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JTG／T 2231-02-2021 公路桥梁抗震性能评价细则.pdf

桥梁抗震性能详细评价

结构承载力评价主要对应于小震作用下（即50年超越概率40%地震作用）的受力构件以及中 震作用下（即50年超越概率10%地震作用）的能力保护构件，该类结构、构件均应满足无损伤或 轻微损伤的要求。变形性能评价主要对应于大震作用（即50年超越概率2.0%~5.0%地震作用） 允许结构发生损伤，但不倒塌。

1.2进行桥梁结构抗震性能详细评价时，可将桥梁分为规则桥梁和非规则桥梁 。表5.1.2限定范围内的梁桥属于规则桥梁，不在此表限定范围内的梁桥属于非规！ 梁，拱桥为非规则桥梁

5.1.2规则桥梁的定义

为了简化桥梁结构动力响应计算及抗震性能评价闽2007G119 先张法预应力高强混凝土管桩.pdf，桥梁结构根据其在地震作用下的动力响 复杂程度分为两大类，即规则桥梁和非规则桥梁。

5.1.3场地地震地质灾害危险性较高时，应从以下几个方面来评价地质灾害可能对 乔梁抗震性能的影响：

1桥址场地有潜在液化侧向扩展且距常水位水迹线100m范围内，应评价液化 体滑移与开裂的风险； 2当场地发生液化，并产生明显侧向滑移时，应评价液化侧向滑移对基础、 、桥墩（柱）抗震能力的影响。

1桥址场地有潜在液化侧向扩展且距常水位水迹线100m范围内，应评价液化后 土体滑移与开裂的风险； 2当场地发生液化，并产生明显侧向滑移时，应评价液化侧向滑移对基础、桥 台、桥墩（柱）抗震能力的影响。 条文说明 场地液化对桥梁的潜在威胁包括：有限侧向滑移、地面沉降等，将会导致上部结构在桥墩顶 部失去支承，甚至导致桥结构发生倒塌，因此，由液化震害引起的桥梁结构震害往往是比较严 重的。因此，应对存在场地液化地震地质灾害情况下的桥梁结构、构件的承载力和变形能力进行 检算，以确保关键构件具有足够的抗震性能。

5.2.1应基于详细调查分析的资料和数据，依据结构材料的实测强度、截面尺寸以 及配筋等数据，建立可靠的桥梁结构分析模型，采用适当的静力和动力分析方法分析 构件、结构承载力和变形性能，以此作为结构抗震性能评价的依据。 条文说明 本细则以结构抗震性能为基准，对不同设防水准地震作用下待评价桥梁的各构件分别进行抗 震性能评价。抗震性能评价强调在不同水准地震作用下，判别桥梁结构是否满足对应的抗震性能 目标，因此，其采用的结构分析方法除传统的线弹性分析方法外，对于地震作用水平在中震（50 年超越概率大于10%地震作用）及以上时，结构超出线弹性范围的相关评价，应采用非线性分析 方法，且要求结构几何形状、刚度、质量分布、截面性质、支座和基础等符合实际情况。因此， 在进行结构分析前，应详细调查各类构件的材料强度、截面尺寸、桥墩配筋细节与材料劣化等情 形，并按照桥梁结构的实际结构形式建立桥梁结构的动力分析模型，必要时通过现场测试来获得 分析模型和能力校核中用到的参数或构件材料特性，宜考虑混凝土劣化和钢筋锈蚀等耐久性因素 对结构抗震性能的影响。

5.2.1应基于详细调查分析的资料和数据，依据结构材料的实测强度、截面尺寸！ 配筋等数据，建立可靠的桥梁结构分析模型，采用适当的静力和动力分析方法分 件、结构承载力和变形性能，以此作为结构抗震性能评价的依据。

5.2.2当桥梁具有以下一种或多种结构特点时，应考虑地震作用引起的结构扭转效 应等不利影响，宜采用多自由度反应谱法或时程分析法对桥梁结构进行评价分析。 1桥梁的结构形式为复杂的曲线桥或斜弯桥； 2桥梁上、下部结构之间的连接构造不对称； 3相邻桥墩高度相差较大； 4平立面的质量、刚度分布明显不对称。 条文说明 对于结构形式复杂的桥梁（如弯桥、斜桥，上、下部结构之间的连接构造不均匀对称，相邻 桥墩高度相差较大，平立面的质量、刚度分布明显不对称的桥梁），地震作用下桥梁的动力响应

桥梁抗震性能详细评价

因此对结构形式复杂的桥梁 求采用更精确的分析方法和校核过程来确保抗震性能评价结果的合理性

5.2.3桥址存在不连续地质特性或地形特征可能造成各桥墩的地震动参数显著 ，以及桥梁一联总长超过600m时，宜采用非一致激励（即多支承激励）方式， 地震动的空间变化，对桥梁抗震性能进行评价。

当桥梁所处场地特征变化较大，并且结构地震响应对场地变化敦感时，宜考虑地震动 化的影响，采用非一致激励（即多支承激励）方式进行分析，非一致激励包括波传播效 干效应和不同墩基础的场地差异。

5.2.4对于刚构桥主梁，在动力分析模型中，应考虑主梁潜在损伤对整桥抗震性 狗影响。

5.2.4对于刚构桥王主梁， 在析模开 应考虑主梁潜在损伤对整桥抗震性能 的影响。 条文说明 对于刚构桥，主梁损伤会引起地震力在结构体系中的重新分布，因此在抗震性能评价分析模 型中应考虑主梁潜在损伤、破坏对整桥抗震性能的影响。

对于刚构桥，主梁损伤会引起地震力在结构体系中的重新分布，因此在抗震性能评 型中应考虑主梁潜在损伤、破坏对整桥抗震性能的影响。

5.3.1对于直线桥可分别考虑顺桥向和横桥向的地震作用；对于曲线桥可分别 邻两桥墩连线方向和垂直于连线水平方向进行多方向地震输入，以确定最不利地 用水平输入方向

如桥址位于发震断层附近，竖向地震作用较大或待评价桥梁结构对竖向地震作用很敏感时 考虑竖向地震作用。

5.3.3若能确定桥址离活动断层的距离超过50km，可只考虑水平向地震作用；对 应于发震断层两侧10km以内的近断层桥梁结构，应进行场地地震安全性评价和桥梁 抗震性能评价专题研究，并考虑近断层效应的影响，计算时采用的地震动参数应计入 近场特性影响。

患三个正交方向（顺桥向X、横桥向Y和竖向Z）的地震作用时，可分别单独计算X 向地震作用在计算方向产生的最大效应Ex、Y向地震作用在计算方向产生的最大效应 EY与Z向地震作用在计算方向产生的最大效应Ez，计算方向总的最大地震作用效应E 按下式求取：

E=~E +E +E

5.3.5当桥梁动力分析采用多振型反应谱分析法时，所考虑的振型阶数不得少于跨 效的三倍，且纵桥向、横桥向及竖向各自的累计振型贡献率均应大于90%，方向组合 宜采用SRSS法，振型组合宜采用CQC法。

rxi =M (i =1,... N) m, v = M (i = ,,.N) (i = ],, N) m

m，rv，r第i振型x、y、z方向的振型贡献率，通常以百分率表示

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5.3.8确定场地特征周期Tg，应按场地位置在现行《中国地震动参数区划图》 （GB18306）中“中国地震动峰值加速度区划图”上确定地震分区后，根据桥址的场 也类别，按表5.3.8确定，

表5.3.8抗震评价加速度反应谱特征周期调整

5.3.9结构的阻尼调整系数Cd，除有专门规定外，结构的阻尼比应取值0.05， 式（5.3.9）中的阻尼调整系数Ca取值1.0。当结构的阻尼比按有关规定取值不等于 0.05时，阻尼调整系数C.应按下式取值

5.3.10抗震评价竖向加速度反应谱由水平向加速度反应谱乘以下式给出的竖向/ 向谱比函数R。 燕出场地

对于桥梁抗震性能评价需要考虑竖向地震作用时，应给出竖向加速度反应谱，大多 计规范通常采用场地水平向加速度反应谱乘以一个系数来确定，这个系数取值一般在1 间。

5.4.1桥梁结构、构件的抗震性能宜采用静力弹塑性分析方法或动力非线性分析方 法进行计算。 条文说明 50年超越概率大于10%地震作用时，结构可能进入弹塑性工作状态，静力弹塑性分析方法是 一种能够反映结构整体和局部构件抗震能力的评价方法，对于各类梁式桥均可采用这种方法来 算结构、构件的抗震能力。 静力弹塑性分析方法（Pushover分析法），通过预先设定作用在结构上的侧向力分布模式，逐 级增加荷载，直到结构倒塌，此时对应的结构位移可用于评估结构的位移能力；静力弹塑性分析 方法可以考虑结构的内力重分布，计算模型可模拟构件存在的各种非线性因素。

5.4.2抗震性能详细评价时，宜依据公路桥梁结构形式规则性及抗震性能水平，采

用适当的分析方法，具体如下： 1规则桥梁对应抗震性能水平为无损伤或轻微损伤的评价：线性单自由度、多自 由度反应谱分析法； 2非规则桥梁对应抗震性能水平为无损伤或轻微损伤的评价：线性多自由度反应 谱分析、线性动力时程分析法： 3规则桥梁对应抗震性能水平为中等损伤或损伤严重的评价：线性单自由度、多 自由度反应谱分析法、非线性动力时程分析法； 4非规则桥梁对应抗震性能水平为中等损伤或损伤严重的评价：线性多自由度反 应谱分析法、非线性动力时程分析法。 条文说明 对于规则桥梁的抗震性能评价，是根据大量震害经验和理论研究成果，采用简化计算分析方 法分析在地震作用下的动力响应特性。对于非规则桥梁，由于其动力响应特性复杂，应采用较合 理的分析方法来确保抗震性能评价的可靠性。因此，针对抗震性能水平为无损伤或轻微损伤进行 需求分析时，对于规则桥梁宜采用线性单自由度或多自由度反应谱分析法；对于非规则桥梁宜采

法分析在地震作用下的动力响应特性。对于非规则桥梁，由于其动力响应特性复杂，应采用较合 理的分析方法来确保抗震性能评价的可靠性。因此，针对抗震性能水平为无损伤或轻微损伤进行 需求分析时，对于规则桥梁宜采用线性单自由度或多自由度反应谱分析法；对于非规则桥梁宜采 用多自由度反应谱分析法或线性动力时程分析法。针对抗震性能水平为中等损伤或损伤严重进行 需求分析时，无论是规则还是非规则桥梁可先采用线性反应谱分析方法进行初步评估，当结果表 明结构构件可能出现损伤时，宜采用非线性动力时程分析法进行评价。

5.4.3采用时程分析法时，应同时输入两个或三个方向分量的一组地震动时程计算 也震作用效应，并应按下述原则选择地震动时程： 1已作地震安全性评价的桥址，地震动时程应根据专门的工程场地地震安全性评 价的结果确定。

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2未作地震安全性评价的桥址，可根据本细则规定的加速度反应谱，合成与其[ 的加速度时程；也可选用与设定地震震级、距离和场地条件相近的实际地震动加 记录，并通过时域方法调整，使其反应谱与本细则加速度反应谱协调。 冬文说明

采用非线性时程分析时，由于叠加原理不再适用，因此，各方向的分量需同时考虑，即同日 入包含两个或三个方向分量的一组地震动时程。获取包含两个或三个方向分量的一组地震动日 ，或采用和桥址场地条件接近的天然地震波，经调整得到和设计加速度反应谱匹配的一组地

5.4.4对于时程分析的最终结果，当采用3组加速度时程计算时，应取3组计算 的最大值；当采用7组加速度时程计算时，可取7组结果的平均值用于结构抗震 老的评价。

5.5基础抗震性能评价

5.5.1应评价扩大基础、柱式桩基础、排架桩基础对桥梁结构整体抗震性能的影 响。

5..应评价折人基础 响。 5.5.2进行排架桩基础抗震性能评价时，应依据不同的承台结构形式及对应的潜在 破坏模式（弯曲破坏、剪切破坏和滑动破坏等），计算其相应的能力需求比值。 5.5.3评价基础破坏对桥梁结构整体抗震性能的影响时，结构动力分析模型中应适 当考虑基础刚度及其破坏模式的影响。对于桩基础，宜依据实际土层钻探资料和现场 土性试验资料，建立考虑土一桩一结构相互作用影响的合理计算模型，并采用不同的 分析方法。当采用线弹性动力分析方法时，基础刚度模拟可采用等效线性土弹簧模 拟；当采用非线性静力与动力分析方法时，模拟基础与周围土体相互作用的土弹簧应 能合理反映土体的非弹性特性。 条文说明 基础的刚度和强度对桥梁结构整体响应影响较大，因为基础刚度会影响桥梁体系的总体刚 度，进而影响桥梁体系的地震需求和地震力分配关系。因此，在建立基础分析模型时，应适当地 模拟实际的桥梁基础刚度。对于桩基础，分析模型宜考虑桩周围土体非线性以及桩土相互作用的 影响。必要时，还宜现场取样并进行相关试验以确定分析模型中涉及的一些关键参数取值。

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塌，且桥台的抗震加固通常是比较经济的，并可以改善临近桥墩的抗震能力/需求比值，从而 桥墩的加固改造费用。

5.6.2当计算桥台地震需求时，桥台台身地震惯性力可按静力法计算，即：水平 力可按下式确定。

Ehau = CCCaAGau/ g

式中：E一 作用于台身重心处的水平地震作用力(kN)； Ah—ⅡI类场地基本地震动峰值加速度： Gam——基础顶面以上台身的重力(kN); g一一重力加速度； C,一一抗震重要性系数，即不同地震重现期地震动峰值加速度与基本地震动峰 值加速度的比值； C和C一一分别为场地系数和阻尼调整系数。 对于修建在基岩上的桥台，其水平地震力可按上式计算值的80%采用；验算设有 固定支座的梁桥桥台时，还应计入由上部结构所产生的水平地震力，但G取一孔梁 的重力。

5.6.3当桥台背面为黏性填土时，地震时作用在桥台上的主动土压力可按下式确 定：

5.6.3当桥台背面为黏性填土时，地震时作用在桥台上的主动土压力可按下式确

式中：Eea一 一 地震主动土压力； H桥台高（m）; q一—滑裂楔体上的均布荷载标准值，地面倾斜时为单位斜面积上的重力标准 值（kPa）; α一一桥台背面与竖直方向之间的夹角（°）； β一填土表面与水平面的夹角（°）； C一黏性填土的粘聚力（kPa）； 地震主动土压力系数，按下式计算：

0.025≤f= 12.5 P f2 =1+ <1.5 13.8× A

式中：V。 混凝土允许剪应力（MPa），当墩柱轴向所受轴力的组合值为拉力时， V=0; A。 核心混凝土面积（mm²）； Ag 毛截面面积（mm2）： fyh 箍筋抗拉强度实测值或标准值（MPa）； Ps 箍筋体积配筋率，即箍筋体积与核心混凝土体积之比； P。 轴力（N）； fck 混凝土轴心抗压强度实测值或标准值（MPa）； 从d 局部延性系数。

AD fyh ≤ 0. 737 × /fek

式中：A一 一核心混凝土面积（mm）： Ak一同一截面上箍筋的总面积(mm²); Ss—箍筋的间距(mm); fyh—箍筋抗拉强度实测值或标准值(MPa); 混凝土轴心抗压强度实测值或标准值（MPa）； b一一沿计算方向墩柱的宽度(mm)。 条文说明 本条参考美国加州规范CaltransSeismicDesignCriteria（V1.72013）。地震作用下，桥墩剪 切破坏为脆性破坏模式，延性不足，可导致倒塌灾害的发生,因此应详细评价其抗剪能力及其损伤 对体系抗能力的影响。

式中：0.潜在塑性铰区域的地震塑性转角：

塑性铰区域的最大容许转角，按下式计算：

式中：中u一 一截面极限破坏状态的曲率； Φ,一—截面的等效屈服曲率； K—一延性安全系数，取2.0; L. 等效塑性铰长度（cm），可取以下两式计算结果的较小值；

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L,=0.08H+0.22fxd,≥0.44fxd

式中：H一一悬臂墩的高度或塑性铰截面到反弯点的距离(cm)： f孩一一纵向钢筋抗拉强度实测值或标准值(MPa); d.纵向钢筋的直径(cm)。 b一一矩形截面的短边尺寸或圆形截面直径(cm）： 条文说明 为了评价在对应设防水准地震作用下，梁式桥、高架桥梁墩柱是否具有足够的变形能力而不 发生倒塌，应评价墩柱位移能力或塑性铰区域塑性转动变形的能力。对于高宽比小于2.5的矮墩 主要破坏模式为剪切破坏，因此可不评价其变形能力而评价其抗弯和抗剪强度。

为了评价在对应设防水准地震作用下，梁式桥、高架桥梁墩柱是否具有足够的变形能力而 生倒塌，应评价墩柱位移能力或塑性铰区域塑性转动变形的能力。对于高宽比小于2.5的矮墩， 要破坏模式为剪切破坏，因此可不评价其变形能力而评价其抗弯和抗剪强度。

5.7.7当延性桥墩在大震作用下出现塑性铰时，延性墩柱及其盖梁的剪力需求应 桥墩正截面抗弯承载能力超强系数，该超强系数取为1.2。

Dro ≤ tan ? t

式中：D0 对应水准地震作用和永久作用效应组合后引起的橡胶支座质面相 于底面的水平位移(m); Z一 橡胶层总厚度(m）;

tany 一橡胶片剪切角正切值，取tany=1

式中：Eizb 对应水准地震作用和永久作用效应组合后橡胶支座的水平地震力 (kN); R,一—上部结构重力在支座上产生的反力(kN); 一一支座的动摩阻系数，橡胶支座与混凝土表面的动摩阻系数采用 0.15：与钢板的动摩阻系数采用0.10

对于传统板式橡胶支座，E1地震作用下支座可能会由于剪切破坏或滑动而导致主梁移位。当 支座剪切应变或抗滑稳定性不满足要求时，应对其进行调整或更换。 我国中小跨径桥梁广泛采用板式橡胶支座，梁体直接搁置在支座上，支座与梁底和墩顶无螺 栓连接，地震作用下，梁底与支座顶面易产生摩擦滑移，导致较大的梁体位移，甚至落梁破坏。 因此，应对支座的剪切应变和抗滑稳定性进行校核。对于支座剪切应变或抗滑稳定性不满足要求 的，应对其深入分析。汶川地震震害表明，采用板式橡胶支座的桥梁结构，在“中震”或“大 震”作用下虽然会导致较大的梁体位移，支座和挡块的损伤过程具有分级耗能的作用，支座与连 接构件间的摩擦滑移大大减小了桥墩的水平地震力，从而保护了桥墩。因此在确保不发生落梁的 青况下，板式橡胶支座抗剪或者抗滑稳定性不满足要求，并不能作为抗震性能详细评价不通过的 依据，而应具体结合桥梁结构的防落梁构造，根据支座及其实际连接条件和约束条件合理评价剪 变形、滑动变形及支座损坏后与临近构件可能发生碰撞等因素，综合评价支座对桥梁结构整体 抗震性能的影响。 5.8.2桥梁采用活动盆式支座时，对于容许滑动方向，应校核对应地震水准下支座 立移需求X。，并与支座的容许滑动位移Xx比较来评价其抗震能力。对于固定盆式支 ，应计算对应水准下的地震水平剪力需求Eb，并与支座容许的水平承载力Ex比 来评价其抗震能力，

Xo为对应水准地震作用效应和永久作用效应组合得到的活动盆式支座水平滑动位移需求；Xma 为活动盆式支座容许水平滑动位移；Ehzb为地震作用效应和永久作用效应组合得到的固定盆式支座 水平力设计值地震需求；Emax为固定盆式支座容许承担的最大水平力。 对于传统盆式支座，地震作用下支座破坏会导致落梁震害的发生，因此，应校核其在对应设防 水准下的抗震性能。对于固定支座，如果支座水平承载力不满足要求，应评价由此导致的主梁移 立以及落梁的可能性，如果有落梁的可能性，则需要对其进行适当加固改造

Xo为对应水准地震作用效应和永久作用效应组合得到的活动盆式支座水平滑动位移需求；Xma 为活动盆式支座容许水平滑动位移；Ehzb为地震作用效应和永久作用效应组合得到的固定盆式支座 水平力设计值地震需求；Emax为固定盆式支座容许承担的最大水平力。 对于传统盆式支座，地震作用下支座破坏会导致落梁震害的发生，因此，应校核其在对应设防 水准下的抗震性能。对于固定支座，如果支座水平承载力不满足要求，应评价由此导致的主梁移 立以及落梁的可能性，如果有落梁的可能性，则需要对其进行适当加固改造

5.9梁部和节点区域抗震性能评价

GB／T 14048.14-2019标准下载桥梁抗震性能详细评价

5.9.1当桥梁结构为刚构桥时，应对其上部结构主梁的抗震性能进行评价。主梁抗 震性能评价包括其弯曲能力和抗剪能力评价，依据现行《公路钢筋混凝土及预应力混 疑土桥涵设计规范》计算上部结构弯曲、剪切对应的能力/需求比值，并评价上部结构 的抗震性能

主压应力和主拉应力要求进行抗震性能评价

主压应力：P。≤0.305×fck 主拉应力：P，≤0.419×f.

P P, Beap× D; T. Ujv ae×Bear

中：P。 墩柱轴力（N）； P一—盖梁（或主梁）与墩柱固结节点处的轴力，包括预应力产生的轴力 (N）; T一 墩柱截面受拉区拉应力的合力，定义为M./h，其中h为墩柱截面拉应力 区合力点与压应力区合力点之间的距离（mm）； 盖梁与墩柱节点区沿纵桥向宽度水土保持工程质量评定规程 条文说明 SL 336-2006，或主梁与墩柱固结节点沿横桥向宽度 (mm) :

对执行规范条文严格程度的用词，采用以下写法： 1表示很严格，非这样做不可的用词： 正面词采用“必须”；反面词采用“严禁”。 2表示严格，在正常情况下均应这样做的用词： 正面词采用“应”；反面词采用“不应”或“不得”。 3表示充许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词： 正面词采用“宜”；反面词采用“不宜”。 表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词，采用“可”