Midas Civil桥梁抗震详解(终稿)

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/TB02-01-2008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：一、桥梁场地和地基桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20081、桥梁场地概况：2、场地类别确定：土层平均剪切波速为：209.8m/s桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008a、确定土层平均剪切波速：一、桥梁场地和地基按此条规范确认为：11.5m。桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20082、场地类别确定：b、确定工程场地覆盖层厚度：一、桥梁场地和地基查得场地类别为Ⅱ类场地桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20082、场地类别确定：一、桥梁场地和地基桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20083、地基抗震验算：一、桥梁场地和地基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。桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20084、液化判别：一、桥梁场地和地基二、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=110.0m，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墩顶箱梁截面桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008二、桥梁构造、材料概况桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008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，由程序自动计算二、桥梁构造、材料概况桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008预应力钢束(φ15.2mm×31)截面面积:Au=4340mm2孔道直径:130mm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二、桥梁构造、材料概况桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008三、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/TB02-01-20082、确定抗震设防等级：在7度区，按8度构造措施设防三、基本参数确定桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008抗震设计总流程E1地震作用下抗震分析步骤桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20081、确定桥梁类型：确定为规则桥梁桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20082、确定分析方法：采用MM法。桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20083、E1地震反应谱的确定：a、确定重要性系数：得该桥在E1地震作用下重要性系数为，在E2地震作用下重要性系数为43.0iC3.1iCiC桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20083、E1地震反应谱的确定：b、确定场地系数0.1sCsC桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008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/TB02-01-2008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调整后为：sTg45.0gT桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008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1dC桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20083、E1地震反应谱的确定：f、生成反应谱桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20083、E1地震反应谱的确定：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。----参见规范6.3模型质量刚度阻尼边界条件桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008)()()()(tumtuctkutp4、空间动力分析模型的建立：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/TB02-01-2008----参见规范6.34、空间动力分析模型的建立：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2、钢桥阻尼比一般选择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：4、钢混叠合梁桥可使用介于0.02-0.05之间的阻尼比如：05.002.0桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008----参见规范6.34、空间动力分析模型的建立：04.0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。摩擦摆隔震支座、钢阻尼器、液体阻尼器：程序专门的模拟单元。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。桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008----参见规范6.34、空间动力分析模型的建立：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/TB02-01-2008----参见规范6.34、空间动力分析模型的建立：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/TB02-01-2008a、自振特性分析：SRSS法和CQC法：根据规范6.4.3，有SRSS法和CQC法以供选择。当结构振型分布密集，互有耦联时，推荐用CQC。b、振型组合方法的确定桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008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。c、地震作用分量组合的确定桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008桥台高4，台背宽10，侧宽3，土的容重为，土的内摩擦角为：根据规范5.5.2，土压力分布力，本例转化成集中力台背为：412。侧向为：124d、地震主动土压力mm3/20mkN43mkN/17.41kNmkN桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008一般冲刷线算起的水深为：5m。水的容重为：，根据规范5.5.3，地震动水压力为0.92kNe、地震动水压力3/10mkN桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008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/TB02-01-20085、强度验算：E2地震作用下抗震分析步骤MM桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20081、确定分析方法：采用MM法或NTH法。桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008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的取值不同，其他参数相同，得E2地震作用下反应谱如下。iC桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008一、选用实录地震波并进行适当调整a.midasCivil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；地震波的来源本例中主要选择实录地震波。桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008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/TB02-01-20083、设计加速度时程的确定（选用实录波）按反应谱面积控制先计算EPA、EPV，据此计算并比较调取实录地震波持时判断峰值判断是否否是是是否与设计反应谱分析结果比较,双指标控制1TgT选用是gT桥梁抗震培训JTG/TB02-01-2008否3、设计加速度时程的确定（选用实录波）一般用加速度幅值调整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。幅值的种类桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20083.1、幅值的调整3、设计加速度时程的确定（选用实录波）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/Civil2006桥梁抗震设计功能说明》，而我国《08细则》采用峰值加速度PGA。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3.1、幅值的调整有效加速度峰值桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20083、设计加速度时程的确定（选用实录波）以设计加速度反应谱最大值Smax除以放大系数（约2.25）得到。设计加速度峰值PGA的求法ACCCACCCSPGAdsidsi25.225.225.2maxE1地震时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值：21/6321.09.80.15110.43smACCCPGAdsiE2地震时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值：22/911.19.80.15113.1smACCCPGAdsi对于本例：桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20083.1、幅值的调整3、设计加速度时程的确定（选用实录波）调整加速度曲线maxmax/)()(AAtata式中：、分别是调整后的加速度曲线和峰值；、分别是原记录的加速度曲线和峰值；)(tamaxA)(tamaxA桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20083.1、幅值的调整3、设计加速度时程的确定（选用实录波）本例选择程序自带实录地震波：1940,ElCentroSite,270Deg进行调整桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20083.1、幅值的调整3、设计加速度时程的确定（选用实录波）打开工具－地震波数据生成器－Generate－EarthquakeResponseSpectra选择程序自带实录地震波：1940,ElCentroSite,270Deg加速度峰值PGA调整系数5464.03569.0911.13569.0ggPGA桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20083.1、幅值的调整3、设计加速度时程的确定（选用实录波）gT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：则可得到特征周期：其中：为有效峰值加速度为有效峰值速度。PSVwPSAEPAEPVwTg212EPAEPV对选定的实录地震波，首先求EPV、EPA桥梁抗震培训JTG/TB02-01-20083.2、确定实录波的特征周期3、设计加速度时程的确定（选用实录波）在midas程序中提供将地震波转换为各种长周期谱的功能（