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摘要：近年来地震活动频繁发生，对建筑结构物造成了极大的破坏，给人类社会带来了严重的危害，进而提出抗震设防的重要性。由于普通结构大震分析采用强度设防不经济，提出利用结构的延性进行设防。本文对延性的相关概念和量化指标做了具体阐述，进而对《89规范》和《08细则》中的延性抗震设计方法进行比较，旨在通过对比，得出对中国公路桥梁工程抗震规范改进有建设性的意见。
关键词：延性 静力延性指标 动力延性指标 延性抗震
近几年来，在我国乃至世界都频频发生地震灾害，其中公路桥梁等交通工程在地震中遭到严重的破坏，所造成的财产损失是不可估量的。所以，需要对公路桥梁抗震设计进行深入的研究。从当前的地震破坏程度来看，我们有必要增强桥梁的抗震能力，做到预防为主兼顾治理，并对现有的桥梁做好全面深入的调查，建立档案，做好抗震设计工作，这是增强公路桥梁抗震能力的有效措施。
1 延性的基本概念
1.1 延性的定义和指标 延性抗震设计主要是利用结构、构件自身的延性耗能能力来抵抗地震作用，设计时是通过增加结构、构件延性来实现，对结构允许出现塑性铰的部分进行专门的延性设计。延性抗震设计的基本思想：结构构件可以发生塑性变形，可以发生一定的损坏，但结构不倒塌是必须能得到保证的，结构设计时，使结构具有一定的滞回特性，这种特性足以抵抗大地震产生的弹塑性变形，设计预期的大地震发生时，滞回延性要低于地震激起的反复弹塑性变形循环，免于倒塌破坏的结构抗震设防的最低目标必须始终得到保证。
在抗震设计时，使结构具有延性特征，首先要确定度量延性量化的设计指标。
通常用位移延性系数和曲率延性系数作为延性量化设计的指标。位移延性系数定义为构件屈服后的位移与屈服位移之比。曲率延性系数定义为截面屈服后的曲率与屈服曲率之比。
1.2 静力延性指标与动力延性指标 地震动的随机性使钢筋混凝土的动力延性指标，在实际中无法准确表示，结构在遭遇设计预期的大地震时，地震动作用使结构经历的反复变形循环情况无法事先预知，所以，结构构件的动力延性指标在地震动作用下也就无法确定。由于无法准确确定大地震时结构结构的动力延性指标，在设计时通常采用静力延性指标来代替，也可以采用周期反复荷载试验验证静力延性指标。
2 《89规范》中的延性抗震设计
《89规范》是建立在单一的强度理论上的，对延性抗震設计的叙述很少，对于延性的概念、延性需求与能力计算并没有明确的介绍，但是还是有一些简单的抗震构造设计。
2.1 《89规范》中延性指标及其计算方法 《89规范》只采用一阶段设计，通过引入综合影响系数来折减地震力后采用弹性抗震设计，其隐含的意思是允许结构进入塑性，对结构的延性性能有相应的需求，但在设计上又没有进行必要的延性抗震设计，其延性能力能否满足延性需求是不确定的，这也是该规范存在的一个较大缺陷。因此，《08细则》对E2地震作用的抗震设计阶段，对延性抗震设计作了明确的规定，弥补了原规范的不足。
2.2 《89规范》隐含的延性设计措施 《89规范》中没有明确提出延性构造细节设计，但是却有一些隐含了延性设计的措施。当桥墩截面、纵筋、轴压比以及混凝土标号等设计参数确定之后，桥墩的延性就主要取决于横向箍筋的设置。
3 《08细则》中的延性抗震设计
3.1 能力保护原则 《08细则》中引入了能力保护设计原则。1971年美国圣弗尔南多（San Fernand）地震爆发以后，各国都认识到结构的延性能力对结构抗震性能的重要意义；在1994年美国北岭（Northridge）地震和1995年日本神户（Kobe）地震爆发后，强调结构总体延性能力已成为一种共识。为保证结构的延性，同时最大限度地避免地震破坏的随机性，新西兰学者Park等在20世纪70年代中期提出了结构抗震设计理论中的一个重要原则一能力保护设计原则（Philosophy of Capacity Design），并最早在新西兰混凝土设计规范（NZS3101，1982）中得到应用。以后这个原则先后被美国、欧洲和日本的等国家的桥梁抗震规范所采用。能力保护设计原则的基本思想在于：通过设计，使结构体系中的延性构件和能力保护构件形成强度等级差异，确保结构构件的地震破坏只发生在预定的部位，而且是可控制的，不发生脆性的破坏模式。具体来说，就是要选择理想的塑性铰位置并进行仔细的配筋设计以保证其延性抗震能力；而不利的塑性铰位置或破坏机制（脆性破坏）则要通过提供足够的强度加以避免。如今，能力保护设计思想已越来越广泛地被国内外专家学者所接受。
传统的桥梁抗震设计采用强度设计方法，即使考虑到延性和位移，也是通过强度指标间接地实现。现在人们越来越认识到了位移在桥梁结构抗震设计中的重要性，很多研究者和工程师建议在抗震设计中直接使用位移为设计参数，这样就将形成多参数抗震设计方法，在这方面，各种非弹性反应谱的研究和应用工作一直在进行。《08细则》引入了位移设计的概念和方法。
3.2 延性构造细节设计 我国在《08细则》中增加了延性构造细节设计的有关规定，以期增加在初始强度没有明显变化的情况下结构的非弹性变形能力，避免结构在大震中倒塌。延性构造细节设计通过加密箍筋、控制最小体积含箍率、墩柱潜在塑性铰区域内外箍筋的体积配筋率、墩柱纵向配筋间距、空心截面墩柱潜在塑性铰区域内加密箍筋配置、塑性铰加密区箍筋延续等墩柱结构构造措施来保证桥梁结构的延性。
构造细节设计还包括结点构造措施。结点的主拉应力和主压应力可按下式计算：
式中：σc、σt――结点的名义主压应力和名义主拉应力； vjh――结点的名义剪应力；fv、fh――结点沿垂直方向和水平方向的正应力。
4 结论
①《89规范》建立在强度计算理论上，延性抗震设计很少提及，关于结构构件延性的概念、延性能力需求与计算没有明确介绍，只涉及一些简单的抗震构造设计措施；有关非弹性反应地震力的确定，采用综合影响系数Cz。Cz本身的含义就存在着模糊性与随意性，另外有关的科研资料又不够充分，因此设计时综合影响系数的确定，没用统一的标准；②《08细则》取消了概念含糊的综合影响系数Cz，中引入了能力保护设计原则和延性抗震设计计算方法。增加了延性构造细节设计的有关规定，采用了对应于小震和大震的强度和变形的两次设计方法，具有很强的可操作性。与《89规范》相比，给出了更具体详细的设计计算方法，使延性抗震设计理论真正深入到每个设计人员的思想里，体现了时代精神。
参考文献：
[1]庄卫林，刘振宇，蒋劲松.汶川大地震公路桥梁震害分析及对策.岩石力学工程学报2009.7.
[2]陈乐生.汶川地震震害与分类.交通基础设计抗震减灾技术研讨会交流材料.
[3]程海根，董明，李睿.桥梁延性抗震分析.工程力学1999.
[4]王克海，李茜，韦韩.国内外延性抗震设计的比较.地震工程与工程震动2006.6.
（作者单位：辽宁省公路勘测设计公司）
关键词：延性 静力延性指标 动力延性指标 延性抗震
近几年来，在我国乃至世界都频频发生地震灾害，其中公路桥梁等交通工程在地震中遭到严重的破坏，所造成的财产损失是不可估量的。所以，需要对公路桥梁抗震设计进行深入的研究。从当前的地震破坏程度来看，我们有必要增强桥梁的抗震能力，做到预防为主兼顾治理，并对现有的桥梁做好全面深入的调查，建立档案，做好抗震设计工作，这是增强公路桥梁抗震能力的有效措施。
1 延性的基本概念
1.1 延性的定义和指标 延性抗震设计主要是利用结构、构件自身的延性耗能能力来抵抗地震作用，设计时是通过增加结构、构件延性来实现，对结构允许出现塑性铰的部分进行专门的延性设计。延性抗震设计的基本思想：结构构件可以发生塑性变形，可以发生一定的损坏，但结构不倒塌是必须能得到保证的，结构设计时，使结构具有一定的滞回特性，这种特性足以抵抗大地震产生的弹塑性变形，设计预期的大地震发生时，滞回延性要低于地震激起的反复弹塑性变形循环，免于倒塌破坏的结构抗震设防的最低目标必须始终得到保证。
在抗震设计时，使结构具有延性特征，首先要确定度量延性量化的设计指标。
通常用位移延性系数和曲率延性系数作为延性量化设计的指标。位移延性系数定义为构件屈服后的位移与屈服位移之比。曲率延性系数定义为截面屈服后的曲率与屈服曲率之比。
1.2 静力延性指标与动力延性指标 地震动的随机性使钢筋混凝土的动力延性指标，在实际中无法准确表示，结构在遭遇设计预期的大地震时，地震动作用使结构经历的反复变形循环情况无法事先预知，所以，结构构件的动力延性指标在地震动作用下也就无法确定。由于无法准确确定大地震时结构结构的动力延性指标，在设计时通常采用静力延性指标来代替，也可以采用周期反复荷载试验验证静力延性指标。
2 《89规范》中的延性抗震设计
《89规范》是建立在单一的强度理论上的，对延性抗震設计的叙述很少，对于延性的概念、延性需求与能力计算并没有明确的介绍，但是还是有一些简单的抗震构造设计。
2.1 《89规范》中延性指标及其计算方法 《89规范》只采用一阶段设计，通过引入综合影响系数来折减地震力后采用弹性抗震设计，其隐含的意思是允许结构进入塑性，对结构的延性性能有相应的需求，但在设计上又没有进行必要的延性抗震设计，其延性能力能否满足延性需求是不确定的，这也是该规范存在的一个较大缺陷。因此，《08细则》对E2地震作用的抗震设计阶段，对延性抗震设计作了明确的规定，弥补了原规范的不足。
2.2 《89规范》隐含的延性设计措施 《89规范》中没有明确提出延性构造细节设计，但是却有一些隐含了延性设计的措施。当桥墩截面、纵筋、轴压比以及混凝土标号等设计参数确定之后，桥墩的延性就主要取决于横向箍筋的设置。
3 《08细则》中的延性抗震设计
3.1 能力保护原则 《08细则》中引入了能力保护设计原则。1971年美国圣弗尔南多（San Fernand）地震爆发以后，各国都认识到结构的延性能力对结构抗震性能的重要意义；在1994年美国北岭（Northridge）地震和1995年日本神户（Kobe）地震爆发后，强调结构总体延性能力已成为一种共识。为保证结构的延性，同时最大限度地避免地震破坏的随机性，新西兰学者Park等在20世纪70年代中期提出了结构抗震设计理论中的一个重要原则一能力保护设计原则（Philosophy of Capacity Design），并最早在新西兰混凝土设计规范（NZS3101，1982）中得到应用。以后这个原则先后被美国、欧洲和日本的等国家的桥梁抗震规范所采用。能力保护设计原则的基本思想在于：通过设计，使结构体系中的延性构件和能力保护构件形成强度等级差异，确保结构构件的地震破坏只发生在预定的部位，而且是可控制的，不发生脆性的破坏模式。具体来说，就是要选择理想的塑性铰位置并进行仔细的配筋设计以保证其延性抗震能力；而不利的塑性铰位置或破坏机制（脆性破坏）则要通过提供足够的强度加以避免。如今，能力保护设计思想已越来越广泛地被国内外专家学者所接受。
传统的桥梁抗震设计采用强度设计方法，即使考虑到延性和位移，也是通过强度指标间接地实现。现在人们越来越认识到了位移在桥梁结构抗震设计中的重要性，很多研究者和工程师建议在抗震设计中直接使用位移为设计参数，这样就将形成多参数抗震设计方法，在这方面，各种非弹性反应谱的研究和应用工作一直在进行。《08细则》引入了位移设计的概念和方法。
3.2 延性构造细节设计 我国在《08细则》中增加了延性构造细节设计的有关规定，以期增加在初始强度没有明显变化的情况下结构的非弹性变形能力，避免结构在大震中倒塌。延性构造细节设计通过加密箍筋、控制最小体积含箍率、墩柱潜在塑性铰区域内外箍筋的体积配筋率、墩柱纵向配筋间距、空心截面墩柱潜在塑性铰区域内加密箍筋配置、塑性铰加密区箍筋延续等墩柱结构构造措施来保证桥梁结构的延性。
构造细节设计还包括结点构造措施。结点的主拉应力和主压应力可按下式计算：
式中：σc、σt――结点的名义主压应力和名义主拉应力； vjh――结点的名义剪应力；fv、fh――结点沿垂直方向和水平方向的正应力。
4 结论
①《89规范》建立在强度计算理论上，延性抗震设计很少提及，关于结构构件延性的概念、延性能力需求与计算没有明确介绍，只涉及一些简单的抗震构造设计措施；有关非弹性反应地震力的确定，采用综合影响系数Cz。Cz本身的含义就存在着模糊性与随意性，另外有关的科研资料又不够充分，因此设计时综合影响系数的确定，没用统一的标准；②《08细则》取消了概念含糊的综合影响系数Cz，中引入了能力保护设计原则和延性抗震设计计算方法。增加了延性构造细节设计的有关规定，采用了对应于小震和大震的强度和变形的两次设计方法，具有很强的可操作性。与《89规范》相比，给出了更具体详细的设计计算方法，使延性抗震设计理论真正深入到每个设计人员的思想里，体现了时代精神。
参考文献：
[1]庄卫林，刘振宇，蒋劲松.汶川大地震公路桥梁震害分析及对策.岩石力学工程学报2009.7.
[2]陈乐生.汶川地震震害与分类.交通基础设计抗震减灾技术研讨会交流材料.
[3]程海根，董明，李睿.桥梁延性抗震分析.工程力学1999.
[4]王克海，李茜，韦韩.国内外延性抗震设计的比较.地震工程与工程震动2006.6.
（作者单位：辽宁省公路勘测设计公司）