1、JTG中华人民共和国行业中华人民共和国行业推荐性推荐性标准标准JTG/T 2231-012020公路桥梁抗震设计公路桥梁抗震设计规范规范Specifications for Seismic Design of Highway Bridges2020-6-2020-6-2 2 发布发布2020-9-1 实施实施中华人民共和国交通运输部发布中华人民共和国交通运输部发布中华人民共和国行业中华人民共和国行业推荐性推荐性标准标准公路桥梁抗震设计公路桥梁抗震设计规范规范SpecificationsSpecifications forfor SeismicSeismic DesignDesign ofof
2、HighwayHighway BridgesBridgesJTG/TJTG/T 2231-012231-0120202020主编单位：招商局重庆交通科研设计院有限公司主编单位：招商局重庆交通科研设计院有限公司批准部门：中华人民共和国交通运输部批准部门：中华人民共和国交通运输部实施日期：实施日期：20202020 年年 9 9 月月 1 1 日日前前言言根据交通运输部办公厅关于下达 2014 年度公路工程行业标准制修订项目计划的通知(厅公路字201487 号)的要求，由招商局重庆交通科研设计院有限公司承担公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-012008）的修订工作。本规范是在公路桥梁抗震设
3、计细则（JTG/T B02-012008）基础上经局部修订以及增补和细化了部分内容制定的，经批准颁发后以 公路桥梁抗震设计规范（JTG/T2231-012020）颁布实施。编写组在广泛调研和征求意见的基础上，针对 08 细则实施过程中发现的问题和不足，同时尽可能吸收近年来国内外成熟的桥梁抗震设计成果，以与现行公路工程技术标准规范相协调为原则，对 08 细则进行了修订。主要修订内容如下：（1）增加了桥梁结构抗震体系的内容，细化了抗震概念设计的内容；（2）对桩基础验算和承载能力调整系数进行了修订；（3）对设计加速度反应谱进行了修订，取消了谱比函数的概念；（4）对动水压力部分进行了修订；（5）扩大了
4、线弹性分析方法的适用范围；（6）修订了规则桥梁抗震计算方法；（7）修改了墩柱塑性铰区域抗剪计算公式；（8）修订了 E2 地震作用下弹性计算方法的地震位移修正系数；（9）增补了构件延性系数计算方法；（10）修订了能力保护构件计算方法；（11）修改了墩梁搭接长度计算公式；（12）增补和细化了减隔震桥梁抗震设计的内容；（13）对部分章节的条文编排和叙述进行了优化调整；（14）引入了“抗震构造措施等级”的新概念。本规范共包括 11 章和 4 个附录，主要章节保持了 08 细则的架构，只做了局部调整和增删。删去了 08 细则的附录 A，08 细则的附录 B、C、D 分别调整为附录 A、B、C，新编写了附
5、录 D，对构件延性系数的计算方法做出了规定。第 1 章总则，对规范的编制目的、适用范围和抗震设防总体原则进行了规定；第 2章术语和符号；第 3 章基本规定，对桥梁抗震设防分类、设防标准和设防目标以及抗震设计的基本要求进行了规定；第 4 章场地、地基和基础，对场地划分、地基液化和地基承载力进行了规定；第 5 章地震作用，对地震加速度反应谱、功率谱和时程以及地震土压力和水压力等进行了规定；第 6 章抗震分析，对常规桥梁的建模和抗震分析方法进行了规定；第 7 章强度与变形验算，对常规桥梁的强度与变形验算进行了规定；第 8 章延性构造细节设计，对延性构件和节点的构造细节设计进行了规定；第 9 章特殊桥
6、梁抗震设计，对斜拉桥、悬索桥、单跨跨径 150 米以上的梁桥和拱桥的抗震设计进行了规定；第 10 章桥梁减隔震设计，对减隔震桥梁的抗震设计进行了规定；第 11 章抗震措施，对桥梁各级抗震措施的具体内容进行了规定。附录 A 对圆形和矩形截面屈服曲率和极限曲率计算方法进行了规定；附录 B 对功率谱法的实施细则进行了规定；附录 C 对黏性填土的地震土压力计算方法进行了规定；附录 D 对构件延性系数的计算方法做出了规定。本规范由唐光武负责修订第 1 章，兰海燕、胡建新负责修订第 2 章，唐光武、李建中负责修订第 3 章，郑罡、唐光武、陶夏新负责修订第 4 章，陶夏新、林家浩、刘海明负责修订第 5 章，
7、李建中、张晓东、刘怀林、唐光武负责修订第 6 章、第 7 章，王克海、郑万山、庄卫林、苏慈负责修订第 8 章，唐光武、刘怀林负责修订第 9 章，唐光武、高文军、李建中、兰海燕负责修订第 10 章，郑万山、高文军、庄卫林、苏慈、胡建新负责修订第 11 章。附录 A 由李建中负责修订，附录 B 由林家浩负责修订，附录 C 由陶夏新负责修订，附录 D 由张晓东负责起草。请各有关单位在执行过程中，将发现的问题和意见，函告本规范日常管理组，联系人：唐光武（地址：重庆市南岸区学府大道 33 号招商局重庆交通科研设计院有限公司，邮编：400067；电话和传真：023-62653430,023-6265351
8、1；电子邮箱：），以便修订时研用。主 编 单 位：招商局重庆交通科研设计院有限公司参 编 单 位：同济大学中国地震局工程力学研究所交通运输部公路科学研究院重庆交通大学大连理工大学保利长大工程有限公司四川省公路规划勘察设计研究院有限公司主编：唐光武主要参编人员：李建中 陶夏新 郑万山 张晓东 林家浩 郑罡 王克海 刘怀林 兰海燕 刘海明 庄卫林 苏慈主审：沈永林参与审查人员：黄福伟 袁洪 李春风 李健秦大航 乔森 鲍卫刚 韩彬 刘硕 梁立农 罗吉智 史方华 韩大章 陈阵 吉林 李龙安 詹建辉 钟明全 彭元诚 杨斌 刘海青 谢旭 向中富 朱东生 赵灿辉 徐宏光 张建东杨庆山 李正良 巫祖烈参加人员
9、：高文军 胡建新目目次次1总则.12术语和符号.32.1术语.32.2符号.63基本要求.93.1桥梁抗震设防分类和设防标准.93.2地震作用的基本要求.123.3抗震设计方法分类及流程图.133.4桥梁结构抗震体系.143.5抗震概念设计.193.6作用效应组合.214场地、地基和基础.224.1场地.224.2地基的液化.264.3地基承载力.324.4桩基础.335地震作用.355.1一般规定.355.2设计加速度反应谱.365.3设计地震动时程.405.4设计地震动功率谱.415.5地震主动土压力和动水压力.416抗震分析.456.1一般规定.456.2建模原则.516.3反应谱法.5
10、66.4时程分析方法.586.5功率谱法.586.6规则桥梁计算.596.7能力保护构件计算.656.8桥台.707强度与变形验算.717.1一般规定.717.2D 类桥梁、圬工拱桥、重力式桥墩和桥台强度验算.717.3B 类、C 类桥梁抗震强度验算.737.4B 类、C 类桥梁墩柱的变形验算.767.5B 类、C 类桥梁支座验算.818延性构造细节设计.838.1一般规定.838.2墩柱构造细节设计.838.3节点构造细节设计.889特殊桥梁抗震设计.919.1一般规定.919.2抗震概念设计.929.3建模与分析原则.939.4性能要求与抗震验算.979.5抗震措施.9910桥梁减隔震设计
11、.10010.1一般规定.10010.2减隔震装置.10110.3减隔震桥梁建模原则与分析方法.10310.4性能要求与抗震验算.11211抗震措施.11411.1一般规定.11411.2一级抗震措施.11411.3二级抗震措施.11711.4三级抗震措施.11811.5四级抗震措施.120附录 A圆形和矩形截面屈服曲率和极限曲率计算.121附录 B功率谱法的实施原则.123附录 C黏性填土的地震土压力计算公式.125附录 D桥梁墩柱位移延性系数计算方法.127本规范用词说明.12911 1总则总则1.0.1 为规范和指导公路桥梁抗震设计，减轻公路桥梁的地震破坏，更好地发挥公路交通网在抗震救灾
12、中的作用，制定本规范。条文说明条文说明我国处于世界两大地震带即环太平洋地震带和亚欧地震带之间，是一个强震多发国家。我国地震的特点是发生频率高、强度大、分布范围广、伤亡大、灾害严重。几乎所有的省市、自治区都发生过六级以上的破坏性地震。强烈地震造成了人员伤亡和极大的经济损失，使建设成果毁于一旦，引发长期的社会、政治和经济问题，并带来难以慰藉的感情创伤。公路桥梁是生命线系统工程中的重要组成部分。在抗震救灾中，公路交通运输网是抢救人民生命财产和尽快恢复生产、重建家园、减轻次生灾害的重要环节。公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-012008）（简称“08 细则”）发布实施以来，设计人员在使用过程中
13、，发现了一些问题或不方便之处，提出了一些修改建议。在此期间，国内外公路桥梁抗震技术有了新的发展。为此，在广泛调研基础上，对 08 细则进行了修订，制定了本规范，主要对使用过程中发现的问题或不方便之处进行了修订，同时，消化吸收了一些桥梁抗震设计成熟新技术，以反映当前的桥梁抗震设计和研究水平。1.0.2 本规范适用于单跨跨径不超过 150m 的圬工或混凝土拱桥、下部结构为混凝土结构的梁桥。斜拉桥、悬索桥、单跨跨径超过 150m 的梁桥和拱桥，除满足本规范要求外，还应进行专门研究。条文说明条文说明自 20 世纪 90 年代以来，我国桥梁建设发展非常快，修建了大量单跨跨径超过 150m的特大跨径桥梁，
14、以及混凝土斜拉桥和悬索桥等特殊桥梁，因此，有必要将本规范的适用范围扩大到这些特殊桥梁。但由于特殊桥梁一般规模都很大，结构复杂，涉及的因素很多，每一座桥可能又有其自身的独特性，规范很难对特殊桥梁的抗震设计给出全面完整的规定，只能对普遍适用的共性要求做出规定。因此，本规范规定，特殊桥梁的抗震设计，应在满足本规范要求的基础上，根据桥梁的自身特点，进行专门研究和设计。目前美国、日本和欧洲等国家对特殊桥梁的抗震设计也是要求专门研究的。1.0.3 根据公路桥梁的重要性和修复（抢修）的难易程度，桥梁抗震设防分为 A 类、2B 类、C 类和 D 类四个抗震设防类别，分别对应不同的抗震设防标准和设防目标。条文说
15、明条文说明本规范从我国目前的具体情况出发，考虑到公路桥梁的重要性和在抗震救灾中的作用，本着确保重点和节约投资的原则，对不同桥梁要求不同的抗震安全度。具体来讲，将公路桥梁分为 A、B、C、D 四个抗震设防类别，并按抗震设防类别确定不同的设防标准和设防目标。1.0.4 公路桥梁必须进行抗震设计，抗震设防烈度大于度地区的桥梁和有特殊要求的桥梁，其抗震设计应作专门研究。1.0.5 对桥梁工程场地已做过专门地震安全性评价的桥梁，应采用按相关要求评审通过的抗震设防烈度。对桥梁工程场地未做地震安全性评价的桥梁，抗震设防烈度应采用现行中国地震动参数区划图（GB 18306）中桥梁所在地区的基本地震动峰值加速度
16、对应的地震烈度。条文说明条文说明场地基本地震动峰值加速度对应的地震烈度详见本规范的表 3.2.2。桥梁工程场地地震安全性评价的要求，见本规范第 4 章和第 5 章的相关规定。现行中国地震动参数区划图（GB 18306）中规定的最高烈度为度，但是，抗震设防烈度大于度的情况，在地震安全性评价的结果中是可能出现的。1.0.6 公路桥梁的抗震设计，除应符合本规范的要求外，尚应符合国家和行业现行其他有关标准规范的规定。32 2术语术语和和符号符号2.12.1术语术语2.1.1 抗震设防烈度seismic fortification intensity作为一个地区抗震设防依据的地震烈度，一般情况下取 50
17、 年内超越概率 10%（重现期为 475 年）的地震烈度，依据现行中国地震动参数区划图（GB 18306）或专门的地震安全性评价工作确定。2.1.2 抗震设防标准seismic fortification criterion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。2.1.3 抗震设防水准seismic design level为达到各类桥梁抗震设防目标而确定的设计地震动超越概率或重现期。2.1.4 地震作用earthquake action作用在结构上的地震动，包括水平地震作用和竖向地震作用。2.1.5 E1 地震作用earthquake action
18、 E1工程场地重现期较短的地震作用，在第一阶段抗震设计中采用。2.1.6 E2 地震作用earthquake action E2工程场地重现期较长的地震作用，在第二阶段抗震设计中采用。2.1.7 地震作用效应seismic effect由地震作用引起的桥梁结构内力与变形等效应的总称。2.1.8 基本地震动峰值加速度basic peak ground acceleration重现期 475 年的类场地地震动峰值加速度。2.1.9 特征周期characteristic period设计加速度反应谱曲线下降段起始点对应的周期，取决于地震环境和场地类别。42.1.10 设定地震scenario ear
19、thquake根据桥梁工程场地地震危险性概率估计、区域地震动衰减关系确定的与设防地震动协调一致的地震，用一对震级和距离的组合来表达。2.1.11 多点非一致激励 multi-support excitation为反映地震动场的空间变异性和空间相关性，表达地震中各个桥墩（台、塔）受到的地震作用的差异，抗震分析中采用的各个桥墩（台、塔）处不完全相同的地震动输入。2.1.12 液化liquefaction地表饱和土层在地震中孔隙水压急剧上升，一时难以消散，有效应力减小，导致土体抗剪强度大幅降低的现象。多发生在饱和粉细砂中，常表现出喷水、冒砂以及构筑物沉陷、倾倒等现象。2.1.13 侧向滑移later
20、al spreading液化导致的大范围地表土层的侧向滑动，往往引起桥墩、桥台的倾斜失稳和地表开裂。2.1.14 抗震概念设计seismic concept design根据地震灾害和工程经验等归纳的基本设计原则和设计思想，进行桥梁结构总体布置、确定细部构造的过程。2.1.15 弹性抗震设计elastic seismic design不允许桥梁结构发生塑性变形，用构件的强度作为衡量结构性能的指标，只需校核构件的强度是否满足要求。2.1.16 延性抗震设计 ductility seismic design允许桥梁结构发生塑性变形，不仅用构件的强度作为衡量结构性能的指标，同时要校核构件的变形能力是
21、否满足要求。2.1.17 延性构件 ductile member抗震设计中有意设计的通过局部塑性变形来耗散地震能量、能够承受 E2 地震作用5下多个循环的弹塑性变形而强度没有显著退化的结构构件。2.1.18 能力保护设计capacity protection design为保证延性抗震设计桥梁在 E2 地震作用下，可能出现塑性铰的桥墩的非塑性铰区、基础、盖梁和上部结构等构件不发生塑性变形和剪切破坏，同时桥墩的塑性铰区也不发生剪切破坏，对上述部位、构件进行的加强设计。2.1.19 能力保护构件 capacity protected member采用能力保护设计方法设计的构件。2.1.20 减隔震
22、设计seismic isolation design在桥梁上部结构和下部结构之间或下部结构与基础之间设置减隔震系统，以增大原结构体系阻尼和（或）周期，降低结构的地震反应和（或）减小输入到上部结构的能量，达到预期的防震要求。2.1.21 抗震措施seismic measure地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施。抗震措施等级根据桥梁抗震设防分类和抗震设防烈度确定。2.1.22 抗震构造措施details of seismic measures根据震害经验归纳总结的对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求，一般不需地震作用计算和抗力计算。2.1.23 限位装置restrai
23、ner为限制桥梁梁体与桥墩或桥台间的相对位移而设计的构造装置。2.1.24 常规桥梁 ordinary bridge包括单跨跨径不超过 150m 的圬工或混凝土拱桥、下部结构为混凝土结构的梁桥。2.1.25 特殊桥梁special bridge包括斜拉桥、悬索桥、单跨跨径超过 150m 的梁桥和拱桥。62.22.2符号符号2.2.1 作用和作用效应A水平向基本地震动峰值加速度；eaE?地震主动土压力；ktpE顺桥向作用于固定支座顶面或横桥向作用于上部结构质心处的水平地震力；ktiE顺桥向作用于活动支座顶面处的水平地震力；hauE作用于台身质心处的水平地震力；maxE固定支座容许承受的最大水平力
24、；hzhE地震作用效应、永久作用效应和均匀温度作用效应组合后板式橡胶支座或固定盆式支座的水平力设计值；spM上部结构的质量或一联上部结构的总质量；cpM盖梁质量；pM墩身质量；auG基础顶面以上台身重力；maxS设计加速度反应谱最大值。2.2.2 计算系数iC抗震重要性系数；sC场地系数；dC阻尼调整系数；eC液化抵抗系数；土层液化影响折减系数；K地基抗震容许承载力调整系数；AK非地震条件下作用于台背的主动土压力系数；aK地震主动土压力系数；p墩身质量换算系数；cp盖梁质量换算系数。72.2.3 几何特征0d液化土特征深度；bd基础埋置深度；ud上覆非液化土层厚度；wd地下水位深度；sd纵向钢
25、筋的直径；effI有效截面抗弯惯性矩；s箍筋的间距；t板式橡胶支座橡胶层总厚度；斜交角；曲线梁的中心角。2.2.4 材料指标cE桥墩的弹性模量；dG板式橡胶支座动剪切模量；0af地基承载力基本容许值；aEf调整后的地基抗震承载力容许值；af深宽修正后的地基承载力容许值；土的重力密度；d支座动摩阻系数。2.2.5 延性设计参数khf箍筋抗拉强度标准值；yhf箍筋抗拉强度设计值；ckf混凝土抗压强度标准值；cdf混凝土抗压强度设计值；dsK延性安全系数；PL等效的塑性铰长度；yM等效屈服弯矩；8u桥墩容许位移；u塑性铰区域的最大容许转角；0桥墩正截面极限弯矩超强系数；y等效屈服曲率；u极限曲率；t
26、纵向配筋率；Rsu约束钢筋的折减极限应变；lu纵筋的折减极限应变；k轴压比;墩柱构件位移延性系数。2.2.6 其他参数g重力加速度；s土层剪切波速；1N土层实际标准贯入锤击数；crN土层液化判别标准贯入锤击数临界值；T结构自振周期；gT场地特征周期；1T结构自振基本周期；结构阻尼比；1结构自振基本圆频率；eff减隔震桥梁或减隔震装置的等效阻尼比。93 3基本要求基本要求3.13.1桥梁抗震设防分类和设防标准桥梁抗震设防分类和设防标准3.1.1 桥梁抗震设防类别应按表 3.1.1 确定。对抗震救灾以及在经济、国防上具有重要意义的桥梁或破坏后修复（抢修）困难的桥梁，应提高抗震设防类别。表 3.1.
27、1桥梁抗震设防分类桥梁抗震设防类别适用范围A 类单跨跨径超过 150m 的特大桥B 类单跨跨径不超过 150m 的高速公路、一级公路上的桥梁，单跨跨径不超过 150m 的二级公路上的特大桥、大桥C 类二级公路上的中桥、小桥，单跨跨径不超过 150m 的三、四级公路上的特大桥、大桥D 类三、四级公路上的中桥、小桥条文说明条文说明为确保重点和节约投资，将公路桥梁分为 A 类、B 类、C 类和 D 类四个抗震设防类别，A 类抗震设防要求和类别最高，B 类、C 类和 D 类抗震设防类别依次降低。3.1.2 A 类、B 类和 C 类桥梁应采用两水准抗震设防，D 类桥梁可采用一水准抗震设防，在 E1 和
28、E2 地震作用下，桥梁抗震设防目标应符合表 3.1.2 的要求。表 3.1.2 桥梁抗震设防目标桥梁抗震设防类别设防目标E1 地震作用E2 地震作用震后使用要求损伤状态震后使用要求损伤状态A 类可正常使用结构总体反应在弹性范围，基本无损伤不需修复或经简单修复可正常使用可发生局部轻微损伤B 类可正常使用结构总体反应在弹性范围，基本无损伤经临时加固后可供维持应急交通使用不致倒塌或产生严重结构损伤C 类可正常使用结构总体反应在弹性范围，基本无损伤经临时加固后可供维持应急交通使用不致倒塌或产生严重结构损伤D 类可正常使用结构总体反应在弹性范围，基本无损伤注：B 类、C 类中的斜拉桥和悬索桥以及采用减隔
29、震设计的桥梁，其抗震设防目标应按 A 类桥梁要求执行。条文说明条文说明E1 地震作用下，要求各类桥梁在弹性范围工作，结构强度和刚度基本保持不变。E2 地震作用下，A 类桥梁局部可发生开裂，裂缝宽度也可超过容许值，但混凝土保护层10应保持完好，因地震过程的持续时间比较短，地震后，在结构自重作用下，地震过程中开展的裂缝一般可以闭合，不影响使用，结构整体反应还在弹性范围。B 类、C 类桥梁在 E2 地震作用下要求不倒塌，且结构强度不能出现大幅度降低，对钢筋混泥土桥梁墩柱，其抗弯承载能力降低幅度不应超过 20%。在 E2 地震作用下，斜拉桥和悬索桥如允许桥塔进入塑性，将产生较大变形，从而使结构受力体系
30、发生大的变化，例如，可能出现部分斜拉索或吊杆不受力的情况，甚至导致桥梁垮塌等严重后果。采用减隔震设计的桥梁，主要通过减隔震装置耗散地震能量，就能够有效降低结构的地震响应，使桥梁墩柱不进入塑性状态，此外，如允许桥梁墩柱进入塑性状态形成塑性铰，将导致结构的耗能体系混乱，还可能导致过大的结构位移和计算分析上的困难。因此规定，B 类、C 类中的斜拉桥和悬索桥以及采用减隔震设计的桥梁抗震设防目标应按 A 类桥梁要求执行。3.1.3 桥梁的抗震措施等级和抗震重要性系数，应符合下列要求：1在不同抗震设防烈度下的桥梁抗震措施等级应按表 3.1.3-1 确定。表 3.1.3-1 桥梁抗震措施等级桥梁类别抗震设防
31、烈度0.05g0.1g0.15g0.2g0.3g0.4gA 类二级三级四级四级更高，专门研究B 类二级三级三级四级四级四级C 类一级二级二级三级三级四级D 类一级二级二级三级三级四级注：g 为重力加速度，各等级抗震措施的具体规定见本规范第 11 章。2桥梁抗震重要性系数iC，应按表 3.1.3-2 确定。表 3.1.3-2 桥梁抗震重要性系数iC桥梁类别E1 地震作用E2 地震作用A 类1.01.7B 类0.43（0.5）1.3（1.7）C 类0.341.0D 类0.23注：高速公路和一级公路上的 B 类大桥、特大桥，其抗震重要性系数取 B 类括号内的值。条文说明条文说明1108 细则在编制过
32、程中对桥梁抗震设防分类、设防标准和设防目标开展了专题研究，成果归纳为上述条款。汶川地震后，在交通运输部组织下，对桥梁震害进行了详细调查和分析，对震害机理开展了详细研究，进一步对桥梁抗震设防分类、设防目标和设防标准进行了深入研究。研究成果表明，08 细则的桥梁抗震设防分类、设防目标和设防标准是合适的。因此，本次修订对相关条款的具体内容未做改变，只对相关条款的顺序进行了梳理。同时，对抗震措施选用，引进了抗震措施等级的概念，使表达更为清晰，避免混淆。与 3.1.2 条规定的抗震设防目标相协调，各类桥梁的抗震重要性系数对应的重现期列于表 3-1。严格地讲，抗震重要性系数 1.0 对应重现期 475 年
33、是准确的，其余的对应关系是近似的。表 3-1 抗震重要性系数和重现期对照表抗震重要性系数1.71.31.00.50.430.340.23重现期（年）20001000475100755025本规范采用两水准设防，两阶段设计；D 类桥梁，因规模小、路线等级低，一般采用一水准设防，一阶段设计。对 A 类桥梁、B 类和 C 类中的斜拉桥和悬索桥以及采用减隔震设计的桥梁，第一阶段和第二阶段抗震设计均采用弹性抗震设计，但 E1 地震作用下的抗震计算应采用全截面刚度，E2 地震作用下的抗震计算可采用开裂截面刚度。对其他 B 类、C 类桥梁，第一阶段的抗震设计，即对应 E1 地震作用的抗震设计，采用弹性抗震设
34、计，保证桥梁结构在 E1 地震作用下处于弹性状态。第二阶段的抗震设计，即对应 E2 地震作用的抗震设计，采用延性抗震设计，并引入能力保护设计原则。确保在 E2 地震作用下结构具有足够的延性变形能力，即结构的延性变形能力应大于延性变形需求并有适当的安全储备，通过能力保护设计，确保塑性铰只在选定的位置出现，并且不出现剪切破坏等破坏模式。08 细则采用烈度表达抗震措施等级，易与抗震设防烈度混淆、产生歧义，为表述更清晰，本次修订直接采用四个级表达抗震措施等级，08 细则中度区的抗震措施称为一级，度区的为二级，度区的为三级，度区的为四级。各等级抗震措施的具体规定详见本规范第 11 章。3.1.4 立体交
35、叉的跨线桥梁的抗震设防标准应不低于其跨越的下线工程的抗震设防标准。条文说明条文说明12立体交叉的跨线桥梁一旦遭受地震破坏，不仅会影响到上线交通，还会影响到下线交通，因此，应按上、下两线中较高的抗震设防标准来进行抗震设计。如果跨越其他通道或构筑物（如铁路），也应按本条要求执行。3.23.2地震作用的基本要求地震作用的基本要求3.2.1 公路桥梁抗震设计的地震作用，应采用桥梁所在地区的基本地震动峰值加速度和反应谱特征周期，按场地条件和本规范第 3.1.3 条第 2 款规定的抗震重要性系数调整确定。条文说明条文说明对未做专门的地震安全性评价的桥梁工程场地，地震作用只能根据现行中国地震动参数区划图（G
36、B 18306）的附录 C 确定，但中国地震动参数区划图中只给出了类场地的基本地震动峰值加速度和特征周期，其他类别场地需根据类场地的参数进行调整，详见本规范第 5.2.2 条和第 5.2.3 条。本规范引入抗震重要性系数，对不同设防类别的桥梁，赋予不同的抗震重要性系数来调整地震作用，表达抗震设防水准的差别。做过专门的地震安全性评价的桥梁工程场地，地震作用可根据评审通过的地震安全性评价结果确定。3.2.2 公路桥梁抗震设防烈度与现行中国地震动参数区划图（GB 18306）基本地震动峰值加速度的对应关系，应按表 3.2.2 的规定确定。表 3.2.2 抗震设防烈度和基本地震动峰值加速度 A 对照表
37、抗震设防烈度A0.05g0.10（0.15）g0.20（0.30）g0.40g条文说明条文说明表 3.2.2 是根据现行中国地震动参数区划图（GB 18306）的表 G.1 确定的。区划图的表 G.1 中，A 是用类场地的地震动峰值加速度 5 个范围表达的，本规范 A 值直接采用中国地震动参数区划图上类场地的基本地震动峰值加速度分区值，与区划图标准的表 F.1 是一致的，具体取值可在区划图标准的附录 C 中查取，因此表 3.2.2的对应关系也采用基本地震动峰值加速度分区值表达。此外，区划图上没有0.75g 的区，因此表 3.2.2 只保留 4 个抗震设防烈度。根据定义，烈度表达的是一般场地上地
38、震动强烈程度的平均特征，即与类场地对应。其他场地类别的地震动峰值加速度是依相13应类场地的值调整得到的，表达的是同一烈度下场地条件对地震动的影响，并不对应另外的抗震设防烈度。3.2.3 对桥梁工程场地进行专门的地震安全性评价时，除应符合现行工程场地地震安全性评价（GB 17741）的规定外，确定抗震设防标准及地震作用时还应满足本规范的相关规定。条文说明条文说明桥梁工程场地专门的地震安全性评价，要确定抗震设防烈度，以及对应各类桥梁抗震设防标准的设计地震动参数，即对应 E1 和 E2 地震作用的设计地震动参数，各类桥梁 E1 和 E2 地震作用的重现期可按本规范表 3-1 确定。此外，是否需要考虑
39、竖向地震作用以及地震动空间变化等也应参照本规范的要求执行，详见本规范第 5 章的有关规定。3.33.3抗震设计方法分类及流程图抗震设计方法分类及流程图3.3.1 根据桥梁抗震设防分类及抗震设防烈度，桥梁抗震设计方法可分为以下 3 类：11 类，应进行 E1 地震作用和 E2 地震作用下的抗震分析和抗震验算，并应满足本章第 3.4 节桥梁结构抗震体系的要求以及相关构造和抗震措施的要求。22 类，应进行 E1 地震作用下的抗震分析和抗震验算，并应满足相关构造和抗震措施的要求。33 类，应满足相关构造和抗震措施的要求，可不进行抗震分析和抗震验算。条文说明条文说明为确保桥梁结构的抗震安全性，同时尽可能
40、减小计算工作量，本规范对各抗震设防类别的桥梁、各抗震设防烈度的桥梁规定了相应的抗震设计要求和抗震设计内容。总的原则是要求抗震设防类别高的桥梁、抗震设防烈度高的桥梁做更精细的抗震设计。根据抗震设计要求和抗震设计内容的不同，本规范将抗震设计方法分为 3 类。3.3.2 桥梁抗震设计方法应按表 3.3.2 选用。表 3.3.2 桥梁抗震设计方法选用桥梁类别抗震设防烈度0.05g0.1g0.15g0.2g0.3g0.4gA 类1 类1 类1 类1 类1 类1 类B 类3 类1 类1 类1 类1 类1 类C 类3 类1 类1 类1 类1 类1 类D 类3 类2 类2 类2 类2 类2 类14注：圬工拱桥
41、、重力式桥墩和桥台的抗震设计方法可选 2 类。条文说明条文说明参照现行国内外相关桥梁抗震设计规范，本规范规定，对度区的 B 类、C 类、D类桥梁，可只需满足相关构造和抗震措施要求，不需进行抗震分析；对度、度和度区的 D 类桥梁，可只进行 E1 地震作用下的抗震计算和验算，并满足相关构造和抗震措施要求；圬工拱桥、重力式桥墩和桥台一般为混凝土结构，结构尺寸大，基本无延性，不能考虑延性抗震设计，因此规定可只进行 E1 地震作用下的抗震设计，本条沿用了 89规范和 08 细则的规定，现有经验表明，照此设计的桥梁在实际地震中表现良好；对其他桥梁，则应进行 E1 地震作用和 E2 地震作用下的抗震计算和验
42、算，并满足相关构造和抗震措施要求。3.3.3 桥梁抗震设计可采用图 3.3.3 的抗震设计流程进行。图 3.3.3 抗震设计总流程图3.43.4桥梁结构抗震体系桥梁结构抗震体系3.4.1 桥梁结构抗震体系应符合下列规定：1有可靠和稳定的传力途径。2有明确、可靠的位移约束，能有效地控制结构地震位移，防止落梁。153有明确、合理、可靠的能量耗散部位。4应具有避免因部分结构构件的破坏而导致结构倒塌的能力。条文说明条文说明桥梁结构抗震体系，是指用于承担地震作用的各种桥梁结构体系的总称，主要功能为承担水平向和竖向地震作用。本条是在归纳总结历次地震震害教训基础上给出的规定，目的是避免地震作用下桥梁结构出现
43、整体破坏和倒塌，保证交通生命线不至中断。3.4.2 对 B 类和 C 类梁桥，可采用以下两种抗震体系：1 类型，地震作用下，桥梁的弹塑性变形、耗能部位位于桥墩，典型单柱墩和双柱墩的耗能部位即潜在塑性铰区域如图 3.4.2 所示。2 类型，地震作用下，桥梁的耗能部位位于桥梁上、下部连接构件，包括减隔震支座和耗能装置。横桥向顺桥向(a)连续梁、简支梁桥单柱墩横桥向顺桥向(b)连续梁、简支梁桥双柱墩图 3.4.2连续梁、简支梁桥单柱墩和双柱墩的耗能部位（潜在塑性铰区域）示意图（图中：代表潜在塑性铰区域）16条文说明条文说明对钢筋混凝土桥梁，目前国内外采用的结构抗震体系主要有两类。一类是按延性抗震设计
44、的桥梁，地震作用下利用桥梁墩柱发生塑性变形，延长结构周期，耗散地震能量。对这类结构，允许发生塑性变形的耗能部位一般应选择在易于检查和修复的构件上。图3.4.2 给出了简支梁桥单柱墩和双柱墩的适宜耗能部位示意图，对有系梁双柱墩，在墩柱和系梁的节点部位也可能发生塑性变形，一般宜考虑塑性变形发生在系梁上。另一类为按减隔震设计的桥梁，地震作用下，利用桥梁上、下部结构的连接构件（支座、耗能装置）发生塑性变形或增大阻尼，延长结构周期，耗散地震能量，从而减小结构地震反应。据此，本规范将桥梁结构抗震体系分为两类。地震作用下，桥梁结构的耗能部位应在抗震设计时预先确定，应对结构的变形能力进行校核，同时应确保结构的
45、其他部位不能比耗能部位更薄弱。一般来讲，桥梁结构形式越规则，刚度和强度分布越均匀，其抗震性能越好。因此，桥梁不同墩柱的高差尽量不要太大，斜桥的斜交程度和曲线桥的曲线程度也宜尽量减小。3.4.3 对采用抗震体系类型的桥梁，抗震设计时，墩柱、系梁应作为延性构件设计，桥梁基础、盖梁、支座、梁体和节点宜作为能力保护构件，墩柱的抗剪强度应按能力保护原则设计。条文说明条文说明美国 1971 年发生的圣费尔南多地震是桥梁抗震设计理念和设计方法发展的转折点，人们在震害调查和研究基础上认识到了结构延性能力对结构抗震的重要性。经过数十年的研究发展，目前国内外桥梁抗震设计规范都采用延性抗震设计方法取代了以前单纯依靠
46、强度的抗震设计方法。20 世纪 70 年代，新西兰学者 Park 等提出了结构抗震设计方法中的一个重要原则能力保护设计原则，并最早在新西兰的混凝土结构设计规范（NZS3101，1982）中得到应用。随后这个设计原则逐渐被世界各国的桥梁抗震设计规范所采用。能力保护设计原则的基本思想，和电路设计中采用保险丝的原理是一样的。即在结构设计中，使结构体系中的延性构件和能力保护构件形成强度等级差异，确保结构损伤只发生在延性构件预先选择的部位上，同时确保结构不发生脆性破坏模式。一般来讲，基于能力保护设计原则的结构设计过程如下：（1）选择合理的结构布局；17（2）选择地震作用下结构预期出现弯曲塑性铰的合理位置
47、，保证结构能形成一个适当的塑性耗能机制，通过强度和延性设计，确保塑性铰区域截面的延性能力；（3）确立适当的强度等级，确保预期出现弯曲塑性铰的构件不发生脆性破坏模式（如剪切破坏、粘结破坏等），并确保脆性构件和不宜用于耗能的构件（能力保护构件）处于弹性反应范围。具体到梁桥，按能力保护设计原则设计，应考虑以下几方面：（1）潜在塑性铰的位置一般选择在墩柱上，墩柱按延性构件设计，可以发生弹塑性变形，耗散地震能量；（2）墩柱的设计剪力值按能力保护设计原则进行计算，应为与墩柱的极限弯矩（考虑超强系数）所对应的剪力。在计算剪力设计值时，应考虑所有塑性铰位置以确定最大的设计剪力；（3）盖梁、节点及基础按能力保护
48、构件设计，其设计弯矩、设计剪力和设计轴力应为与墩柱的极限弯矩（考虑超强系数）所对应的弯矩、剪力和轴力。在计算盖梁、节点及基础的设计弯矩、设计剪力和设计轴力时，应考虑所有塑性铰位置以确定最大的设计弯矩、设计剪力和设计轴力。3.4.4 对采用板式橡胶支座的桥梁，在 E2 地震作用下，如支座抗滑性能不满足本规范第 7.5节的要求，可选择以下措施之一：1 采用其他类型支座，根据选择的支座类型确定抗震体系类型并按本规范相关规定进行抗震设计。2 通过专项设计设置梁体限位装置，根据是否允许支座产生相对滑动确定抗震体系类型。1）在确保支座不产生相对滑动的条件下，由限位装置和支座共同传递水平地震力，可按抗震体系
49、类型进行抗震设计。2）如允许支座和梁底产生相对滑动，在确保支座和墩（台）顶不产生相对滑动以及不发生落梁破坏的条件下，应按抗震体系类型进行抗震设计。抗震分析应采用非线性时程分析方法，考虑支座的滑动效应、限位装置的非线性特性的影响。条文说明条文说明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（台）顶无螺栓连接。汶川地震震害表明，这种支座布置形式，在地震作用下梁底与支座顶面容易产生相对滑动，导致较大的梁体位移，甚至出现落梁破坏。对于板式橡胶支座在 E2 地震作用下，其抗滑性能不能满足要求的情况下，可采用其他类型支座或梁体位移约束装置。18对于更换支座类型的方案，更换采用
50、的支座类型不同，桥梁的抗震体系也可能不同。如选用减隔震支座，则按抗震体系类型进行抗震设计，满足本规范第 10 章减隔震设计的要求。对采用梁体限位装置的方案，需要同时满足正常使用要求（即不影响正常使用）和抗震要求，不同类型限位装置的特性也可能不同，计算分析也相对复杂，由于目前这方面的设计经验还不够多，因此规定通过专项设计设置梁体限位装置，即根据实际情况开展一定研究的基础上进行设计。如允许支座和梁底产生相对滑动，可有效降低桥梁墩柱承受的水平地震力，实际上是一种减隔震体系，因此规定按抗震体系类型进行抗震设计，即桥梁墩柱、基础等的设计满足减隔震设计的要求，不允许桥梁墩柱形成塑性铰，以避免耗能体系的混乱
