非线性时程分析重点-1

详细过程参见资料midascivil2006桥梁抗震设计功能说明二确定实录波的特征周期1确定epvepa281幅值调整为054642阻尼比输入0053输入长周期到10秒4勾选x坐标对数化在设计加速度时程的确定选用实录波设计加速度时程的确定选用实录波二确定实录波的特征周期2求epa291幅值调整为054642阻尼比输入0053输入长周期到10秒4勾选x坐标对数化在设计加速度时程的确定选用实录波设计加速度时程的确定选用实录波二确定实录波的特征周期3求epv30设计加速度时程的确定选用实录波设计加速度时程的确定选用实录波采用1978年美国atc3规范中的定义求epaepv频段固定
设计反应谱基底剪力：
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
六、与设计反应谱基底剪力比较
时程基底正向剪力最大值：
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
六、与设计反应谱基底剪力比较
时程基底负向剪力最大值：
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
六、与设计反应谱基底剪力比较
某墩柱时程基底剪力：
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
七、最终确定所选波是否符合条件
根据以上各方面的控制比较，说明程序提供 的1940, El Centro Site, 270 Deg实录波经 用0.5464系数调整了峰值后适合作为本桥E2 地震作用下的设计加速度时程。
PGA 1 . 911 = = 0 . 5464 0 . 3569 × g 0 . 3569 × g
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PSA = w ⋅ PSV
设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
二、确定实录波的特征周期 Tg
因为拟相对速度反应谱PSV和拟绝对加速度的 反应谱PSA之间有近似关系：PSA = w ⋅ PSV 则可得到特征周期 ：
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
六、与设计反应谱计算结果比较
《公路桥梁抗震设计细则》：
《建筑抗震设计规范GB50011_2001条文说明》：
对桥梁结构，也可采用基底剪力结果比较
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
六、与设计反应谱基底剪力比较
PGA = S max 2 . 25 C i C s C d A = = C iC sC d A 2 . 25 2 . 25
E1地震时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值：
PGA 1 = C i C s C d A = 0.43 × 1 × 1 × 0.15 × 9.8 = 0 . 6321 m / s 2
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四、场地类别确定 场地类别确定 类别
确定场地类别： 5、确定场地类别：
查得场地类别为Ⅱ类场地
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五、液化判别
6、根据土质判断是否需要抗液化措施： 根据土质判断是否需要抗液化措施：
判别地基不液化，不需 进行抗液化措施。
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E2地震作用下抗震分析难点
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确定桥梁类型： 7、确定桥梁类型：
确定为规则桥梁
弹性时程分析
北京MIDAS技术有限公司
1
桥梁构造、 一、桥梁构造、材料概况
桥梁形式： 桥梁形式：三跨混凝土悬臂梁 桥梁长度： 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15m 预应力布置形式：T构部分配置顶板预应力，边跨配置底 预应力布置形式： 板预应力 跨中箱梁截面 墩顶箱梁截面
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
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
一、幅值的调整
打开工具－地震波数据生成器－Generate－ Earthquake Response Spectra 选择程序自带实录地震波： 1940, El Centro Site, 270 Deg
加速度峰值PGA调整系数
一、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。
一般用加速度幅值调整
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
5
二、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：
6
三、基本参数确定
判别桥梁类型： 1、判别桥梁类型：
二级公路大桥，故该桥为B类桥梁。
7
三、基本参数确定
E2地震时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值：
PGA
2
= C i C s C d A = 1 . 3 × 1 × 1 × 0.15 × 9.8 = 1 . 911 m / s 2
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
一、幅值的调整
调整加速度曲线
& & a ( t ) = a ( t ) ⋅ A max / A max
本例中主要讲解如何选择实录地震波。
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设计加速度时程的确定
地震波 和持续时间。
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实录地震波
否 否
先计算EPA、EPV， 据此计算比较
是
否
T1 , T g 双指 标控制
是
按反应谱面积 控制
是
持时
否
是
峰值
与设计反应谱结果 比较
是
选用
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
14
确定分析方法： 8、确定分析方法：
采用NTH法。
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1、设计加速度时程的确定（选用实录波）
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设计加速度时程的确定
地震波的来源
一、选用实录地震波并进行适当调整； midas Civil中提供了近40种实录地震波 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；
2
桥梁构造、 一、桥梁构造、材料概况
3
桥梁构造、 一、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
荷载
恒荷载
自重，在程序中按自重输入，由程序自动计算
4
桥梁构造、 一、桥梁构造、材料概况
1、幅值调整为0.5464 2、阻尼比输入0.05 3、输入长周期到10秒 4、勾选X坐标对数化在
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
二、确定实录波的特征周期 T g 3、求EPV
1、幅值调整为0.5464 2、阻尼比输入0.05 3、输入长周期到10秒 4、勾选X坐标对数化在
T g = 2π 1 EPV = 2π w EPA
其中： EPA为有效峰值加速度，EPV 为有效峰 值速度。
对选定的实录地震波，首先求EPV、EPA
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
二、确定实录波的特征周期 Tg 1、确定EPV、EPA
a、 1978年美国ATC-3规范中的定义求EPA、 EPV（频段固定）； b、 1990年《中国地震烈度区划图》求EPA、 EPV（频段不固定）； 详细过程参见资料《MIDAS/Civil 2006桥梁 抗震设计功能说明》
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
三、比较实录波的特征周期与桥址特征周期
该桥址场地特征周期为0.45s，与实录波特征 周期0.519比较接近，故是录波的特征周期符 合要求。
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
四、双指标控制
确定构造措施设防烈度： 2、确定构造措施设防烈度：
在7度区，按8度构造措施设防
8
四、场地类别确定 场地类别确定 类别
确定土层平均剪切波速： 3、确定土层平均剪切波速：
土层平均剪切波速为：209.8m/s
9
四、场地类别确定 场地类别确定 类别
确定工程场地覆盖层厚度： 4、确定工程场地覆盖层厚度：
按此条规范确认为：11.5m。
在MIDAS程序中提供将地震波转换为各种长周期谱的功 能（工具－地震波数据生成器，生成后保存为SGS文 件），用户可以利用保存的SGS文件（文本格式文件） 根据上面所述方法计算EPV、EPA
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
二、确定实录波的特征周期 T g 2、求EPA
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
四、双指标控制
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
四、双指标控制
经比较：用0.5464系数调整了峰值的1940, El Centro Site, 270 Deg实录波生成的长周 期加速度反应谱符合E2设计加速度反应谱的 双指标控制。
美国采用有效加速度峰值EPA，而我国
实际采用的是加速度峰值PGA 实际采用的是加速度峰值PGA
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
一、幅值的调整
设计加速度峰值PGA的求法 设计加速度峰值PGA的求法 PGA 以设计加速度反应谱最大值Smax除以放大系数 （约2.25）得到。
& A & a 式中： (t ) 、 max 分别是调整后的加速度曲线和峰值； A a (t ) 、 max 分别是原记录的加速度曲线和峰值；
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
一、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
一、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相关资料，而我国规范及工程实际 运用其实都是采用峰值加速度PGA（虽然《建筑抗 震设计规范》的5.1.2条文说明中专门提到了有效 峰值加速度，但概念其实就是峰值加速度PGA)。
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时程分析中恒载效应的考虑
Civil时程分析中考虑恒载效应 二、Civil时程分析中考虑恒载效应
在midas Civil中，做时程分 析时通过“程度荷载工况－ 加载顺序”对话框考虑恒载 效应，当前时程荷载工况可 在前次荷载工况（可以是时 程荷载、静力荷载、最后一 个施工阶段荷载、初始内力 状态）作用下的位移、速度、 加速度、内力状态下继续分 析。详细参见《MIDAS/Civil 2006 桥梁抗震设计功能说明》
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
八、按以上原则继续选波
最终选择出符合条件的多条实录地震波
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2、时程分析中恒载效应的考虑
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时程分析中恒载效应的考虑
一、时程分析中考虑恒载效应的必须性
根据在桥梁动力分析时，一般取成桥阶段分 析，此时自重恒载已经对结构变形，内力产 生了影响。在动力分析时，必须考虑自重恒 载的初始效应。
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
二、确定实录波的特征周期 Tg
采用1978年美国ATC-3规范中的定义求EPA、 EPV（频段固定）；
EPV = 0.327m / s EPA = 3.96m / s 2
1 EPV 0 . 327 T g = 2π = 2π = 2π = 0 . 519 s w EPA 3 . 96
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设计加速度时程的确定（选用实录波） 设计加速度时程的确定（选用实录波）
五、持时
持续时间的概念不是指地震波数据中总的时 间长度。持时Td的定义可分为两大类，一类 是以地震动幅值的绝对值来定义的绝对持时， 即指地震地面加速度值大于某值的时间总和， 即绝对值 的时间总和，k常取为0.05；另一 类为以相对值定义的相对持时，即最先与最 后一个之间的时段长度，k一般取0.3～0.5。 不论实际的强震记录还是人工模拟波形，一 般持续时间取结构基本周期的5～10倍。
双指标选波采用两个频段控制：一是对地震 记录加速度反应谱值在 [0.1，Tg ] 平台段的均值 进行控制，要求所选地震记录加速度谱在该 段的均值与设计反应谱相差不超过10％-20%； 二是对结构基本周期T1附近 [T1 − ∆T1，T2 + ∆T2 ] 段加速度反应谱均值进行控制，要求与设计 反应谱相差不超过10％-20%。