Midas Civil桥梁抗震详解(终稿)

Cs 1.0
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
3、E1地震反应谱的确定：
c、确定设计基本地震动加速度峰值A：
在设防烈度7度区，A值为0.15g
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
3、E1地震反应谱的确定：
d、调整设计加速度反应谱特征周期 Tg
Tg 0.45s 调整后为：
美国采用有效加速度峰值EPA，而我国
采用的是加速度峰值PGA
桥梁抗震培训 JTG/T B02-01-2008
3、设计加速度时程的确定（选用实录波）
3.1、幅值的调整
设计加速度峰值PGA的求法 以设计加速度反应谱最大值Smax除以放大系数 （约2.25）得到。
PGA S max 2.25Ci Cs Cd A Ci Cs Cd A 2.25 2.25
桥抗震培训
JTG/T B02-01-2008
a、自振特性分析：
桥梁参与组合计算的振型阶数的确定
两种方法确定结构自振特性：特征值求解和利兹向量求 解。 为了快速满足规范6.4.3，经常会用利兹向量法来计算参 与组合计算的振型。
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
b、振型组合方法的确定
4、空间动力分析模型的建立：
----参见规范6.3
与静力分析模型的区别：不在精细地模拟，而重点是 要真实、准确地反映结构质量、结构及构件刚度、结 构阻尼及边界条件。
质量
(t ) mu (t ) p(t ) 模ku 型 (t ) cu
阻尼 边界条件
桥梁抗震培训 JTG/T B02-01-2008
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
三、基本参数确定
1、确定桥梁抗震设防类别：
二级公路大桥，故该桥为B类桥梁。
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
三、基本参数确定
2、确定抗震设防等级：
在7度区，按8度构造措施设防
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
抗震设计总流程
桥梁抗震培训 JTG/T B02-01-2008
3、设计加速度时程的确定（选用实录波）
地震波的三要素
地震动三要素： 频谱特性、有效峰值和持续时间。
桥梁抗震培训 JTG/T B02-01-2008
3、设计加速度时程的确定（选用实录波）
调取实录 地震波
否 否
先计算EPA、EPV，据 此计算 Tg 并比较
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
4、空间动力分析模型的建立：
----参见规范6.3 边界条件：各个连接构件（支座、伸
缩缝）及地基刚度的正确模拟。 连接构件： 普通板式橡胶支座：弹性连接输入刚度。 固定盆式支座：主从约束或弹性连接。
活动盆式支座：理想弹塑性连接单元。 预应力拉索：一般连接－钩单元。 伸缩缝和橡胶挡块：一般连接－间隙 单元。 摩擦摆隔震支座、钢阻尼器、液体阻
d、地震主动土压力
桥台高4 m，台背宽10 m，侧宽3 m ，土的容重 为 20kN / m 3，土的内摩擦角为： 43 根据规范5.5.2，土压力分布力 41 .17 kN / m，本例转 化成集中力台背为：412 kN。侧向为：124 kN
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
荷载
恒荷载
自重，在程序中按自重输入，由程序自动计算
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
二、桥梁构造、材料概况
预应力
钢束(φ15.2 mm×31) 截面面积: Au = 4340 mm2 孔道直径: 130 mm 钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛) 超张拉(开) 预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1860N/mm^2 预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25 管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:1.5e-006(1/mm) 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值: 开始点:6mm 结束点:6mm 张拉力:抗拉强度标准值的75%，张拉控制应力1395MPa
一般用加速度幅值调整
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
3、设计加速度时程的确定（选用实录波）
3.1、幅值的调整
有效加速度峰值 因为峰值参数并非描述地震动的最理想参数， 由高频成分所确定的个别尖锐峰值对结构的影 响并不十分显著，所以美国ATC-30样本规范所 采用的是有效峰值加速度EPA，对有效峰值加 速度EPA的求法参见《midas/Civil 2006桥梁 抗震设计功能说明》 ，而我国《08细则》采 用峰值加速度PGA。
是
否
T1 , T g 双指标控制
是
按反应谱 面积控制
是
持时判断
否 是
峰值判断 与设计反应谱分 析结果比较
是
选用
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
3、设计加速度时程的确定（选用实录波）
3.1、幅值的调整
幅值的种类 地震动幅值包括加速度、速度和位移的 峰值、最大值或者某种意义上的有效值。 加速度峰值PGA、速度峰值PGV和位移峰 值PGD是地面运动强烈程度最直观的描述 参数。加速度峰值是最早提出来的、也 是最直观的地震动幅值定义。
e、地震动水压力
一般冲刷线算起的水深为：5m。 水的容重为： 10kN / m3， 根据规范5.5.3，地震动水压力为0.92kN
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
5、强度验算：
按现行的公路桥涵设计规范相应的规范验算桥墩强度。
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
E2地震作用下抗震分析步骤MM
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
3、E1地震反应谱的确定：
a、确定重要性系数 Ci ：
得该桥在E1地震作用下重要性系数为 Ci 0.43 ，在E2地震作用下重要性系数 为 Ci 1.3
桥梁抗震培训 JTG/T B02-01-2008
3、E1地震反应谱的确定：
b、确定场地系数 Cs
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
二、桥梁构造、材料概况
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
二、桥梁构造、材料概况
材料
混凝土
主梁采用JTG04（RC）规范的C50混凝土 桥墩采用JTG04（RC）规范的C40混凝土
钢材
采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860
新规范桥梁抗震设计详解
北京迈达斯技术有限公司
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
一、桥梁场地和地基
1、桥梁场地概况：
该桥位于某7度区二级公路上，水平向基本地震加 速度值 0.15g。按《中国地震动反应谱特征周期 区划图》查的场地特征周期为：0.45s。经现场勘 察测得场地土质和剪切波速如下：
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
一、桥梁场地和地基
2、场地类别确定：
a、确定土层平均剪切波速：
土层平均剪切波速为：209.8m/s
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
一、桥梁场地和地基
2、场地类别确定：
b、确定工程场地覆盖层厚度：
按此条规范确认为：11.5m。
桥梁抗震培训
判别地基不液化，不需 进行抗液化措施。
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
二、桥梁构造、材料概况
桥梁形式：三跨混凝土悬臂梁 桥梁长度：L = 30+50+30 = 110.0 m，其中中跨为挂孔结 构，挂孔梁为普通钢筋混凝土梁，梁长16m ，墩为钢筋混 凝土双柱桥墩，墩高9m 预应力布置形式：T构部分配置顶板预应力，边跨配置底 板预应力 跨中箱梁截面 墩顶箱梁截面
jtgtb02012008521纤维模型计算8根据受拉纵筋应变达到极限拉应变找到顺桥向截面极限曲率截面极限曲率状态图墩根部单元极限曲率为001595radm对应弯矩为3470knmjtgtb02012008521由等能量法计算9根据曲线利用等能量法求等效屈服弯矩等效屈服曲等效屈服弯矩等效屈服曲率knmjtgtb020120086顺桥向激励纤维梁单元动力模型jtgtb0201200861全桥纤维弹塑性梁单元模型jtgtb02012008顺桥向地震激励时因墩柱反弯点出现在墩顶处塑性铰由墩底截面向上发展所以墩底处构件应细化为了在后面方便建立等效giberson弯曲弹簧模型也为了方便提取纤维弹塑性梁单元节点转角结果每个纤维单元积分点选此时要注意单元一定要细分
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
1、确定分析方法：
采用MM法或NTH法。
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
2、E2反应谱的确定
步骤与E1反应谱的确定相同，但需注意 重要 性系数 Ci 的取值不同，其他参数相同，得E2 地震作用下反应谱如下。
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
JTG/T B02-01-2008
一、桥梁场地和地基
2、场地类别确定：
查得场地类别为Ⅱ类场地
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
一、桥梁场地和地基
3、地基抗震验算：
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
一、桥梁场地和地基
4、液化判别：
根据土质判断是否需要抗液化措施：
对于本例： E1地震时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值：
PGA 11 0.15 9.8 0.6321 m / s2 1 Ci Cs Cd A 0.43
E2地震时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值：
PGA 9.8 1.911 m / s2 2 Ci Cs Cd A 1.3 11 0.15
SRSS法和CQC法：
根据规范6.4.3，有SRSS法和C QC法以供选择。 当结构振型分布密集，互有耦 联时，推荐用CQC。
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
c、地震作用分量组合的确定
根据规范5.1.1，该直线桥只需考虑顺桥向X和横桥向Y的 地震作用。
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
E1地震作用下抗震分析步骤
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
1、确定桥梁类型：
确定为规则桥梁
桥梁抗震培训 JTG/T B02-01-2008
2、确定分析方法：
采用MM法。
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
3、E1地震反应谱的确定：
尼器：程序专门的模拟单元。 桥梁抗震培训 JTG/T B02-01-2008
4、空间动力分析模型的建立：
----参见规范6.3
地基刚度的模拟： 在墩低加上弹簧支承，算出各个方向上的弹簧刚度。 真实模拟桩基础，利用土弹簧准确模拟土对桩的水平侧 向力、竖向摩阻力。一般可用表征土介质弹性的“M”法。
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
3、设计加速度时程的确定（选用实录波）
3.1、幅值的调整
本例选择程序自带实录地震波： 1940, El Centro Site, 270 Deg进行调整
桥梁抗震培训
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
3、E1地震反应谱的确定：
e、对阻尼比为0.05的标准反应谱进行修正
阻尼比为：0.05，计算阻 尼调整系数得 Cd 1
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
3、E1地震反应谱的确定：
f、生成反应谱
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
3、设计加速度时程的确定（选用实录波）
地震波的来源
一、选用实录地震波并进行适当调整 a.midas Civil中提供了近40种实录地震波 b.用户定义 c.导入
二、人工地震波 a、相关部门提供的人工地震波； b、clan和Sacks在1974年提出的用三角级数叠加 来模拟地震动加速度；
本例中主要选择实录地震波。
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
3、设计加速度时程的确定（选用实录波）
3.1、幅值的调整
调整加速度曲线
(t ) a(t ) A a max / A max
A (t )、 a max分别是调整后的加速度曲线和峰值； 式中： Amax分别是原记录的加速度曲线和峰值； a(t )、
刚度
4、空间动力分析模型的建立：
----参见规范6.3 质量：
将建立的模型进行质量转换。 集中质量法：一般梁桥选择， 计算省时，不能考虑扭转振 型。一致质量法：通用，耗 时，可以考虑扭转振型。
路灯质量转换
将二期等反映铺装的荷载转换 成质量。
对于没用荷载表示的附属构件， 如路灯等，可在节点上施加相 应的质量块。
桥梁抗震培训
JTG/T B02-01-2008
4、空间动力分析模型的建立：
----参见规范6.3 刚度：
构件刚度在地震往复作用下一般会降低，理论上应使用 各个构件的相对动刚度，但选择静刚度满足工程要求。
阻尼： 一般使用阻尼比 来反应整个桥梁的全部阻尼。
1、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土梁桥阻尼比一般选择 0.05 2、钢桥阻尼比一般选择 0.02 3、钢混结合梁桥分别定义钢构件组组阻尼比 、混凝土构件 组组阻尼比 ，程序计算各阶振型阻尼比： 0.04 4、钢混叠合梁桥可使用介于0.02-0.05之间的阻尼比如：