基于性能的桥梁结构抗震设计理论_论文发表__墨水学术,论文发表,(2)

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要在实际设计中,针对不同地震作用水准,明确工程结构应该具有的性能水准。
　　对桥梁结构进行基于性能的抗震设计，首先应该明确划分其抗震性能水准和性能指标。在性能水准的界定方面，Park等（Y.J.Park和R.S.Ang,1985从9座实际地震下遭受不同程度破坏的结构中，分析得到了损伤指数DI（由Park—Ang双参数模型确定）与破坏等级的关系，将DI=0.4作为可修复破坏的临界值，当DI>1.0时，视作结构倒塌。Hindi和Sexsmith根据钢筋混凝土桥墩在地震动循环加载下的损伤性能分布特征，给出如表1所示的损伤指数与破坏等级间关系，用于定义结构在不同预期损伤状态下的具体度量值。
　　

表1 Hindi和Sexsmith建议的破坏等级

损伤指数	破坏等级
DI﹤0.1	无损伤
0.1≤DI﹤0.2	微小损伤，轻微开裂，极易修复
0.2≤DI﹤0.4	中等损伤，严重开裂，保护层剥落，可维修
0.4≤DI﹤0.6	严重损伤，大量开裂，钢筋裸露，修复困难
0.6≤DI﹤1.0	严重损伤，混凝土压溃，钢筋屈曲，不可修复
DI≥1.0	完全倒塌

　　为了考虑地震设防水准和结构性能指标间的关系，潘龙在参照对比钢筋混凝土建筑结构不同震害等级的损伤指数范围以及地震设防水准的基础上，给出了如表2所示的钢筋混凝土桥梁结构不同地震水平的损伤性能指标。合理性能目标的确定，有赖于震害观测资料和实验数据的积累，且和地震设防水准和预期性能要求密切相关，还需要大量的研究工作。
　　

表2 钢筋混凝土桥梁结构不同地震水平的损伤性能指标

类别	Ⅰ（多遇地震）	Ⅱ（设计地震）	Ⅲ（罕遇地震）
甲A		0～0.25	0.25～0.50
甲B	0～0.25	0.25～0.50	0.50～0.90
乙	0～0.25	0.25～0.50	0.50～0.90
丙	0～0.25		0.50～0.90

　　4桥梁结构抗震性能目标的确定
　　基于性能抗震设计的目标是在结构的整个寿命期内，在“一定的条件”下，花在抗震上的费用最少，即追求结构在服役期内的“最佳经济效益—成本比”。这里的“费用”是指增加抗震能力的投资和因地震破坏造成的损失，包括人员伤亡、运营中断、重复修建等；“一定的条件”是指结构的性态目标。
　　基于性能的抗震设计实质上是对“多级抗震设防”思想的进一步细化，目的在未来抗震设计中，在不同地震设防水准下，能够有效地控制结构的破坏状态，使结构实现不同性能水平。从而使结构在整个生命周期内，在遭受可能发生的地震作用下，总体费用达到最小。目前国内外在结构性能抗震设计方面的研究主要集中在结构性能目标、性能水准的确定、抗震性能评估方法的研究上。
　　FEMA提出的设防性能目标是按地震作用水准和建筑性能水准来确定建筑抗震性能目标,根据表3可产生3个组合的抗震设防性能目标。
　

表3 地震作用水准和建筑性能水准与建筑抗震性能目标

地震作用水准	建筑性能水准
	正常使用	可以暂时使用	生命安全	防止倒塌
常遇地震	1
偶遇地震	5	2
少遇地震	8	6	3
罕遇地震	9	10	7	4

　　第一组基本目标为表中1,2,3,4项组合,对于只有一般使用要求的建筑应具备的最基本的性能目标；
　　第二组重要性较高或地震破坏后危险性较大的性能目标为表中5,6,7项组合；
　　第三组危险的特殊性能目标为表中8,9,10项组合。
　　5基于性能的抗震设计方法
　　5.1承载能力抗震设计方法
　　这是我国规范现阶段采用的设计方法,对于常遇地震,利用反应谱计算底部剪力，然后按一定规则分配至结构全高并与其它荷载组合，进行结构的强度设计，使结构各部分都具有足够的承载能力,然后再进行变形验算。承载能力设

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