sap2000桥梁抗震设计中文版
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图 1-2 例子桥立面
图 1-3 桥平面 1-4
图 1-4 桥墩 BENT1 立面 1-5
1.3 桥轴线线形
模型包含三跨，每跨 60ft。布局线定义使用菜单 桥梁>布局线 命令，轴线 线形数据如图 1-5 所示。布局线为直线，无高程变化。实际布局线长度是 178.42ft。
图 1-5 3D 桥轴线线形数据
图 1-8 预制 I 形梁属性
桩定义为 14in 直径混凝土，有 6 根#9 竖向钢筋。外钢管弹性刚度乘以增 大系数 2.353，用桩截面属性增大系数指定。桩添加到桥模型为“等价悬 臂柱”，如图 1-9 并在后面 1.8 中描述。使用此方法，桩用一个梁单元代 替，等价刚度属性包含桩和周围的土。
1-9
2-1 2-1 2-3 2-6 2-7 2-7
第3步 第4步 第5步
第6步 第7步 第8步
恒载分析和开裂截面属性
3.1 概述
3-1
反应谱和需求位移
4.1 概述
4-1
4.2 反应谱荷载工况
4-1
4.3 反应谱荷载结果
4-4
确定塑性饺属性和指定塑性饺
5.1 概述
5-1
5.2 塑性饺长度
5-1
5.3 非线性铰属性
版权
计算机程序 SAP2000 及全部相关文档都是受专利法和版权法保护的产 品。全球范围的所有权属于 Computers and Structures，Inc.（SAP2000 中文 版版权同属于北京金土木软件技术有限公司）。如果没有 Computers and Structures, Inc. 和北京金土木软件技术有限公司的预先书面许可，未经许可 的程序使用或任何形式的文档复制一律禁止。
图 1-11 桥墩柱数据 点击 修改/显示柱数据 按钮，显示桥墩数据如图 1-12 所示，对每根桥柱 定义类型、位置、高度、角度、边界条件。
图 1-12 墩柱数据 1-11
模型一个重要特点是包含基础单元。尽管基础在每根柱柱底可以表示为 固定、铰支、弹簧支座，本模型中显式指定。注意当基础对象作为桥模 型的一部分时，桥柱不能约束，而是连接到基础单元。在桥墩柱数据对 话框，使用固定或铰支约束柱根将防止桥荷载传到基础。本模型中，在 每个方向都没有刚度的基础弹簧（BFSP1）用做支座数据。模拟基础并连 接到桥墩柱根后，将实现桥墩柱支座。基础弹簧数据如图 1-13 所示。
Computers & Structures, Inc. 1995 University Avenue Berkeley, California 94704 USA
电话：(510) 649-2200 传真：(510) 649-2299 电子邮件：support@csiberkeley.com 网址：www.csiberkeley.com
免责声明
SAP2000 的开发及文件编制投入了相当多的时间、努力及 费用。程序已经经过彻底地测试及使用。然而，在程序使用方 面，使用者接受并清楚知道开发者或经销商在程序的准确性或可 靠度上没有做任何直接或暗示的担保。
本程序是实用且强大的结构设计工具。然而，使用者必须清 晰地理解程序在如下环节的基本假定：建模、分析和设计算法， 以及没有提及的方面。
5-3
5.4 非线性材料属性定义
5-6
5.4.1 混凝土非线性材料属性定义
5-6
5.4.2 钢非线性材料属性定义
5-8
5.5 塑性饺选项
5-9
能力位移分析
6.1 SDC B 和 C 的位移能力
6-2
6.2 SDC D 的位移能力
6-3
6.3 Pushover 结果
6-6
需求/能力比
7.1 D/C 比
图 1-9 桩属性
1.5 桥面截面
桥面截面为 38.833ft 宽，带有 5 根 I 形梁，如图 1-10 对话框所示。护栏和 垫层不添加到桥面结构定义中但使用附加恒载（SDEAD）施加到桥模型 中。
图 1-10 桥截面属性 1-10
1.6 桥墩数据
例子模型有三根墩柱，盖梁宽度 38.25ft。桥墩数据对话框如图 1-11，输 入柱数量和盖梁宽度。因为要指定多根柱，每根柱的位置、高度、约束 条件需要使用墩柱数据对话框指定，使用 修改/显示墩柱数据 按钮打开 对话框。
1-1
使用 SAP2000/Bridge™进行自动桥梁抗震设计八个步骤 1-2
第 1 步 建立桥梁模型
1.1 模型
本章描述使用 SAP2000/Bridge 建立桥梁结构抗震设计需求的第 1 步。假 定用户熟悉程序中关联桥梁对象。只有建模中涉及到的部分在本章介 绍。本手册中的 SAP2000/Bridge 模型包含在光盘中。 AASHTO Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design 中描述，这 个桥中抗震类别为 Type 1 – 下部结构延性、上部结构基本弹性设计。这 意味着设计中必须包含塑性铰。
图 1-13桥墩柱地基弹簧定义
1.7 桥对象定义
桥对象数据对话框用于定义位置和指定到桥台和支座的支座属性。桥模 型的地震反应取决于地震抵抗系统（ERS）。用户可以定义桥台和桥墩的 支座条件类型。ERS 取决于桥台和桥墩使用的支座类型，以及所使用的 支座属性。如果支座有限值自由度，将提供一个加载路径，作为桥梁 ERS 的一部分。桥台可以使用桥墩定义为支座（此特性本例中没有使 用）。
1-12
图 1-14 桥对象数据对话框 桥跨数据用于定义跨长度和桥墩位置百度文库使用 修改/显示 指定>桥跨横隔板 命令，相交横隔板也可以包含在桥模型中。本例中没有使用正交横隔 板。
1.7.1 桥台属性指定
桥台开始和结束指定使用桥对象桥台指定对话框定义，如图 1-15。如果 桥台斜交，桥台支承方向可以指定一个角。横隔板也可以添加到桥台。 通过在下部结构指定框选择‘桥墩属性（Bent Property）’，桥台可以使 用桥墩建模。选择后，有一个选项可以从已定义的桥墩属性列表中选择 相应的属性定义。
更多信息和此文档的副本可从以下获得： 北京金土木软件技术有限公司
北京市海淀区首体南路 9 号主语国际 2 号楼 中国建筑标准设计研究院 100048 电话：86-10-8838 3866/3766/5466/6366 传真：86-10-8838 1056 电子邮件：support@bjcks.com 网址：http://www.bjcks.com
1.4 框架截面属性定义
模型需要定义四个框架截面属性。模型中使用的四种框架单元构成一个 桩、盖梁、桥柱、预应力混凝土 I 形梁。每个单元截面属性定义在下面介 绍。
1.4.1 盖梁
盖梁使用菜单 定义>截面属性>框架截面 命令定义。使用添加新属性添加 下面的混凝土矩形： 1-6
图 1-6 3D 盖梁截面属性定义 材料使用 4000Psi。注意图中 1-6 中显示采用 inches 单位。
北京金土木软件技术有限公司版权所有©, 2003–2008. © Copyright Computers and Structures, Inc., 1978–2008. The CSI Logo® and SAP2000® are registered trademarks of Computers and Structures, Inc. Watch and Learn ™is a trademark of Computers and Structures, Inc. Windows is a registered trademark of Microsoft Corporation Adobe and Acrobat are registered trademarks of Adobe System Incorporated.
程序生成的信息必须由有资质和有经验的工程师来校核。工 程师必须独立地核查结果，承担所使用信息的专业责任。
前言 第1步
第2步
建立桥梁模型
1.1 模型 1.2 桥梁例子描述 1.3 桥轴线线形 1.4 框架截面属性定义
1.4.1 盖梁 1.4.2 墩柱属性 1.4.3 I 形梁属性 1.4.4 桩属性 1.5 桥面截面 1.6 桥墩数据 1.7 桥对象定义 1.7.1 桥台属性指定 1.7.2 桥台几何 1.7.3 桥墩属性指定 1.7.4 桥墩几何 1.8 桩基础等效 1.9 桥墩基础建模 1.10 质量源
图 1-1 例子模型 3D 视图
1.2 桥梁例子描述
桥梁例子为一三跨混凝土 T 形组合梁桥，具有以下特性： 桩： 14in 直径钢管混凝土桩。混凝土配镜采用 6 根#5 竖向钢筋，3 根#4 螺旋钢筋 3in 斜度。
1-3
桩帽：桥墩整体连接到混凝土桩帽上，每个桩帽用 9 根桩支承。桩帽尺 寸 13'-0''X13'-0''X4'-0'' 桥面：桥面由 5 根 3'-3'' 预制 I 形梁支承 8 1/2 in 厚桥面板、垫层（35psf） 组成。桥面板宽度 35'-10''，从板边到板边。 跨度：三跨 60'-0''。 桥台假定在两端纵向及横向是自由的。
8-5
参考文献
前言
SAP2000/Bridge™ 已成为广泛认可和使用的桥梁结构分析与设计软件。 在过去的三十五年中，Computer and Structures，Inc 提出了一种革新的对 复杂结构的建模方式。对桥梁结构分析和设计最新的革新是自动抗震设 计 特 性 ， 包 含 在 SAP2000/Bridge™ 中 。 自 动 抗 震 设 计 使 用 AASHTO Guide Specification for LRFD Seismic Bridge Design，允许工程师定义特 定的抗震设计参数，并在设计中自动分析，应用到桥梁模型。 用户可以自动形成反应谱和 pushover 分析。进一步 SAP2000/Bridge 程序 确定需求和能力位移，并生成抗震系统（ERS）报告。按以下八个简单步 骤完成： 1. 建立桥梁模型 2. 评估地动危险和抗震设计需求 3. 荷载分析并评估截面开裂属性 4. 指定反应谱和需求位移 5. 确定并指定塑性铰 6. 能力位移分析 7. 需求/能力比 8. 输出结果和报告 每个步骤的详细解释在后面章节介绍。图中桥梁模型例子介绍了 SAP2000/Bridge 自动抗震设计特性。
地震烈度和抗震设计需求
2.1 概述 2.2 AASHTO 和 USGS 烈度图（Hazard Maps） 2.3 抗震设计需求 2.4 进行抗震设计 2.5 自动荷载模式 2.6 自动荷载工况
0-1
1-1 1-2 1-4 1-4 1-5 1-5 1-6 1-7 1-8 1-8 1-10 1-11 1-13 1-14 1-15 1-16 1-16 1-17
7-1
查看结果和创建报告
8.1 Design 01 – D/C Ratios
8-2
8.2 Design 02 – Bent Column Force Demand
8-2
8.3 Design 03 – Bent Column Idealized Moment Capacity 8-2
8.4 Design 04 – Bent Column Cracked Section Properties 8-3
集成化的通用结构分析与设计软件
SAP2000®
桥梁抗震设计
北京金土木软件技术有限公司
Computers and Structures, Inc. Berkeley, California, USA
北京市首体南路 9 号主语国际 2 号楼 中国建筑标准设计研究院 100048
Version 14 2009-06
8.5 Design 05 – Support Bearing Demands – Forces
8-3
8.6 Design 06 – Support Bearing Demand Displacements 8-4
8.7 Design 07 – Support Length Demands
8-4
8.8 建立报告
1.4.2 墩柱属性
墩柱定义使用菜单 定义>截面属性>框架截面 命令用截面设计器定义。纵 向钢筋和箍筋直径及数量定义如图 1-7。柱截面属性针对塑性铰定义部分 见第 5 步。
1-7
1.4.3 I 形梁属性
图 1-7 墩柱属性定义
I 形梁属性使用 inch 单位输入，如图 1-8 所示。
1-8
1.4.4 桩属性
图 1-3 桥平面 1-4
图 1-4 桥墩 BENT1 立面 1-5
1.3 桥轴线线形
模型包含三跨，每跨 60ft。布局线定义使用菜单 桥梁>布局线 命令，轴线 线形数据如图 1-5 所示。布局线为直线，无高程变化。实际布局线长度是 178.42ft。
图 1-5 3D 桥轴线线形数据
图 1-8 预制 I 形梁属性
桩定义为 14in 直径混凝土，有 6 根#9 竖向钢筋。外钢管弹性刚度乘以增 大系数 2.353，用桩截面属性增大系数指定。桩添加到桥模型为“等价悬 臂柱”，如图 1-9 并在后面 1.8 中描述。使用此方法，桩用一个梁单元代 替，等价刚度属性包含桩和周围的土。
1-9
2-1 2-1 2-3 2-6 2-7 2-7
第3步 第4步 第5步
第6步 第7步 第8步
恒载分析和开裂截面属性
3.1 概述
3-1
反应谱和需求位移
4.1 概述
4-1
4.2 反应谱荷载工况
4-1
4.3 反应谱荷载结果
4-4
确定塑性饺属性和指定塑性饺
5.1 概述
5-1
5.2 塑性饺长度
5-1
5.3 非线性铰属性
版权
计算机程序 SAP2000 及全部相关文档都是受专利法和版权法保护的产 品。全球范围的所有权属于 Computers and Structures，Inc.（SAP2000 中文 版版权同属于北京金土木软件技术有限公司）。如果没有 Computers and Structures, Inc. 和北京金土木软件技术有限公司的预先书面许可，未经许可 的程序使用或任何形式的文档复制一律禁止。
图 1-11 桥墩柱数据 点击 修改/显示柱数据 按钮，显示桥墩数据如图 1-12 所示，对每根桥柱 定义类型、位置、高度、角度、边界条件。
图 1-12 墩柱数据 1-11
模型一个重要特点是包含基础单元。尽管基础在每根柱柱底可以表示为 固定、铰支、弹簧支座，本模型中显式指定。注意当基础对象作为桥模 型的一部分时，桥柱不能约束，而是连接到基础单元。在桥墩柱数据对 话框，使用固定或铰支约束柱根将防止桥荷载传到基础。本模型中，在 每个方向都没有刚度的基础弹簧（BFSP1）用做支座数据。模拟基础并连 接到桥墩柱根后，将实现桥墩柱支座。基础弹簧数据如图 1-13 所示。
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本程序是实用且强大的结构设计工具。然而，使用者必须清 晰地理解程序在如下环节的基本假定：建模、分析和设计算法， 以及没有提及的方面。
5-3
5.4 非线性材料属性定义
5-6
5.4.1 混凝土非线性材料属性定义
5-6
5.4.2 钢非线性材料属性定义
5-8
5.5 塑性饺选项
5-9
能力位移分析
6.1 SDC B 和 C 的位移能力
6-2
6.2 SDC D 的位移能力
6-3
6.3 Pushover 结果
6-6
需求/能力比
7.1 D/C 比
图 1-9 桩属性
1.5 桥面截面
桥面截面为 38.833ft 宽，带有 5 根 I 形梁，如图 1-10 对话框所示。护栏和 垫层不添加到桥面结构定义中但使用附加恒载（SDEAD）施加到桥模型 中。
图 1-10 桥截面属性 1-10
1.6 桥墩数据
例子模型有三根墩柱，盖梁宽度 38.25ft。桥墩数据对话框如图 1-11，输 入柱数量和盖梁宽度。因为要指定多根柱，每根柱的位置、高度、约束 条件需要使用墩柱数据对话框指定，使用 修改/显示墩柱数据 按钮打开 对话框。
1-1
使用 SAP2000/Bridge™进行自动桥梁抗震设计八个步骤 1-2
第 1 步 建立桥梁模型
1.1 模型
本章描述使用 SAP2000/Bridge 建立桥梁结构抗震设计需求的第 1 步。假 定用户熟悉程序中关联桥梁对象。只有建模中涉及到的部分在本章介 绍。本手册中的 SAP2000/Bridge 模型包含在光盘中。 AASHTO Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design 中描述，这 个桥中抗震类别为 Type 1 – 下部结构延性、上部结构基本弹性设计。这 意味着设计中必须包含塑性铰。
图 1-13桥墩柱地基弹簧定义
1.7 桥对象定义
桥对象数据对话框用于定义位置和指定到桥台和支座的支座属性。桥模 型的地震反应取决于地震抵抗系统（ERS）。用户可以定义桥台和桥墩的 支座条件类型。ERS 取决于桥台和桥墩使用的支座类型，以及所使用的 支座属性。如果支座有限值自由度，将提供一个加载路径，作为桥梁 ERS 的一部分。桥台可以使用桥墩定义为支座（此特性本例中没有使 用）。
1-12
图 1-14 桥对象数据对话框 桥跨数据用于定义跨长度和桥墩位置百度文库使用 修改/显示 指定>桥跨横隔板 命令，相交横隔板也可以包含在桥模型中。本例中没有使用正交横隔 板。
1.7.1 桥台属性指定
桥台开始和结束指定使用桥对象桥台指定对话框定义，如图 1-15。如果 桥台斜交，桥台支承方向可以指定一个角。横隔板也可以添加到桥台。 通过在下部结构指定框选择‘桥墩属性（Bent Property）’，桥台可以使 用桥墩建模。选择后，有一个选项可以从已定义的桥墩属性列表中选择 相应的属性定义。
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1.4 框架截面属性定义
模型需要定义四个框架截面属性。模型中使用的四种框架单元构成一个 桩、盖梁、桥柱、预应力混凝土 I 形梁。每个单元截面属性定义在下面介 绍。
1.4.1 盖梁
盖梁使用菜单 定义>截面属性>框架截面 命令定义。使用添加新属性添加 下面的混凝土矩形： 1-6
图 1-6 3D 盖梁截面属性定义 材料使用 4000Psi。注意图中 1-6 中显示采用 inches 单位。
北京金土木软件技术有限公司版权所有©, 2003–2008. © Copyright Computers and Structures, Inc., 1978–2008. The CSI Logo® and SAP2000® are registered trademarks of Computers and Structures, Inc. Watch and Learn ™is a trademark of Computers and Structures, Inc. Windows is a registered trademark of Microsoft Corporation Adobe and Acrobat are registered trademarks of Adobe System Incorporated.
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前言 第1步
第2步
建立桥梁模型
1.1 模型 1.2 桥梁例子描述 1.3 桥轴线线形 1.4 框架截面属性定义
1.4.1 盖梁 1.4.2 墩柱属性 1.4.3 I 形梁属性 1.4.4 桩属性 1.5 桥面截面 1.6 桥墩数据 1.7 桥对象定义 1.7.1 桥台属性指定 1.7.2 桥台几何 1.7.3 桥墩属性指定 1.7.4 桥墩几何 1.8 桩基础等效 1.9 桥墩基础建模 1.10 质量源
图 1-1 例子模型 3D 视图
1.2 桥梁例子描述
桥梁例子为一三跨混凝土 T 形组合梁桥，具有以下特性： 桩： 14in 直径钢管混凝土桩。混凝土配镜采用 6 根#5 竖向钢筋，3 根#4 螺旋钢筋 3in 斜度。
1-3
桩帽：桥墩整体连接到混凝土桩帽上，每个桩帽用 9 根桩支承。桩帽尺 寸 13'-0''X13'-0''X4'-0'' 桥面：桥面由 5 根 3'-3'' 预制 I 形梁支承 8 1/2 in 厚桥面板、垫层（35psf） 组成。桥面板宽度 35'-10''，从板边到板边。 跨度：三跨 60'-0''。 桥台假定在两端纵向及横向是自由的。
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参考文献
前言
SAP2000/Bridge™ 已成为广泛认可和使用的桥梁结构分析与设计软件。 在过去的三十五年中，Computer and Structures，Inc 提出了一种革新的对 复杂结构的建模方式。对桥梁结构分析和设计最新的革新是自动抗震设 计 特 性 ， 包 含 在 SAP2000/Bridge™ 中 。 自 动 抗 震 设 计 使 用 AASHTO Guide Specification for LRFD Seismic Bridge Design，允许工程师定义特 定的抗震设计参数，并在设计中自动分析，应用到桥梁模型。 用户可以自动形成反应谱和 pushover 分析。进一步 SAP2000/Bridge 程序 确定需求和能力位移，并生成抗震系统（ERS）报告。按以下八个简单步 骤完成： 1. 建立桥梁模型 2. 评估地动危险和抗震设计需求 3. 荷载分析并评估截面开裂属性 4. 指定反应谱和需求位移 5. 确定并指定塑性铰 6. 能力位移分析 7. 需求/能力比 8. 输出结果和报告 每个步骤的详细解释在后面章节介绍。图中桥梁模型例子介绍了 SAP2000/Bridge 自动抗震设计特性。
地震烈度和抗震设计需求
2.1 概述 2.2 AASHTO 和 USGS 烈度图（Hazard Maps） 2.3 抗震设计需求 2.4 进行抗震设计 2.5 自动荷载模式 2.6 自动荷载工况
0-1
1-1 1-2 1-4 1-4 1-5 1-5 1-6 1-7 1-8 1-8 1-10 1-11 1-13 1-14 1-15 1-16 1-16 1-17
7-1
查看结果和创建报告
8.1 Design 01 – D/C Ratios
8-2
8.2 Design 02 – Bent Column Force Demand
8-2
8.3 Design 03 – Bent Column Idealized Moment Capacity 8-2
8.4 Design 04 – Bent Column Cracked Section Properties 8-3
集成化的通用结构分析与设计软件
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桥梁抗震设计
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Version 14 2009-06
8.5 Design 05 – Support Bearing Demands – Forces
8-3
8.6 Design 06 – Support Bearing Demand Displacements 8-4
8.7 Design 07 – Support Length Demands
8-4
8.8 建立报告
1.4.2 墩柱属性
墩柱定义使用菜单 定义>截面属性>框架截面 命令用截面设计器定义。纵 向钢筋和箍筋直径及数量定义如图 1-7。柱截面属性针对塑性铰定义部分 见第 5 步。
1-7
1.4.3 I 形梁属性
图 1-7 墩柱属性定义
I 形梁属性使用 inch 单位输入，如图 1-8 所示。
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1.4.4 桩属性