Comparing overseas and inland specifications for ductility seis m ic design
W ang Keha,i L iQ ian , W e iH an
( R esearch Inst itute of H ighw ay , TheM in istry of Commun ication , B eijing 100088, Ch ina)
第 26 卷 第 3 期 2006 年 6 月
地
震
工
程
与
工
程
振
动
EARTHQUAKE ENG I NEER I NG AND ENG I NEER I NG V IBRAT I ON
Vo. l 26, N o . 3 Jun . 2006
文章编号: 1000 -1301( 2006) 03 - 0070 - 04
国内外延性抗震设计的比较
王克海, 李
摘要 : 1971 年美国发生圣
茜, 韦
韩
பைடு நூலகம்
( 交通部公路科学研究院 , 北京 100088)
费尔南多地震 , 许多新 建的桥梁结构遭到严重 破坏之后 , 延性抗 震得到重
视 , 抗震设计方法正在从传统的单一强度理论向延性抗震 理论过渡。目前 , 大多数国家的桥梁抗震设 计规 范已经采纳了延性抗震理论。本文针对几个主要的抗震设计 规范 , 包括 EC8 、 C altrans 、 AA SHTO、 日本 和我国公路桥梁抗震设计规范中的延性抗震设计做一个概述。主要内容有延性指标的定义及其 计算 方法和延性构件钢筋锚固和搭接长度的规定 , 本文对我国 公路桥梁的 延性抗震 设计有一 定的参 考价 值。 关键 词 : 延性 ; 国内外抗震设计规范 ; 抗震设计 中图 分类号 : P315. 95 文献标识码 : A
引言
20 世纪 60 年代 , 以纽马克 ( Newm ark) 为首的学者基于结构的非线性地震反应的研究, 提出 延性 的概 念来概括结构构件超过弹性阶段后的抗震能力。他们认为结构延性与强度一样重要, 均应在抗震设计中考 虑。 1971年美国发生圣 费尔南多地震, 许多按照新的抗震规范设计的建筑、 桥梁结构严重破坏。导致结 构倒塌的原因并不是强度不足 , 而是由于地震激起的反复的弹塑性变形循环, 超出了结构的滞回延性。此 后 , 延性抗震才真正得到重视。 20 世纪 70年代初 , 以 R. P ark 和 T. P aulay 为首的新西兰学者在总结震害教 训和试验研究成果的基础上, 提出了延性抗震设计理论以及能力设计方法。目前 , 抗震设计方法正在从传统
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的单一强度理论向延性抗震理论过渡 , 大多数地震多发国家的桥梁抗震设计规范已经采纳了延性抗震理论。 以下针对几个主要的抗震设计规范的延性抗震设计作一个概述。
1 延性抗震设计
采用延性概念设计的抗震结构, 要求在概率意义上必须保证结构具有的延性能力超过预期地震动所能 激起的最大非弹性变形 (延性需求 ), 从理论上讲, 延性需求可以通过弹塑性动力分析来获得, 这就涉及到非 弹性变形问题。为了能够直接应用规范中给出的弹性反应谱 , 国外一些抗震设计规范是通过确定 强度折 减系数 和结构破坏准则来实现的。延性结构的破坏准则可以归纳为: 强度破坏准则、 变形破坏准则、 能量 破坏准则、 变形和能量双重破坏准则以及基于性能的破坏准则。在各国现行的桥梁抗震设计规范中 , 基本都 直接或间接地采用了变形破坏准则, 而基于性能的破坏准则是未来的发展趋势。 新西兰学者 T. Pau lay 等提出了能力设计原理。能力设计强调构件之间的安全度差异, 通过这种差异, 保证结构在强震中延性形式的出现, 避免发生脆性破坏。基于能力设计原理的设计方法 (能力设计方法 ) 在 新西兰最先得到广泛应用 , 其他国家也先后在各自的结构抗震设计规范中, 采纳应用了能力设计原理的一些 基本概念。
收稿日期 : 2005 - 11 - 10 ; 修订日期 : 2006 - 03 - 15
基金项目 : 交通部西部交通建设科技项目 ( 200231800028 ) 作者简介 : 王克海 ( 1964 - ) , 男 , 副研究员 , 博士 , 主要从事桥梁抗震及可视化系统研究 .
3期
王克海等 : 国内 外延性抗震设计的比较
Abstract : Engineers w ere shocked to observe that m odern highw ay br idgesw ere destroyed in the 1971 San Fernan do , C aliforn ia , earthquake . A fter tha, t duct ility seism ic desig n attracts m ore attent io n , and the research turning si m ple intensity desig n to in tensity ductility desig n m ethod w as started . The ductility se ism ic theory has been w ritten in to overseas and in land seism ic specificat io ns for h ighw ay bridges . In th is paper , the ductility se ism ic design is in troduced and the differences am ong several se ism ic specifications fo r h ig hw ay bridges in clud ing EC8 , Ca ltrans , AASHTO, spec ifications o f Japan and China w ill be d iscussed . T his in clu des th e def in ition and ca lculation o f duc t ility index, the deta ils of ductile m em bers, such as the leng th of in elastic h inge, the requirem ents o f splices and th e ancho r o f re in forcem ent at plastic h inges . K ey w ord s : ductility; overseas and inland seism ic design spec ificatio ns ; se ism ic desig n