B类规则连续梁桥抗震延性设计初探
连续梁桥墩按新抗震规范设计方法的探讨
连续梁桥墩按新抗震规范设计方法的探讨摘要:我国于2008年8月颁布了《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008),08规范于2008年10月1日起实施,08规范运用了延性抗震设计思想及能力保护设计思想。
在08的抗震设计思想方法下,连续梁桥的固定墩设计与以往的设计方法发生了巨大的变化。
根据对08颁布的《公路桥梁抗震设计细则》的理解,针对连续梁固定墩的抗震设计思想,分别对连续梁桥固定墩桥墩、基础、固定支座等不同部位的抗震设计方法进行了探讨。
关键词:连续梁桥墩设计设计方法抗震设计方法Continuous beam bridge piers designed according to the new method of seismic codeWang ShutaoShanghai Municipal Engineering Design Institute Group Design Institute Co., Ltd. Foshan SmetanaSummary: China in August 2008 issued a “highway bridge seismic design rules” (JTG / T B02-01-2008), 08 standard on October 1, 2008 come into effect, 08 the use of a standardized design and seismic ductility capacity protection design. Seismic design in the 08’s way of thinking, the continuous girder bridge pier de sign and fixed the previous design has undergone tremendous changes. Based on 08 issued a “highway bridge seismic design details,” the understanding of the fixed pier for seismic continuous beam design, respectively, continuous bridge fixed pier pier, foundation, fixed bearing different parts of the seismic design methods are discussed.Keywords: continuous beam pier design seismic design method design methods2 08抗震规范的两个基本思想2.1延性抗震设计思想在强震作用下,连续梁桥一联的纵向水平地震力大部分由固定墩承受。
桥梁延性抗震设计方法研究
桥梁延性抗震设计方法研究桥梁在地震中的表现和抵抗能力一直是抗震设计中的关键问题之一、桥梁的结构特点决定了其对震动的敏感性和脆性。
桥梁的延性是指在地震作用下,桥梁能够发生一定程度的塑性变形而不发生破坏的能力。
因此,研究桥梁延性抗震设计方法对于提高桥梁结构的抗震能力具有重要意义。
第一,基于土木工程结构的动力响应理论。
当前,桥梁抗震设计主要依据地震波的输入和结构的动力响应进行。
因此,深入研究桥梁结构在地震作用下的动力响应特征,探索桥梁结构的动力反应控制方法,对提高桥梁的抗震能力具有重要意义。
第二,采用塑性设计原理。
桥梁的延性是指在地震作用下,结构能够发生塑性变形,从而能够承受更大的能量,降低震害程度。
因此,采用塑性设计原理对桥梁进行抗震设计是有效的方法之一、研究桥梁延性抗震设计方法,需要对桥梁的受力性能进行全面的分析和评估,确保结构在地震作用下具有良好的延性。
第三,探索合理的能量耗散机制。
桥梁在地震中会受到巨大的动力荷载,因此能量的耗散是保证结构稳定性的关键。
通过合理设置耗能元件,如阻尼器、摩擦支座等,可以降低结构的震害程度。
因此,研究桥梁延性抗震设计方法需要考虑合理的能量耗散机制,并探索适用于桥梁结构的耗能元件的设计方法。
第四,考虑桥梁的整体性能。
桥梁是一个整体结构,各部分之间具有复杂的相互作用关系。
因此,研究桥梁延性抗震设计方法需要考虑桥梁结构的整体性能,而不仅仅是局部部分的性能。
通过全面的结构分析,找出桥梁结构的薄弱环节,并针对性地加强这些薄弱环节,可以提高整个桥梁结构的抗震能力。
通过以上的研究方法,可以提出一种桥梁延性抗震设计方法,该方法能够保证桥梁结构在地震作用下具有良好的延性和耗能能力,降低地震造成的破坏和震害。
同时,该方法还需要综合考虑经济性和可行性,确保抗震设计的有效性和实用性。
总之,研究桥梁延性抗震设计方法对于提高桥梁结构的抗震能力具有重要意义。
通过基于土木工程结构的动力响应理论、采用塑性设计原理、探索合理的能量耗散机制以及考虑桥梁的整体性能,可以提出一种有效的桥梁延性抗震设计方法,为实际工程提供有效的抗震设计参考。
钢结构连续梁桥抗震安全分析研究
钢结构连续梁桥抗震安全分析研究地震是一种自然灾害,对于建筑物来说是一个很大的考验。
在地震中,建筑物的抗震能力至关重要。
因此,为了提高建筑物的抗震能力,对钢结构连续梁桥进行抗震安全分析研究就显得尤为重要。
1.什么是钢结构连续梁桥?钢结构连续梁桥是一种桥梁结构,其桥面由多个连续的梁拼接而成。
这种梁桥采用钢结构,钢的物理性能稳定,具有较高的强度和韧性,能够承受较大的荷载。
相比较于其他桥梁结构,钢结构连续梁桥具有更高的抗震能力,更加安全可靠。
2.钢结构连续梁桥抗震安全需要考虑哪些因素?在进行钢结构连续梁桥抗震安全分析时,需要考虑哪些因素呢?(1)设计荷载水平设计荷载水平是指钢结构连续梁桥在正常使用情况下所需承受的荷载。
设计荷载水平的大小直接影响到钢结构连续梁桥的抗震能力,需要根据设计要求进行计算。
(2)地表条件地震发生时地表的震动情况,强震烈度等都会对钢结构连续梁桥的抗震能力产生影响。
因此,在抗震设计中应该考虑地震波的特性和地震波产生区域的情况,对钢结构连续梁桥的地基进行加强。
(3)建筑物结构形式不同的建筑物结构形式,其抗震能力是不同的。
在设计过程中,应该对建筑物的结构形式进行分析,对骨架(钢结构)以及主要部件进行设计。
3.如何进行钢结构连续梁桥抗震安全分析?在设计钢结构连续梁桥时,需要从三个方面进行抗震安全分析。
(1)分析结构受力状态在设计过程中,应该对钢结构连续梁桥在正常使用和地震情况下的受力状态进行研究。
在考虑地震因素时,钢结构连续梁桥的受力状态和承载能力都会发生变化,需要进行细致的计算和分析。
(2)分析结构的耐震性能钢结构连续梁桥的重要性能之一就是耐震性能,对于建筑物结构的耐震能力进行分析和评估是十分必要的。
可以通过模拟地震波对结构施加的负载,并对本构关系进行调整,来计算结构的耐震性能。
(3)进行性能评估对钢结构连续梁桥的设计、施工、使用和加固等阶段进行监测,及时发现结构中的故障,并进行维修和加固工作。
浅述桥梁延性抗震设计中的能力设计理念
浅述桥梁延性抗震设计中的能力设计理念摘要:文章以桥梁的延性抗震设计为切入点,着重阐述了延性抗震设计中的能力设计理念,其中包括了该设计理念的基本原理、计算方法、基本步骤、构造要求以及与传统抗震设计方法的主要优势等等内容,希望通过本文的一些论述,能够对今后桥梁的延性抗震设计提供一些参考经验。
关键词:桥梁;延性抗震设计;能力设计理念0 引言当前我国的交通建设高速发展,桥梁建设的发展更是取得了令人瞩目的傲人成绩。
在桥梁建设发展的过程中,桥梁的抗震设计备受关注,尤其在5.12汶川大地震以后,桥梁的抗震设计更是取得了飞速的发展,从以前纯粹依靠结构的刚度来抵抗地震引起的动力,发展到通过结构的柔度来适应地震引起的波动,抗震设计的理念从如何去抵抗地震力转变为如何去适应地震变形,抗震设计的基本措施也相应调整为:隔震、延性、消能。
其中延性抗震设计即为使结构能够承受地震带来的变形。
本文将着重阐述延性抗震设计中的能力设计理念,希望能为大家更好地了解延性抗震设计,更好地进行桥梁的抗震设计提供一些参考。
1 延性抗震的历史与概念在上世纪70年代以前,全世界的桥梁抗震设计基本上都是纯粹以结构的刚度来抵抗地震引起的动力,基本上都算是“以刚克刚”的设计理念。
直到1971年美国发生了圣·费尔南多地震之后,人们才开始重视延性设计,从单一的强度设计理念转变为强度-延性双重设计的理念,并逐渐正式提出延性抗震设计理念,用中国的话说是“刚柔并济”的设计理念。
目前,延性抗震设计理念已被绝大多数地震国家的桥梁设计规范所采纳。
延性抗震设计,从根本上说就是使结构能够承受地震带来的变形。
从力学本质上,延性反应了结构的一种非弹性变形的能力,这种能力包括两个方面,一是能够承受较大的非弹性变形,同时强度没有明显下降;二是能够利用滞回特性吸收能量。
延性的这种非弹性变形能力,是结构从屈服到破坏的后期变形能力,这种能力保证了结构强度不会因为发生了非弹性变形而急剧下降,如此在适应变形、消能、保证足够强度的三重条件下,增强了结构抵御地震破坏的能力,从而确保了桥梁的安全性能。
抗震构造措施中挡块、防落梁装置的设计问题探讨
抗震构造措施中挡块、防落梁装置的设计问题探讨(同济设计院桥梁工程院任明飞摘抄整理)桥梁抗震挡块、梁梁、梁墩拉杆(索)等防落梁装置是在出现“超预期地震荷载”情况下桥梁防止落梁的重要措施,我国现行的公路抗震细则、城市桥梁抗震规范、铁路抗震规范仅在构造措施中提出应设置挡块、防落梁装置的要求,对其并没有提出设防性能理念或具体量化的规定。
前段时间在集团举办的培训会上,讲课的院内老师提出“不必纠结挡块、防落梁装置承载力”的说法,本人认为值得探讨,现将我的学习心得整理一下,供同仁们商榷,请感兴趣的同仁批评指正。
现代桥梁的抗震设计思想,已经纳入延性设计和减隔振设计技术,容许桥梁在强震时发生局部损坏和较大的位移,同时要求设置“保险丝”构件,保护结构在“超预期地震荷载”下上部结构不能出现破坏性的损害,不致严重影响交通。
桥梁挡块、防落梁装置就是这类“保险丝”构,对于“保险丝构件”,有人认为要“分级设防,超出一定的地震荷载可以适当受损,但要易于修复补强,但具体怎么设计,我们没有规定,可以参考其他规范“;有人认为要“坚强无比,扛得起、挡得住,要准确计算出挡块荷载,按弹性强度设计方法控制”,有人认为”不必纠结该类构件的强度要求,只要有个东西就行”,总之,众说纷纭,没有定论。
国内桥梁抗震规范研究起步较晚,基本处在学习和消化阶段,大部分精力都放在抗震概念设计、体系选择、理论分析、支座或阻尼器装置参数优化等理论上,对设计来说最实用的构造细节研究较少,规范的条文基本是延续老规范定型内容或者参考别国规范,没有形成较为权威、完善合理的设计思想和方法,在理论研究体系上尚属盲区空白;相比之下,其他国家的规范对此有比较系统的研究和比较成熟的设计理念,尤其是日本规范,“他山之石,可以攻玉”,我们不妨以他们的研究成果和规定来检讨一下我们对于该类构件的思维认识?一、日本规范日本公路抗震规范是采用L1地震动、L2地震动的两阶段水平设计地震动,从抗震性能层面上分为三类:第一,地震不损坏桥梁的健全性和适用功能,第二,限定地震下对桥梁的损害,并可迅速恢复桥梁的使用性能,短期内可恢复交通;第三,桥梁的损坏是非致命的,不落梁;对于L1地震动,其要求A类(对应我们国家C、D类)、B类桥梁(对应我们国家A、B 类)应确保抗震性能1,对于L2地震动,其要求A类(对应我们国家C、D类)应确保抗震性能3,B类桥梁(对应我们国家A、B类)应确保抗震性能2;同时要求即使发生抗震设计时预想不到的地震反应或者地基破坏而产生的结构破坏,避免落梁发生,这是日本规范抗震的核心思想。
混凝土连续梁桥抗震分析
混凝土连续梁桥抗震分析摘要:本文采用有限元分析软件对混凝土连续梁进行了反应谱抗震分析和研究,以一联桥为例介绍了该种桥梁的抗震设计过程。
采用延性抗震设计思想对该桥进行了计算分析,其主要方法和结论对该类桥梁的设计具有指导意义。
关键词连续梁桥, 抗震, 反应谱,延性设计, 塑性铰中图分类号:TU377文献标识码:A1 引言随着我国城市建设事业的发展,为了解决城市交通承载力不足的现状,城市快速路高架桥日益增多,其中混凝土连续梁桥是应用最广泛的桥型之一,同时城市桥梁相对公路桥梁抗震要求更加严格,研究分析该类桥梁的地震响应对于合理进行桥梁抗震设计有着非常重要的意义。
本文以一联引桥为例,在反应谱分析的基础上采用延性的抗震设计思想,对该桥进行了抗震设计,并提出了相关的结论。
2 工程概况某城市高架桥上部采用混凝土连续梁结构,桥宽25.0m,箱梁断面为单箱三室箱型,梁高2.0 m,主梁跨中断面图如图1所示。
桥梁下部采用双柱花瓶墩,横桥向尺寸为1.8m,纵桥向尺寸为2.0m,墩高采用8.0m;基础采用钻孔灌注桩基础,桩基直径2.2m,下部结构断面图如图2所示。
一联桥一个中支点上布置的支座为固定支座, 其余墩上均为单向或双向的滑动支座。
图1 跨中箱梁断面图2 下部结构断面该桥主梁、桥墩、桩基分别采用C50、C40和C30的混凝土。
场地土类型属中硬土, 场地类别属Ⅱ类,设防烈度为7度。
由目前抗震设计的要求, 采用了两级水准的抗震设计方法对该桥进行抗震设计。
第一级水准(即E1地震作用) 相当于设计地震,第二水准(即E2地震作用)相当于罕遇地震。
3 计算理论和模型[1][3]桥梁结构的动力微分方程为:[M]{u}+[C]{u}+[K]{u}=[F];式中:[M] —结构总质量矩阵;{u}—位移矢量矩阵;[C]—结构总阻尼矩阵;[K]—结构总刚度矩阵;[F]—由地面运动引起的等效荷载。
按照现有规范要求,桥墩等桥梁结构中比较容易修复的构件在E1地震作用下虽然可发生可修复的损伤,但要求地震发生后,基本不影响车辆的通行。
连续刚构桥梁的延性地震响应分析与应用
连续刚构桥梁的延性地震响应分析与应用
全开华;冯卫军;李云
【期刊名称】《铁道建筑》
【年(卷),期】2011(000)011
【摘要】首先对桥梁延性抗震的理论和非线性时程分析方法做了简介,然后结合工程实例对某连续刚构桥梁进行延性地震响应分析.计算桥梁在四条地震波激励下的地震响应,评估了罕遇地震下桥梁的延性能力.同时按照规范对钢筋混凝土桥墩进行延性设计,提出桥梁抗震构造措施.
【总页数】3页(P23-25)
【作者】全开华;冯卫军;李云
【作者单位】中国土木工程集团有限公司,北京100038;中国铁道科学研究院深圳研究设计院,广东深圳518034;中国中元国际工程公司,北京100089
【正文语种】中文
【中图分类】U448.21+5;U442.5+5
【相关文献】
1.动水压力对连续刚构桥梁地震响应的影响
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《公路桥梁抗震设计规范JTGT2231-01—2020》解读
《公路桥梁抗震设计规范》解读交通运输部发布了《公路桥梁抗震设计规范》(JTG/T 2231-01—2020,以下简称《规范》),作为公路工程行业标准,自2020年9月1日起施行。
原《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01—2008,以下简称原《细则》)同时废止。
为便于理解本次修订的主要内容,切实做好贯彻实施工作,现将有关修订情况解读如下:一、修订背景原《细则》自2008年实施以来,在公路桥梁抗震设计方面发挥了重要的规范和指导作用。
近年来,我国公路桥梁建设技术发展迅速,桥梁抗震设计技术也取得了重要进展,积累了大量设计经验和成熟的研究成果。
原《细则》已不能全面反映我国目前公路桥梁抗震设计的技术水平,为适应公路桥梁建设技术和抗震设计技术的发展,交通运输部组织完成了《规范》的修订工作。
二、《规范》的定位《规范》适用于单跨跨径不超过150m的圬工或混凝土拱桥、下部结构为混凝土结构的梁桥的抗震设计。
斜拉桥、悬索桥、单跨跨径超过150m的梁桥和拱桥的抗震设计,除满足本规范要求外,还应进行专项研究。
《规范》既考虑了当前我国桥梁抗震设计的技术需求及国内外桥梁抗震设计技术的新进展,也重点考虑了与《公路桥涵通用设计规范》《公路工程抗震规范》《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》《中国地震动参数区划图》等相关标准的衔接。
《规范》的体系更为完善、适用性和可操作性更强,对进一步提升我国公路桥梁抗震设计水平具有指导作用。
三、特点及主要修订内容《规范》保持两水准设防、两阶段设计,抗震设防标准(地震作用重现期)和性能目标与原《细则》一致。
根据现行《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)的规定将计算地震作用常数调整为2.5,对抗震设计提出了更高的要求。
E1地震作用下,采用弹性抗震设计,要求墩、梁、基础等桥梁主体结构保持弹性状态,主要验算结构和构件的强度以及支座的抗震能力;E2地震作用下,对采用延性抗震设计的桥梁,主要验算结构变形(位移)和能力保护构件的强度以及支座的抗震能力,对采用减隔震设计的桥梁,主要验算结构强度以及减隔震装置的能力。
连续梁桥减震设优化设计研究
连续梁桥减震设优化设计研究摘要:连续梁桥是当前主流的桥梁结构,抗震设计通常采用减震结构。
通过采用铅芯橡胶支座的减震办法,以某4跨连续梁为例,基于现有的连续梁桥相关研究及桥梁抗震理论,利用大型分析软件MidasCivil建立连续梁桥模型,并对铅芯橡胶支座的模拟办法进行了详细的阐述,同时采用时程响应分析确定连续梁桥的动力特性及抗震性能研究,确定铅芯橡胶支座的抗震设计的主要控制参数,并进行优化设计。
关键词:连续梁桥;时程分析;减震;优化设计1概述随着国家大力建设交通根底设施,桥梁数量不断增加,截止2008年底,全国公路桥梁87.83万座,其中连续梁桥占了较大比例。
近年来,地震发生比拟频繁造成了很大的经济损失和人员伤亡,而桥梁作为重要的生命线项目之一,在抗震救灾中起到的作用是非常巨大的【1】。
因此发展连续梁桥的抗震及优化有着重要的意义。
2连续梁桥模型的建立2.1铅芯橡胶支座的模拟铅芯橡胶支座是在叠层橡胶中插入一个或多个铅销以帮忙其在地震来临时吸收耗散能量从而使其阻尼增加的一种抗震支座。
该种支座不仅能够承受结构重力和水平力的作用,而且还具有很大的初始刚度,能在地震来临时,根据其较大的屈服能力,吸收耗散能量,产生较大的塑性变形,延长结构的周期【2】。
除此之外,橡胶与铅芯相互组合能够使结构产生一定的水平恢复力。
铅芯橡胶支座通过上述的组合效应能够减小结构的地震响应。
依据结构在设计中可以采用不同的分析办法,铅芯橡胶支座有等效线性化模型和非线性模型两大类【3】。
铅芯橡胶支座在非线性动力时程分析中一般采用非线性模型【4】。
双线性模型是非线性模型的其中一种,其F〔力〕-S〔位移〕滞回曲线见图1。
滞回曲线:式中:F—合计弹簧力,kN;F1—弹簧K1的内力,kN;F2—弹簧K2的内力,kN;Q—界限力,kN;S1—弹簧K1的有效伸长,m。
2.2计算模型以某连续箱梁桥33m+52.5m+52.5m+33m为例建立计算模型,全桥长171m。
连续梁桥抗震设计初探
连续梁桥抗震设计初探桥梁建设不能忽视地震作用。
分析了连续梁桥震害的原因及其表现,讨论了桥梁弹塑性地震响应的主要分析手段和延性抗震设计方法。
指出抗震设计的未来发展趋势,并给出了规范修改建议。
标签:桥梁震害;抗震设计;梁桥0 引言按照世界地震分布来看,我国绝大部分地方都处在多震区,近年以来,随着我国桥梁技术水平的提高,已经能设计出各种各样的桥梁型式。
当地震来临时,各种桥梁能否抵抗住在地震水平力与竖向力,减轻地震作用下的经济损失,特别是最大限度避免人员伤亡,成为工程界关注的热点问题。
为设计既经济又不过保守,需要对桥梁设计理念与加固措施技术形式梳理,对地震中已经发生的桥梁失效及破坏进行系统地研究和分类,进行震害调查分析,为桥梁抗震设计提出有益建议。
1 常见桥梁震害及成因分析地震对桥梁产生危害机理的比较复杂,通过地震产生后的现状分析,得出合理抗震设计方法。
通过汶川等一系列震后的破坏情况,可以归纳成一下几个方面。
(1)支撑连接部件(支座)震害。
在地震来临时,支座作为支撑连接部件,基本不会破坏,如阪神地震中,调查支座损坏的情况时,发现损坏比例达到调查总数的28%,当支座发生破坏后。
受力传递方式会发生改变,整个桥梁的受力也应此而改变,直接影响到其他部位。
桥梁支座破坏形式一般是支座发生位移;锚固螺栓拔出、剪断;活动支座脱落等。
(2)上部结构移位震害。
上部结构移位震害即桥梁上部结构的纵向、横向、及扭转发生的移位造成的震害。
桥梁伸缩缝一般来说的是容易发生损坏。
这种损坏形式一般为梁间开脱、错位、或顶撞;还有一种表现形式位移过大导致上部结构超出了墩、台的接触面使落梁。
资料表明,桥梁顺桥向的落梁破坏远大于横桥向,它约占全部落梁总数的80%-90%[1]。
顺桥向落梁时,梁端下坠,梁撞击桥墩,由于梁自重一般很大,所产生的冲击力对下部结构造成的破坏很严重,与落梁的冲击力与梁在墩顶振动时相比,几百倍的差距。
如汶川地震时就发现了落梁冲撞桥墩而使墩身倾斜的现象。
连续梁桥抗震分析设计方法
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一
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3 建模计 算 全桥抗震计算采用M DS cv l 限元 软件 ,上部结构 IA / i i有 主 梁、下部桥墩 、桩基础等采用 空间梁单元模拟 ,考虑桥 台尺寸及刚度相对 较大 ,故采用支座 约束模拟 。模 型中桩 基础考虑桩土 间相互作用 ,采用 “ 法 ”计算土弹簧刚度 , M 并模 拟土 的抗力 系数 。盆式支座采用 连接单元模拟 ,支 座
应 以及 抗 震 设 计 时应 注 意 的 问题 。
分 桫 ▲ 设 方 计 法 丁
2 工程背景
工程 为江苏南通市 中心河 路大桥 ,该桥横 向为双幅布 置 ,其 中单 幅桥 跨 径 布 置 为 ( X 3 )+ 4 . + 0 4 ) 4 0 (2 5 7 + 5 +
E 作用下 桥墩 可能进 入塑 性变形 阶段 ,墩柱 位移 需采 2
用有效刚度计算 ,截面有效抗弯刚度 为:
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公路连续梁桥顺桥向抗震计算分析
公路连续梁桥顺桥向抗震计算分析摘要:桥梁抗震验算比较复杂,从建模到分析需要大量时间。
公路桥梁跨越山区河流,往往有着很高的抗震需求。
公路桥梁也越来越重视抗震验算。
同时,公路桥梁选型较为统一,方便规范化。
本文选定了影响地震性能的参数及墩柱高度、直径参数,计算不同参数组合的工况下桥梁的抗震能力和墩柱配筋需求,总结各参数对桥梁抗震能力及配筋需求的影响。
关键词:公路连续梁桥;反应谱法抗震分析;Midas Civil计算0引言近些年随着我国公路交通建设在西部地区的飞速发展,以及由于西部地区多山多河、地貌复杂的特点,公路桥梁建设发挥着越来越重要的作用。
而西部地区包含大量地震活跃地带,经常需要验算公路桥梁的抗震能力。
特别在山区,桥梁墩柱高度变化较大,不同墩柱高度选取的墩柱直径不同,桥墩刚度及抗震能力相差较大,如果逐一对这些桥梁进行抗震验算,计算量是很大的。
根据JTG/T B02-01—2008《公路桥梁抗震设计细则》[1](以下简称《抗震细则》)的规定,公路桥梁存在大量规则桥梁,且抗震设防分类属于B类,可以采用延性设计法进行抗震设计;公路桥梁多采用简支梁和连续梁,且桥宽、跨度、墩高等容易统一和标准化。
如果统一对常见形式的公路桥梁进行系统地抗震计算,总结规律,公路桥梁抗震设计工作将会大大提高效率。
本文将对设防类别为B类的公路常用规则连续梁纵桥向抗震进行规律总结。
1公路连续梁抗震影响因素分析影响公路连续梁抗震性能的因素主要有以下三个方面。
(1)地震性能及场地情况地震峰值加速度和反应谱特征周期可根据GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》[2]确定,场地类别可按《抗震细则》确定。
峰值加速度及根据场地类别修正后的特征周期直接反映了地震对桥梁作用的强弱,因此,有必要将峰值加速度、特征周期及场地类别作为变量,研究每种组合下连续梁墩柱的抗震需求。
上部结构质量(2)上部结构质量越大,墩柱在地震时受力越不利。
影响上部结构质量的主要因素有桥宽、连续梁跨数与跨长、梁高等。
延性设计理念及桥梁抗震分析有限元建模要点
延性设计理念及桥梁抗震分析有限元建模要点摘要:随着近年来我国桥梁设计技术的迅速发展,桥梁抗震分析在桥梁设计中显得愈加重要。
论文简要论述延性抗震设计理论,总结现行规范下两种抗震分析方法的特点,并简述抗震分析建模的要点。
关键词:桥梁抗震;延性设计;有限元建模引言:交通运输在抗震救灾行动中扮演着极为重要的角色,是抢救人民生命财产和开展震后修复工作的重要渠道,所以在桥梁设计阶段,需要熟知延性抗震基本思路和不同抗震分析方法特点,并且在抗震分析的有限元建模过程中要精确有效,采取适当的抗震设计方法和措施,优化桥梁的抗震性能,以保证桥梁的良好抗震能力,发挥其交通枢纽作用。
一、桥梁延性抗震设计基本概念(一)结构延性定义人们从实际地震中观察到的结构反应性能显示,强度不足不一定总是导致结构倒塌,甚至不一定严重破坏,实际上只要结构的初始强度能够基本维持,不出现因非弹性变形的而导致强度过度下降,那么结构就能在地震中幸存,而且震后常只需花少量的费用即可修复,但是如果非弹性变形导致强度急剧降低,则结构的严重破坏甚至倒塌现象是通常可见的,以上便是延性抗震的最初认识。
结构的延性,通常定义为初始强度没有明显退化情况下的非弹性变形的能力,它包括两个方面的能力:承受较大的非弹性变形,同时强度没有明显下降的能力;利用滞回特性吸收能量的能力。
桥梁抗震设计的基本原则之一,是要保证结构在预期的设计地震作用下的安全性。
根据这个原则,按延性概念来设计抗震结构,意味着结构在预期的设计地震作用下必须具有一定可靠度保证的延性储备。
(二)现行桥梁抗震设计基本思路现行桥梁抗震规范《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)和《城市桥梁抗震设计规范》(CJJ 166-2011)均采用两水平设防、两阶段设计:A类桥梁的抗震设防目标是中震(E1地震作用)不坏,大震(E2地震作用)可修;B、C类桥梁的抗震设防目标是小震(E1地震作用)不坏,中震(E1地震作用)可修,大震(E2地震作用)不倒。
桥梁延性抗震设计
7.1延性的基本概念
7.1.1延性的定义 通常定义为在初始强度没有明显退化情况下的非
弹性变形能力。它包括两个方面的能力,一是承 受较大的非弹性变形,同时强度没有明显下降的 能力;二是利用滞回特性吸收能量的能力。
从延性的本质来看,它反映了一种非弹性变形的 能力,即结构从屈服到破坏的后期变形能力,这 种能力能保证强度不会因为发生非弹性变形而急 剧下降。
因钢筋锚固与搭接细部设计不当引起的桥 梁震害,在多次破坏性地震中都时有发现。 由于延性桥墩预期在大震作用下,即使保 护层混凝土脱落,抗力也没有明显的下降。 因此,从保证桥墩的延性能力方面看,对 塑性铰区截面内钢筋的锚固和搭接细节都 必须加以仔细的考虑。各国现行规范对这 方面也都作了明确的规定。
7.5 B 类、C 类桥梁墩柱的变形验算
7.1延性的基本概念 7.2延性对桥梁抗震的意义 7.3延性抗震设计方法简介
20世纪60年代,以纽马克(Newmark)为首的学者 基于结构的非线性地震反应研究,提出用“延性” 的概念来概括结构物超过弹性阶段后的抗震能力。 他们认为在抗震设计中,除了强度与刚度之外, 还必须重视加强结构延性。
能力设计方法 预定的构件部位
塑性铰的布局
随机
预先选择
局部延性需求
难以估计
结构整体抗震性能 难以预测
与整体延性需求直接联 系
可以预测
防止结构倒塌破坏概 有限 率
概率意义上的最大限度
能力设计方法是抗震概念设计的一种体现,它的 主要优点是设计人员可对结构在屈服时、屈服后 的性状给予合理的控制,即结构屈服后的性能是 按照设计人员的意图出现的,这是传统抗震设计 方法所达不到的。
7.3.2 潜在塑性铰位置的选择
7.3.2 潜在塑性铰位置的选择
《桥梁延性抗震设计》学习
《桥梁延性抗震设计》——学习摘录北京地铁亦庄线高架桥所处的地震区划为VIIl度,因此根据《铁路抗震设计规范》GB50111-2006的要求,桥梁结构应满足规定的延性要求;关于延性设计的概念,在“规范”中未予以详述,根据范立础教授等人编著的《桥梁延性抗震设计》一书展开系统学习,以期对北京地铁亦庄线的高架桥梁设计,尤其是墩一桩的合理设计予以把握。
以下为《桥梁延性抗震设计》主要内容:1.延性设计概念(1)地震灾害与国策1998年3月1日开始,我国政府正式实施了第一部规范防震减灾工作的重要法律一《防震减灾法》,在《防震减灾法》中规定,“新建、扩建、改建建设工程,必须达到抗震设防要求;重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程,必须进行地震安全性评价,并根据地震安全性评价的结果,确定抗震设防要求,进行抗震设防”。
根据现行的地震烈度区划图,我国地震烈度在6度及以上的地震区面积占全国的60%,7度和7度以上的地震区面积占全国面积的1/3;我国有46%的城市位于基本烈度7度或7度以上的地震区。
(2)工程震害现象与教训A.地震灾害(直接震害和次灾害)◊地表的破坏主要有地表断裂、滑坡、砂土液化、软土震陷等。
①地表断裂(地裂缝)分为构造地裂缝和重力地裂缝。
构造地裂缝与地质构造有关,是地震断层错动后在地表留下的痕迹,一般说来,构造地裂缝切割很深,可以从地壳内的岩层断裂开始直达地表,而且不受地形地貌的影响。
沿着震源体的错动方向,构造地裂缝可延绵数十或上百公里。
如美国的圣•安德列斯(SanAndress)断层为典型的构造地裂缝。
重力地裂缝是由于地表土质软硬不均匀及微地面重力影响,在地震作用下形成的。
它与震前土质的稳定状态密切相关,其规模不能反映地震动的强烈程度。
这种地裂缝在地震区分布极广,在道路、古河道、河岸、堤上等松软潮湿土壤处常可看见。
可引起房屋开裂以及道路、桥梁等工程设施的破坏,并对地下管道造成严重的破坏。
®滑坡:略。
建筑抗震设计中的延性设计
建筑抗震设计中的延性设计结构、构件或截面的延性是指从屈服开始至达到最大承载力或达到以后而承载力还没有显著下降期间的变形能力,也就是说,延性是反映结构、构件或截面的后期非弹性变形能力,变形能力是指结构、构件或截面达到最大破坏状态时的最大变形,而变形能力是结构吸能和耗能能力的外在表现,所以延性的本质是吸能和耗能。
结构所吸收的地震能量,等于结构承载力与变形能力的乘积,也就是说结构抗震能力是由承载力和变形能力两者共同决定的。
在中等地震作用下,允许结构某些部位进入屈服状态,形成塑性铰,这时结构进入弹塑性状态。
在这个阶段结构刚度降低,地震惯性力不会很大,但结构变形加大,结构是通过塑性变形来耗散地震能量的。
具有上述性能的结构,称为延性结构。
地震中结构进入弹塑性状态后,只能依靠变形吸收能量以维持结构“安全”,所以,结构抗震设计的根本验算应是强震作用下结构的变形验算,因此从某种意义上说,结构抗震的本质就是延性。
以我们当前对地震的认识水平,要准确预测结构物与地基在未来地震作用下的抗震能力,尚难以做到。
因此,结构的抗震能力应着眼于结构物与地基整体抗震能力的概念设计,再辅以必要的计算分析和构造措施,从根本上消除结构物与地基中的抗震薄弱环节,才有可能使设计出的结构具有足够的抗震可靠度。
结构体系的抗震能力综合表现在强度、刚度、和延性三者的统一,即抗震结构体系应具有必要的强度和良好的变形能力,如果抗震结构体系有较高的抗侧强度,但同时缺乏足够的延性,这样的结构在大震作用下很容易破坏。
例如不配筋又无钢筋混凝土构造柱的的砌体结构,其抗震性能较差。
另一方面,如果结构有较大的延性,但抗侧力的能力不足,这样的结构在大震作用下,必然产生较大的变形,如纯框架结构,其抗震性能依然较差,震害调查表明,在历次地震中,钢筋混凝土纯框架破坏严重,甚至倒塌者屡见不鲜。
结构体系是由各类构件连接而成的,各个构件的抗震能力是结构体系抗震能力的前提,抗震结构的构件应具备必要的强度、适当的刚度、良好的延性和可靠的连接,并应重视强度、刚度和延性的合理均衡。
公路桥梁抗震设计规范的延性抗震比较研究
张克 郑晖 周金领 (. 连市市政设计 院有限责 1大 研究 任公司 2大 学土木工 ;. 连大 程技术 研究与 发中 开 心)
摘 要 : 年 来地 震活 动 频 繁 发 生 , 建 筑 结 构 物造 成 了极 大 的 破坏 , 人 近 对 给
震设计规范) T O 4 8 )( ( J 0 — 9 以下简称( 9规范》, J 8 )此时的抗震设计依
据 的是 结 构 构 件 强度 , 地 震 力 当 成 静荷 载 考 虑 来 进行 抗 震 设计 。 把 调
Is p y o a a i e in,并 最 早 在 新 西 兰 混 凝 土 设 计 规 范 o o h fC 隐含 的延性设计 措施 《 9规范》 8 中没有明确提
类社 会带 来 了严 重 的危 害 , 而 提 出抗 震设 防 的重 要 性 。 由于 普 通 结 构 大 震 出延 性 构造 细 节 设计 , 进 但是 却 有 一 些隐 含 了延 性 设计 的措 施。 当桥 墩 分析 采 用 强 度 设 防 不经 济 , 出利 用 结 构 的延 性 进 行 设 防 。本 文 对 延 性 的 相 截 面 、 筋 、 提 纵 轴压 比 以及 混 凝 土 标 号 等 设计 参 数 确 定 之 后 , 墩 的延 桥 关概念和量化指标做 了具体 阐述 , 进而对《 9规范》 O 8 和《 8细则》 中的延性抗 震 设 计 方 法 进行 比较 , 旨在 通 过 对 比 , 出对 中 国公 路桥 梁 工 程抗 震 规 范 改 得 进 有 建设 性 的意 见 。
关键词 : 性 延 静 力延 性 指 标 动 力延 性 指 标 延性 抗 震
性 就 主 要取 决 于横 向箍 筋 的 设置 。
山区连续梁桥横桥向抗震性能分析的开题报告
山区连续梁桥横桥向抗震性能分析的开题报告一、选题背景及意义随着公路建设的不断发展,越来越多的山区公路出现了连续梁桥横桥的建设需求。
然而,由于山区地质条件较为复杂,且常受到地震等自然灾害的影响,因此连续梁桥横桥的抗震性能尤其重要。
本次开题报告旨在分析山区连续梁桥横桥的抗震性能,为工程师提供参考和指导,设计更加具有可靠性和安全性的连续梁桥横桥。
二、研究内容本次论文将研究以下几个方面的内容:1. 连续梁桥横桥的基本构造及设计原则。
2. 近年来山区地震频繁发生,连续梁桥横桥抗震性能的评估标准和相关研究进展。
3. 借助ANSYS有限元软件,对几种不同设计方案的连续梁桥横桥进行模拟计算,分析其在不同地震强度下的动力响应特性以及对应的破坏模式。
4. 在模拟计算的结果的基础上,进一步探讨如何进一步提高连续梁桥横桥的抗震性能。
三、研究方法本次研究将采用以下方法:1. 图书馆文献调查:查阅相关文献,了解山区连续梁桥横桥的基本构造原理、设计原则和抗震性能的评估标准和相关研究进展。
2. ANSYS有限元软件模拟:通过建立山区连续梁桥横桥的三维有限元模型,在不同地震条件下,模拟其动力响应特性和破坏模式。
3. 对模拟结果的分析与探讨:分析模拟结果的数据并进行统计分析与对比,探讨如何进一步提高山区连续梁桥横桥的抗震性能。
四、预期研究成果1. 掌握山区连续梁桥横桥的基本构造原理、设计原则,以及抗震性能评估标准和相关研究进展。
2. 通过ANSYS有限元软件模拟,得出山区连续梁桥横桥在不同地震条件下的动力响应特性和破坏模式。
3. 分析模拟结果的数据并进行统计分析与对比,探讨如何进一步提高山区连续梁桥横桥的抗震性能。
4. 更新连续梁桥横桥的设计和评估标准,提高其抗震性能,促进山区公路建设的安全和稳定发展。
五、预期研究难点本次研究的难点主要在于在ANSYS有限元软件模拟时,需要将复杂的地震动力学模型进行简化、虚拟荷载与实际荷载的处理、模型的精细化分析等方面。
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效 增加 结构 的阻尼 和 降 低侧 向 刚度 , 从 而 达 到 降 低 地 震力 的 目的 , 这种 以变 形 为 代 价 降低 地 震 力 的 做 法 即延性设 计 , 延性 设计 要在 结构 的强 度/ N度设 计
析、 设计 方 法 。 由于 桥梁 结构 各不 同 , 对 应 的抗震 分 析 方法 也 有 所不 同 , 本 文 针对 常 见 的 B类 规 则桥 梁 的抗震 设计 的流程 和方 法进行 研究 。
B类 规则 桥 梁 地 震 的 E 1和 E 2地 震 作 用 可 采 用 单 振型 ( S M) 和多振型分解反应谱法 ( MM) 进 行 计算 , 其具 体公 式见 式 ( 1 ) 和式( 2 ) 所示。
2 0 1 5年
第 2期
北 方 交 通
D O I : 1 0 . 1 5 9 9 6 / j . c n k i . b e t . 2 0 1 5 . 0 2 . 0 0 6
一 2 3一
文章编号 : 1 6 7 3— 6 0 5 2 ( 2 0 1 5 ) 0 2— 0 0 2 3— 0 4
地 震作 用下 变形 校核 满 足要求 。传统 的 弹性强 度校 核 验算 已有 很 多 , 在 此 不 进 行讨 论 , 重点 阐述 E 2地 震 作用 、 构 件塑性 发 展 和变形 验算 。
2 分 析方 法
^ y i _j 振 型的参 与 系数 。 当利 用 多 振 型分 解 反 应谱 法 计 算 地震 力 时 , 还 需进 行 模 态 组 合 , 模 态 组合 通 常 可使 用 S R S S的方 法进 行组合 , 具 体见 式 ( 3 ) 所示 , 当相 邻 周期 比满 足
Fl j j X i i G i J =仅
n n
( 1 )
抗震分析主要分 为 E l地震作用验算和 E 2地
震 作用 验算 , E 1主 要 需 保 证 弹性 , 在 地 震 作 用 和 其 他 永久 作 用 组 合 后 应 满 足 规 范 强 度 验 算 的要 求 。
i = 乏 x i j G i / 荟 x ; G i
关键词 : 连 续梁桥 ; 抗震 ; 延性设计 ; 塑性 铰 ; S A P 2 0 0 0
中图 分 类 号 :U 4 4 2 . 5 5 文 献 标 识 码 :B
近年 来 , 随着计 算 手段 和设 计水 平 的提 高 , 关 于
力 。不 同于一 阶段 强 度设 计 思 想 , 性 能 设 计 使 得 结
式( 4 ) 时振型组合方法应使用 C Q C方法进行组合 ,
具体见式( 5 ) 所示。
基 于性 能 设 计 的主 要 思 想 是 在 确 定 外 力 作 用
下, 考察 结 构外力 响应 时对 应 的 刚度 、 强 度 和变形 能
F = √∑ S
( 3 )
一
2 4一
北 方 交 通
( 6 )
式中: F 一结 构 的地震 作用 效应 ; S i 一 结构 第 i 阶振 型地震 作用 效应 ; 专 、 善 一 结 构第 J 阶模 态 和第 k阶 模态 对 应 的阻
尼 比;
图 2 桥 墩 柱 横桥 向 塑 性 区 域 分 布
抗震性能分析逐渐成为探讨热点。随着《 公路桥梁
抗震 设计 细 则》 的颁 布 给 桥 梁抗 震 设 计 明确 了设计
的方 法 ] 。连 续 梁 桥作 为 工 程 中最 广 泛 使 用 的 桥 梁结 构形 式 , B类规 则桥 梁 中具有 一 定 的代 表 性 , 本
构 具有 足够 的变形 能力 ( 具 有 较好 的延性 ) , 延 性 构
( 2 )
式中: F i _j 振型 i 节点 地震 作用 的标 准值 ;
仅 i 一 相应 于 j 振型 自震周 期 的地震 影 响系数 ; X —j 振型 i 质 点水平 相 对位移 ;
E 2地 震 作用 下 , 能保 护构 件仍 满足 规 范强 度 验算 的
要求 , 此外延性构件还应校核其变形能力 , 保证 E 2
和变 形能力 设计 之 间找 到合理 的平 衡点 。
2 . 1 地震 作用
文主要针对 B类 规则连续梁桥进行抗震设 计的思
路进 行 阐述 。
1 抗震 设计 流程
桥 梁抗 震设 计 的总 体 流程 是 需 要 对桥 梁 类 型 、 抗 震设计 方 式 、 设 防烈度 、 第一 周期 震 动特 性等参 数 进行 确认 。根据 上 述 参 数 , 最 终 确认 桥梁 抗 震 的分
2 0 1 5年
第 2期
≥
— — — — — 一
㈩
F √ i p j k s j S t
( 5 )
f
8  ̄ / 考 j 考 k ( 考 i + 入 T ∈ k ) P j k ~ ( 1 + ; ) + 4 毛 i 毛 ( 1 + ; ) + 4 ( g+ )
B类 规 则 连 续 梁 桥 抗 震 延 性 设 计 初 探
于春 辉 , 罗 伟 , 孟 丽 丽。
( 1 . 中国公路工程咨询集团北京中咨工程设 计研究 院有 限公 司 北京市 1 0 0 0 2 9; 2 . 北京金土木信 息技术有 限公 司 北京市 1 0 0 0 0 0 ) 北京市 1 0 0 0 4 8 ; 3 . 北京华 阳市政建筑工程有 限公 司
摘
要: 对 B类 规则 连续梁桥在 E 2地震作 用抗震设计 的主要 流程进行 了梳理 , 并 以某 高速公路跨 线桥 为背
景, 通过 S A P 2 0 0 0有限元程序构建两跨连续梁桥抗震 性能分析 , 通过分 析 E 1 地震和 E 2 地震作用 下的响应结果 , 对
桥 梁重要的抗震构件进行评估 。