DB15/T 1659-2019 公路梁桥抗震设计规范

ICS91.120.25

P15

DB15

内蒙古自治区地方标准

DB15/T1659—2019

公路梁桥抗震设计规范

CodeforSeismicDesignofBeamBridgesintheInnerMongoliaAutonomous

Region

2019-06-20发布2019-09-20实施

内蒙古自治区市场监督管理局发布

DB15/T1659—2019

目次

前言................................................................................II

1范围..............................................................................1

2规范性引用文件....................................................................1

3术语和符号........................................................................1

4抗震设防性能目标..................................................................3

5抗震设计流程......................................................................5

6抗震概念设计与构造措施............................................................6

7抗震分析.........................................................................12

8细部构件抗震设计.................................................................17

附录A（规范性附录）桥墩桩柱抗震设计参数...........................................28

附录B（规范性附录）支座及其配套装置的设计.........................................29

附录C（规范性附录）挡块计算公式...................................................30

附录D（规范性附录）开裂钢筋混凝土截面的等效截面抗弯刚度取值.......................31

I

DB15/T1659—2019

前言

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准由内蒙古自治区交通运输厅提出并归口。

本标准主要起草单位：内蒙古交通设计研究院有限责任公司、交通运输部公路科学研究所。

本标准主要起草人：王全录、王克海、盛海峰、邢向达、张俊、崔凯、张盼盼、高延奎、孙宝峰、

辛强、肖剑强、吴刚。

II

DB15/T1659—2019

公路梁桥抗震设计规范

1范围

本标准规定了梁桥抗震设计流程、抗震概念设计、抗震分析及梁桥细部构件抗震设计。

本标准适用于内蒙古自治区新建各级公路的单跨跨径小于150m的梁桥抗震设计。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB18306中国地震动参数区划图

JTGB02公路工程抗震规范

JTG/TB02-01公路桥梁抗震设计细则

JTG3362公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范

3术语和符号

3.1术语

下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1

地震作用earthquakeaction

由地震动引起的结构动态作用，包括水平地震作用和竖向地震作用。

3.1.2

基本地震动加速度designbasicaccelerationofgroundmotion

50年超越概率10%（相当于重现期为475年的地震动加速度）。

3.1.3

抗震设防标准seismicfortificationcriterion

衡量抗震设防要求的尺度，由抗震设防地震动参数和公路桥梁使用功能的重要性确定。

3.1.4

结构抗震性能seismicperformanceofstructure

桥梁结构综合考虑构件承载力、变形等因素所具有的抵抗地震作用的能力。

1

DB15/T1659—2019

3.1.5

抗震概念设计seismicconceptdesign

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。

3.1.6

抗震构造措施detailsofseismicmeasures

对结构和非结构各部位所采取的构造方面的技术要求。

3.1.7

特征周期characteristicperiod

抗震设计用的加速度反应谱曲线下降段起始点对应的周期值，取决于地震环境和场地类别。

3.1.8

超越概率probabilityofexceedance

某场地遭遇大于或等于给定的地震动参数值的概率

3.1.9

一可三易one-canandthree-easy

强震作用下，桥梁结构的损伤部位及损伤程度可控，损伤部位易检，损伤构件易修，破坏构件易换。

3.2符号

下列符号适用于本文件。

3.2.1作用和作用效应

E——计算方向总的设计最大地震作用效应；

EX——X向地震作用在计算方向产生的最大效应；

EY——Y向地震作用在计算方向产生的最大效应；

EZ——Z向地震作用在计算方向产生的最大效应；

Ehzb——地震作用效应和永久作用效应组合得到的橡胶支座水平力设计值；

Emax——固定支座容许承受的水平力；

S——水平设计加速度反应谱；

Smax——场地水平设计加速度反应谱最大值。

3.2.2计算系数

Ah——II类场地水平向设计基本地震动加速度峰值；

Cd——地震加速度谱曲线的阻尼调整系数；

Cs——场地系数；

Ri——地震作用调整系数，即不同地震重现期地震动峰值加速度与设计基本地震动加速度峰值的比

值；

2

DB15/T1659—2019

Ф——强度折减系数。

3.2.3材料性能和几何特征

Ae——核芯混凝土面积；

Ag——毛截面面积；

Ak——同一截面上箍筋的总面积；

Ar——橡胶支座的剪切面积；

fck——混凝土轴心抗压强度标准值；

fy——强度设计值；

fyh——箍筋屈服强度设计值；

fyk——纵向钢筋抗拉强度标准值；

ds——纵向钢筋的直径；

Sk——箍筋的间距；

Gd——板式橡胶支座的动剪切模量；

Σt——橡胶层的总厚度；

μd——支座滑动摩擦系数。

3.2.4其他参数

θu——塑性铰区域的极限转角；

θy——塑性铰区域的屈服转角；

Δd——墩顶的位移；

Δu——桥墩容许位移；

ϕu——截面极限破坏状态的曲率；

ϕy——截面的等效屈服曲率；

Tg——场地特征周期；

T——结构自振周期；

ηk——轴压比；

ρt——纵向配筋率；

Lp——等效塑性铰长度。

4抗震设防性能目标

4.1公路桥梁应根据其在路网中的地位与作用分为重要桥梁和一般桥梁。

注1：重要桥梁。满足以下条件之一的公路桥梁属于重要桥梁：

——为医院提供通道的桥梁，承担输电、供水管线等生命线工程的桥梁，跨越提供医院通道或生命线路线的桥梁；

——旦损坏将对区域经济产生巨大影响的桥梁；

——在地区紧急救援公路网中承担重要角色的桥梁；

——在国防公路网中起关键连接作用的桥梁。

注2：一般桥梁。除重要桥梁以外的其它公路桥梁为一般桥梁。

3

DB15/T1659—2019

4.2桥梁抗震性能水平分类根据损伤程度和震后使用功能分为四个水平，即：

——抗震性能水平PL1：在地震中桥梁无损伤或轻微损伤，检查后，不需修复可继续使用，不影响

车辆正常通行；

——抗震性能水平PL2：在地震中桥梁中等损伤，损伤可修复，或临时加固后，不影响紧急救援车

辆通行；

——抗震性能水平PL3：在地震中桥梁损坏严重，但不倒塌，临时加固后，不影响紧急救援车辆通

行，或震后桥梁可能需要拆除或重建；

——抗震性能水平PL4：没有抗震性能要求。

4.3对应不同的抗震设防水准，公路梁桥应具有表1给出的抗震性能水平。

表1桥梁抗震性能水平

抗震性能水平

地震动水平

重要桥梁一般桥梁

地震动水平P1（50年超越概率40%，或100年超越概率63%；相当于重现期100年）PL1PL1

地震动水平P2（50年超越概率10%，或100年超越概率19%；相当于重现期475年）PL1PL1

地震动水平P3（100年超越概率10%，或50年超越概率5%；相当于重现期975年）PL2PL3

地震动水平P4或P5（50年超越概率2.5%或2%，或100年超越概率5%或4%；相当于重现

PL3PL3

期1975年或2475年）

4.4对于梁桥构件的抗震设防目标如下：

——桩基础不允许出现塑性变形和损伤；

——墩柱应满足斜截面抗剪强度；

——除地震动水平P1和P2情况外，允许支座在支承宽度范围内滑动，但应配合使用防落梁系统（限

位装置、防落梁构造、支承宽度），以防止地震动水平P3、P4和P5情况下落梁。

对应不同的抗震设防水准，应满足表2给出的桥梁抗震设防性能目标。

表2桥梁抗震设防性能目标

抗震设防水准构件名称损伤状态受力状态验算准则

支座轻微损伤-满足位移和滑动能力要求

地震动水平P1或P2桥墩无损伤/轻微损伤弹性状态M≤My

基础无损伤弹性状态M<Mcr

支座损伤或损坏-支座可发生剪切破坏

地震动水平P3、P4或

桥墩可修复损伤弹塑性状态My≤M≤Mu

P5

基础无损伤弹性状态M<My

注：M为塑性铰区关键截面弯矩；Mcr为塑性铰区关键截面开裂弯矩；My为塑性铰区关键截面首次纵筋屈服对应的弯矩；

Mu为塑性铰区关键截面极限弯矩。

4

DB15/T1659—2019

5抗震设计流程

5.1公路梁桥抗震设计应采用图1的抗震设计流程进行。

桥梁地质勘查、设计相关文件收集

桥梁抗震概念设计

防

桥支落基

墩座梁础

设设设设

计计计

计

桥梁抗震设防分类

抗震构造措施场地划分地震作用调整系数

地震作用

建立桥梁线性或非线性动力模型

P1或P2地震作用下，墩柱抗弯、抗剪

强度验算；支座抗滑能力验算等

否调整桥梁

是否满足抗震设防性能目标

抗震设计

重要桥梁是

P3、P4或P5地震作用下，桥墩强度验算，

变形能力、延性计算；支座滑动位移验算等

否

是否满足抗震设防性能目标

是

桥梁细部构件抗震设计

结束

图1公路梁桥抗震设计流程图

5

DB15/T1659—2019

5.2桥梁抗震概念设计采用“保险丝式单元”、“一可三易”（可控、易检、易修、易换）、“多道

设防、分级耗能”的抗震设计理念，以实现强震作用下桥梁延性机制的完成，确保不发生落梁、局部或

全桥倒塌等严重震害：

——“保险丝式单元”指为了保证结构抗震的安全，地震中设计为主要耗能构件或发挥抗震作用的

构件或构造措施，通常设在桥梁易于检测、修复的部位，并设计为薄弱的耗能部位或构件。如

支座和桥墩塑性铰区域。对于梁桥，在发生破坏性地震时，支座作为“保险丝式单元”优先损

坏，降低传递到下部结构的地震力，减轻桥梁下部结构的损伤，可实现桥墩发生可修复的损伤

或损坏，桩基不发生损伤。

——“一可三易”是指强震作用下，桥梁结构的损伤部位及损伤程度可控，损伤部位易检，损伤

构件易修，破坏构件易换。

——“多道设防、分级耗能”的结构抗震防线，分为三个级别：

第1道防线：支座和限位构造；支座损伤应出现在墩柱塑性铰发展之前，在支座损伤后，

限位结构开始起效。

第2道防线：梁端支承长度；限位构造具有一定的耗能能力与承载能力，大震作用下，限

位结构失效之后，足够的梁端支承长度，降低落梁发生的危险性和上部结构碰撞，并同时

保证下部结构安全。

第3道防线：桥墩延性与防落梁构造；强震作用下，当限位结构失效之后，且梁端支承长

度不足，则易发生主梁大移位和上部结构碰撞。防落梁结构具有一定的承载力和耗能能力，

可将部分地震力传递给下部结构，通过桥墩延性发挥，降低了发生落梁、结构碰撞及下部

结构不可修复损伤的危险性。

通过设计防落梁构造措施和延性桥墩的抗震防线，其多级耗能的发挥，完成整个桥梁结构

的延性机制，保障了强震作用下桥梁结构的安全。

6抗震概念设计与构造措施

6.1桥位与桥型选择

6.1.1桥位应绕避地震危险地段，应避开发震断裂带，如果由于地质地形限制必须穿越发震断裂带时，

应综合考虑不同类型桥梁的抗震性能、震后通行能力及震后修复的难易程度，选择合理、经济的桥梁类

型，尽可能使桥轴线与发震断裂带正交。

6.1.2桥址宜绕避液化土地基和软土地基，对无法绕避的应对地基进行处理或采用深基础。

6.1.3桥址宜避开泥石流和滑坡地段，对无法避开的应采用合理的桥梁跨径及型式，并采用相应的防

护措施。

6.1.4桥梁整体布置应遵循以下原则：

——宜采用刚度和质量分布均匀的桥梁结构型式；

——对于连续梁桥，应合理选择上下部结构之间的连接形式；

——对于跨越断裂带的桥梁，宜一跨跨越，并加强防落梁措施；

——应根据支座与上下部结构的连接形式（无锚固、单面和双面锚固），合理选择限位装置和防落

梁措施；

——对于墩底可能出现塑性损伤的结构，宜采用群桩基础。

6

DB15/T1659—2019

注1：对于连续梁桥，合理选择上下部结构之间的连接形式，可使相邻跨及相邻桥墩与支座串联体系的抗侧移刚度

相近，以把地震力均匀分配给各个桥墩，避免某个桥墩出现受力过大而破坏的现象。当采用固结时，应对下

部结构的关键部位或连接构件进行增强处理，如采取增加纵筋、加密箍筋等措施。

注2：对必须于跨越断裂带的桥梁，可采用一跨跨越的结构形式，通过牺牲跨越断裂带的跨径来保护结构，不致使

结构发生整体性倒塌。当一跨跨越无法满足要求时，应综合考虑不同因素采用合理的桥型，并设置防落梁装

置和限位措施。如采用简支梁桥体系，结合防落梁措施，可避免地震中出现全桥垮塌现象；而采用整体性较

强的桥梁，可防止落梁震害等。此外，还应详尽调查收集地震断裂带资料，明确断裂带的活动情况，使跨断

裂带桥梁设计有一个明确的基础，抗震设计更接近实际情况。

注3：为了满足跨越活动断裂带对桥梁抗震性能的特殊要求，可采用一些有效对策：确定桥墩距活动断裂上下盘边

界的合理距离；宜采用轻型上部结构，以减轻上部结构质量对地震响应的贡献；若基础发生的水平和竖直方

向的累积位移较大，桥梁下部结构性能应该具有一定的适应性。即该因素影响下，跨断层的桥墩，若发生较

大累积位移，桥墩盖梁宜预留较宽盖梁宽度，再采用弹性材料等使桥面连续，并预留10~20cm的水平位移空

间；在跨断裂带桥梁上应采用减隔震措施，以减小地震作用、增强结构耗能和延性变形能力。

注4：目前，国内外中小跨径钢筋混凝土桥梁多采用板式橡胶支座，且支座与上部结构或下部结构之间无锚固措施，

该类支承方式，强烈地震作用下，支座易滑动，支承部位滑动位移较大，且支座的严重损伤可造成力的传递

路径中断，造成落梁、碰撞等震害，因此，应采用防落梁系统和防撞等措施，与支座共同抵抗地震力和变形。

6.2桥墩概念设计

6.2.1对于地震烈度在VII度及以上的地区，梁桥不应连续采用独柱墩。

6.2.2对多柱式桥墩，宜根据墩柱的刚度和变形设置横系梁。

6.2.3一联内的桥墩刚度宜相近,应采用图2的梁桥刚度平衡的理念。

注：对于连续梁桥，同一联内各桥墩的高度相差较大而导致其抗推刚度分配不均匀，刚度大的墩柱将承受较大的水

平地震力，严重时可能导致刚度较大的桥墩发生破坏，从而导致全桥的损毁。如果刚度扭转中心和质量中心不

一致，上部结构将产生水平转动，可能导致落梁或者上部结构的碰撞。可以通过改变桥墩截面的形式或大小、

支座高度调整其抗侧移刚度。

对于梁桥，一联内桥墩的刚度比宜满足下列要求：

a)任意两桥墩刚度比：

ke

桥面等宽：i.

ke

j………………(1)

kme

桥面变宽：ij.

kme

ji………………(2)

b)相邻桥墩刚度比：

ke

桥面等宽：i.

ke

j……………(3)

kme

桥面变宽：ij.

kme

ji…………….(4)

7

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式中：

kei、kej——分别为第i和第j桥墩考虑支座、挡块或剪力键后计算出的组合刚度（含顺桥向和横桥向），且

kej≥kei；

mi、mj——分别为第i和第j桥墩墩顶等效上部结构质量。

图2梁桥刚度平衡的理念

6.2.4当一联内的桥墩刚度相差较大时，可采用调整桥墩的截面尺寸、配筋和支座的设计参数等措施。

注：对于梁桥，可采用以下方法调整一联内各墩刚度比或相邻联周期比：

a)顺桥向，可在各墩顶设置合理剪切刚度的橡胶支座，来调整各桥墩的等效抗推刚度。当采用橡胶支座后，由

桥墩和支座构成的串联体系的水平刚度为：

kk

kzp

tkk

zp………………(5)

式中：

kt——由墩和支座构成的串联体系的水平刚度；

kz、kp——分别为橡胶支座的剪切刚度、桥墩的水平刚度。

b)改变墩柱尺寸、截面形式或钢筋配筋率。

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6.2.5相邻联的基本周期比宜满足下列公式的要求：

T

i.………(6)

Tj

式中：

Ti、Tj——分别为第i和第j联的基本周期（含顺桥向和横桥向）Tj≥Ti。

6.2.6当地震烈度为VII度、VIII度时，桥墩抗震设计参数按附录A选取。

6.3支座概念设计

6.3.1支座系统包括支座、位移限制装置等。

6.3.2地震作用下，支座宜设计为易损构件。

6.3.3应评价支座对桥梁整体抗震性能的影响。

注：支座设计时，应根据支座类型及其与周围构件的实际连接条件和约束条件合理描述其等效刚度、剪切变形、滑

动变形、支座损坏后与相邻构件可能的相互作用等因素，综合评价支座对桥梁整体抗震性能的影响。

6.3.4跨径40m以下的桥梁，宜优先采用普通板式橡胶支座。

6.3.5支座及其相关配套装置的参数按附录B确定。

注：板式橡胶支座一般不设置顶钢板和底钢板，在实际工程中，支座与梁底和墩顶无螺栓连接。地震作用下，支座

顶底面与梁底和墩顶间接触面处易发生摩擦滑移，这种摩擦滑移特性起到了“保险丝式单元”的作用，有效隔

断传至下部结构地震力，减轻下部结构地震损伤。但板式橡胶支座的摩擦滑移会导致较大上部结构位移，为了

让板式橡胶支座在发生地震时更好地发挥作用，实现不同地震动水平下支座滑移程度的可控状态，可结合使用

分级凹槽支座构造措施，具体构造措施设置可参见本规范8.3.1条。

6.4构造措施

6.4.1防落梁设计应遵循“多道设防、分级耗能”的设防理念，根据地震响应采取相应的措施。

6.4.2宜设置双层挡块限制桥梁上部结构横向位移(如图3和4所示)。

11

22

33

4

4

a)双层混凝土挡块b）双层钢板挡块c)双层组合挡块

图3双层挡块示意图（盖梁外缘）

注：

1——主梁；

2——内侧挡块；

9

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3——外侧挡块；

4——盖梁。

图4双层挡块示意图（T梁两侧，单位：厘米）

注：

d1——内层挡块与主梁间隙；

d2——外层挡块与主梁间隙。

6.4.3防落梁系统由墩-梁连接装置、梁-梁连接装置、梁支承宽度等三部分组成。

注：墩-梁限位装置用于限制在大震作用下桥梁伸缩缝或支座处产生过大的位移，是防落梁系统的第一道防线。常

见的有拉杆式防落梁构造和挡块式防落梁构造，如图5和图6。其中，拉杆式防落梁构造通过钢缆或钢棒来限制

主梁位移，同时在其锚固处设置缓冲材料来减轻碰撞力。挡块式防落梁构造是通过在主梁内侧设置挡块来限制

梁体位移，并设置橡胶等缓冲材料来减轻碰撞力。梁-梁连接装置是在支座的支承功能丧失后，在桥梁上、下

部结构之间可能产生较大相对位移，需设连梁装置，属于第二道防线。如图7示，在梁与梁之间设置拉杆来限

制相邻梁体相对位移。在其他限位装置失效后，梁体合理的支承宽度则可防止上部结构梁体从盖梁或桥墩顶部

脱落，需要确保的梁端到下部结构支承边缘的距离，是防落梁的最后一道防线，如图8。