8.4 抗震构造细节

Ⅰ 钢筋混凝土桥墩

8.4.1 钢筋混凝土桥墩抗震构造应符合下列规定：
    1 钢筋混凝土墩身应符合下列规定：
        1)墩身刚度变化均匀，避免出现突变；
        2)墩身主筋全截面配筋率不应小于0.5％，并不大于5％；
        3)桥墩塑性铰区域应加强箍筋配置，加强区高度不应小于验算方向截面高度的2倍，当塑性铰区域位于桥墩底部时，加强区高度为截面高度；当墩高与验算方向截面高度的比值小于2.5时，应对所有截面进行加强，并进行抗剪强度验算，必要时设置抗剪钢筋；
        4)配箍率不低于主筋配筋率的1/4，且不应低于0.3％；
        5)对圆形截面，箍筋可沿截面周边布置；圆形箍筋的接头应采用焊接，焊接长度不应小于10倍箍筋直径；矩形箍筋端部应有135°弯钩，弯钩的直段长度不应小于200mm。箍筋配置应符合表8.4.1-1的规定。

表8.4.1-1 桥墩箍筋配置

6)对抗震设防地震动分档为0.20(0.30)g及以下地区，加强区箍筋间距不应大于100mm；对抗震设防地震动分档大于0.20(0.30)g地区，加强区箍筋间距不应大于50mm；
7)对矩形截面，除在周边布置箍筋外，在加强区混凝土核心范围应按表8.4.1-2规定布置箍筋或拉筋。

表8.4.1-2 矩形截面箍筋或拉筋布置

2 纵向钢筋的接头与锚固应符合下列规定：
        1)从桥墩底部至截面高度的1.5倍范围内不宜设纵向钢筋焊接接头。当接头不可避免时，应确保纵向钢筋在反复交变应力下发生屈服时，接头仍具有预定的性能；
        2)从桥墩底部至截面高度的1.5倍范围内不设绑扎钢筋接头；
        3)在同一截面内所设的钢筋接头数不大于总钢筋数的50％。
    3 箍筋的配置及锚固应符合下列规定：
        1)桥墩墩身的箍筋应使用普通箍筋或螺旋箍筋；
        2)从桥墩墩身底部至截面高度的2倍的范围内应配置与塑性铰的区间完全相同的箍筋形式；
        3)箍筋搭接点的强度不应小于箍筋的抗拉强度。当采用拉筋复合箍时，拉筋应弯成135°以上并勾住箍筋；
        4)箍筋在构件轴线方向的间距应为构件截面短边长度的1/2以下，且应为轴向钢筋直径的12倍以下。对矩形截面，箍筋在横向的间距应为箍筋直径的48倍以下，当箍筋间距超过此数则应设置拉筋。
8.4.2 柱式桥墩应符合下列规定：
    1 塑性铰加密区域配置的箍筋应延续到盖梁和承台内，延伸到盖梁和承台的距离不应小于盖梁或承台高度的1/3～1/4，且不应小于500mm；
    2 桩柱式桥墩和多排桩桥墩的柱(桩)与盖梁、承台连接处的配筋不应小于柱(桩)身最大配筋。桩柱式桥墩的截面变化部位，宜做成坡度为2:1～3:1的喇叭形渐变截面或在截面变化处适当增加配筋；
    3 桩柱式桥墩和多排桩桥墩加密区箍筋配置应布置在柱(桩)在地面或一般冲刷线以上1倍柱(桩)径处延伸到最大弯矩以下3倍柱(桩)径处，且不应小于500mm。桩柱式桥墩加密区段箍筋配置及箍筋接头应符合本规范第8.4.1条钢筋混凝土桥墩的规定。
8.4.3 空心截面墩柱潜在塑性铰区域内加密箍筋的配置，应符合下列规定：
    1 应配置内外两层环形箍筋，在内外两层环形箍筋之间应配置足够的拉筋；
    2 加密箍筋的配置及锚固应满足本规范第8.4.1条的规定。

Ⅱ 钢骨混凝土桥墩

8.4.4 纵向钢筋的接头和锚固、箍筋的布置和锚固应符合本规范第8.4.1条和第8.4.2条的规定。
8.4.5 钢框架的底部与混凝土的锚固及连接应保证在钢骨进入了塑性状态后，钢骨锚固和连接点仍不发生破坏。
8.4.6 钢管混凝土桥墩宜采用圆形截面形式。

Ⅲ 钢桥墩

8.4.7 矩形截面钢桥墩应符合下列规定：
    1 在确定矩形截面的面板的宽厚比参数R_r、长细比参数及纵向加劲杆件的刚度比γ时，应确保所需要的变形性能；
    2 纵向加劲肋在墩底附近底板或隔板位置不应断开，应使其贯通；
    3 角部的焊接应采用完全熔透焊。
8.4.8 圆形截面钢桥墩应符合下列规定：
    1 在确定圆形截面的径厚比参数R_t时，应确保其所需的变形性能；
    2 圆形截面的钢管构件中应设置环形加劲肋或隔板，其最大间距应为钢管外径的3倍以下。当径厚比小于30时，可不设置环形加劲肋或隔板。
8.4.9 梁柱节点应符合下列规定：
    1 节点的抗力应超过梁、柱等结构的抗力；
    2 应避免截面变化部位及节点处设置检查孔。
8.4.10 抗震设防地震动分档为0.10(0.15)g及以上地区的钻孔桩基础，在桩顶2.5d～3.0d(d为设计桩径)长度范围内，应加强箍筋配置。
8.4.11 支座底面应水平设置在梁底及墩台上，应保证梁与墩台间均匀传递压力。

条文说明

Ⅰ 钢筋混凝土桥墩

8.4.1 本条明确了钢筋混凝土桥墩抗震构造应符合的一般规定。
1 箍筋对桥墩的延性影响很大，甚至在某种程度上依赖于箍筋配置的合理与否。大量的研究结果表明，箍筋的作用主要是提供横向约束，使混凝土在发生开裂、破碎的情况下，不致因塌落、崩溃而引起桥墩的突然失效，从而充分利用竖向钢筋的变形能力，使塑性铰处产生足够的弹塑性变形，消耗地震能量，防止结构的整体破坏。
圆形截面，箍筋可沿截面周边布置；矩形截面，除在周边布置箍筋外，混凝土核心范围应按规范表8.4.1-2规定布置箍筋或横向钢筋(拉筋)(图15)。

图15 矩形截面箍筋或横向钢筋(拉筋)布置示意图

    2 纵向钢筋对约束混凝土墩柱的延性有较大影响，因此，延性墩柱中纵向钢筋含量不应太低。各国抗震设计规范都对墩柱纵向最小、最大配筋率进行了规定，其中，美国AASHTO规范(2004年版)建议的纵筋配筋率为0.01～0.08；现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011建议为0.008～0.004；现行行业标准《公路工程抗震设计规范》JTJ 004建议的最小配筋率为0.004，对最大配筋率没有规定。根据我国桥梁结构的具体情况，本规范建议墩柱纵向钢筋的最小配筋率为0.05。
    横向钢筋在桥墩柱中的功能主要有以下三个方面：①用于约束塑性铰区域内混凝土，提高混凝土的抗压强度和延性；②提供抗剪能力；③防止纵向钢筋压曲。各国抗震设计规范对塑性铰区域横向钢筋的最小配筋率都进行了具体规定。美国AASHTO规范、欧洲规范Eurocode8、国家现行标准《公路工程抗震设计规范》JTJ 004及《建筑抗震设计规范》GB 50011对横向钢筋最小配筋率都有具体规定。综合国内外主要地震国家桥梁抗震设计规范的规定，本规范规定配箍率不低于主筋配筋率的1/4，且不应低于0.3％。
    由于表层混凝土保护层不受横向钢筋约束，在地震作用下产生剥落，这层混凝土不能为横向钢筋提供锚固。因此，所有箍筋都应采用等强度焊接来闭合，或者在端部弯过纵向钢筋到混凝土核心内，角度至少为135°。
    在进行混凝土结构物的抗震设计时，一般假设构件的纵向钢筋能承受发生屈服的反复荷载作用，因此，与通常的混凝土结构物细部构造应有所不同。为了确保钢筋充分发挥其强度，纵向钢筋必须在构件接合部进行充分锚固。对于离桥墩底部至截面高度1.5倍范围内设置的钢筋接头所应具有的性能，除高强度钢筋等特殊钢筋以外，钢筋在1.2倍屈服强度以上的拉力、1.1倍屈服强度以上的压力的反复作用下，不发生折断或龟裂等损伤。
    由于地震时的反复荷载作用，塑性铰范围内纵向钢筋使用搭接接头时，如混凝土保护层脱落，则不能充分发挥接头的性能。因此，在可能发生混凝土保护层脱落的范围内原则上不能使用搭接接头。如遇特殊情况，在保证强度的前提下，可采用焊接接头。
    3 设置箍筋的目的主要为抵抗剪力、防止主筋压屈、增强核心混凝土的横向约束及防止粘着劈裂。箍筋端部即使弯成135°以上并锚固在内部混凝土中，如果锚固长度不足，也达不到设计时假设的变形性能，因此应采用焊接或螺旋箍筋形式。但是，如必须采用箍筋弯钩角度为135°以上并锚固在混凝土中时，钢筋弯钩长度宜大于10倍钢筋直径。
    如矩形截面构件的截面尺寸较大，距截面转角处较远部位箍筋的约束作用会降低。因此，截面内的箍筋间距应为箍筋直径的48倍以下以保证其效果不显著降低。截面内的中间部位配置的拉筋在构件轴向的间距宜与箍筋间距相同。
8.4.2 柱式桥墩和排架桩墩的柱(桩)与盖梁、承台连结处等的截面变化部位，在强烈地震时容易遭到破坏，而这些连结部位的配筋不足是造成破坏的重要原因之一。为了提高这些部位的连结强度，应保证其配筋不少于柱(桩)本身的最大配筋。为了减轻柱(桩)式墩截面变化部位的破坏，可将突变截面改做成喇叭形渐变截面。当施工有困难时，也可在截面突变部位适当增加配筋，予以加强。
    桥梁震害调查资料表明，柱墩的顶部和底部、桩的顶部和地面线或一般冲刷线处最容易破坏，这些位置处的箍筋应当适当加密。本规范规定的箍筋加密区段的高度参考了美国AASHTO规范的规定。

Ⅱ 钢骨混凝土桥墩

8.4.4、8.4.5 钢骨的锚固及连接的设计，应保证钢骨混凝土构件的抗力及变形性能。因此锚固及连接部位不应先于钢骨混凝土构件的其他部位发生破坏，连接构件也不宜出现在塑性铰部位。
8.4.6 钢管混凝土桥墩为避免钢管套箍作用的削弱或丧失导致钢管混凝土抗力的衰减，应采用圆形截面形式。

Ⅲ 钢桥墩

8.4.7、8.4.8 为使钢构件具有较好的变形性能，则矩形截面护墙板的宽厚比参数R_r在加劲截面时为0.5以下、无加劲截面时为0.7以下。圆形截面最初发生局部压屈后变形会集中，由此会发生桥墩倾斜，并随着变形的进一步发展，在圆周方向会出现裂缝。为了防止此现象的发生，并保证变形性能，应设定径厚比参数的限制。为了防止圆钢管构件因剪切及扭转而发生压屈或局部变形，可以设置环形加劲板或隔板，其最大间距一般为钢管外径的3倍以下。对于径厚比R/t≤30情况，钢管的变形性能已可以得到保证，可不设置加劲构件。
8.4.11 为了避免在地震作用下因支座非水平设置产生下部结构中附加或不均匀内力，也为了避免支座因受力不均匀产生局部破坏，要求支座水平设置。

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