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第2章 基于性能的桥梁抗震设计评价指标与方法
多水准、多性能桥梁抗震设计遵循“小震不坏,中震可修,大震不倒”的原则,其设计方法不同于其他荷载作用下的结构设计,荷载是唯一确定的,可以采用强度指标进行结构验算评价。为此在我国2008版《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01—2008)及2011年版《城市桥梁抗震设计规范》(CJJ 166—2011)中已经明确规定,无论公路桥梁还是城市桥梁都采用双水准和两阶段设计。即在E1地震动作用下,地震作用与其他作用产生的内力进行组合,以强度指标进行桥梁抗震设计;在E2地震动作用下,地震作用与永久作用产生的内力进行组合,用变形指标进行桥梁结构抗震安全评价[7,9]。然而,在实际工程中,鉴于桥梁的重要程度及结构的复杂程度,在E2地震动作用时,桥梁结构采用变形指标进行安全评价时,桥梁各构件动力反应敏感程度和损伤程度不同,提出了基于位移的安全评价和基于应变的安全评价两个层次指标。
同时近年来随着抗震设计理论的不断发展,国内外学者提出了基于Pushover分析的抗震设计,其评价方法是根据结构静力弹塑性性能(即功能谱)是否达到了需求性能(即需求谱),来判断结构的抗震能力是否满足要求。该方法在20世纪90年代提出,目前已经在建筑结构中广泛应用,但在桥梁结构抗震设计方面还处于研究阶段,有待于工程实践[15-21]。
另一方面,随着计算机的广泛普及和发展,抗震分析水平得到了不断提高,在E2地震动作用下,桥梁结构在抗震分析及评价方法上先后出现了基于经验的静力抗震分析与评价、弹塑性Pushover抗震分析与评价、静—动力分析相结合的抗震分析与评价和动力时程分析与评价4种方法。本章就基于性能的桥梁抗震设计中的评价指标、抗震分析与评价方法进行详细的论述。