经济条件确定性能目标 根据性能目标进行结构设计 对已设计的结构进行性能评估 规则梁桥基于位移的抗震设计 单自由度体系的等效 规则桥梁：基础振型起绝对贡献作用，可等效为单自由度体系。