哈工大抗震設計課件(全)

1、Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.新舊公路橋梁抗震規(guī)范比較新舊公路橋梁抗震規(guī)范比較Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.加洲北嶺加洲北嶺地震地震 1994年年1月月17日日 04時時30分分- Magnitude : ML=6.7- 人員傷亡人員傷亡 : 57名死亡名死亡- 受災人數受災人數 : 約約20,000名名 - 財產

2、損失財產損失 : 400億美元億美元Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd. 神戶神戶地震地震 1995年年1月月17日日 05點點46分分- Magnitude : ML=7.2- 人員傷亡人員傷亡 : 5,373名死亡名死亡- 受災人數受災人數 : 約約32,000名名- 財產損失財產損失 : 9兆兆9,630億日元億日元Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd. 臺灣灣地震地震 1999年年9月月21日日 01點點47分分- Magnitude

3、 : ML=7.6- 人員傷亡人員傷亡 : 2,329名死亡名死亡- 受災人數受災人數 : 約約2,500,000名名- 財產損失財產損失 : 92億億美元美元Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.公路橋梁抗震設計規(guī)范公路橋梁抗震設計規(guī)范1999年開始年開始修訂，修訂，2008年報批年報批城市橋梁抗震設計規(guī)范城市橋梁抗震設計規(guī)范1998年開始年開始編制編制 新規(guī)范進展新規(guī)范進展鐵路工程抗震設計規(guī)范2006-12-01實施公路橋梁抗震設計規(guī)范Copyright 2000-2007MIDAS Information Tec

4、hnology Co., Ltd.結構動力結構動力慣性力慣性力kufS ucfDumfI 阻尼力阻尼力 彈性力彈性力 )()()()(tumtuctkutp )(tumg Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.反應譜是單自由度彈性體系在給定的地震作反應譜是單自由度彈性體系在給定的地震作用下，某個最大反應量（位移、速度、加速用下，某個最大反應量（位移、速度、加速度）與體系自振周期的關系曲線。度）與體系自振周期的關系曲線。單自由度彈性體系單自由度彈性體系 周期周期T假定地震輸入假定地震輸入假定位移反應假定位移反應最大值最大

5、值Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.位移譜位移譜速度譜速度譜加速度譜加速度譜Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd. 新舊規(guī)范比較新舊規(guī)范比較n 現行公路工程抗震設計規(guī)范（現行公路工程抗震設計規(guī)范（JTJ 004-89）已經很落后）已經很落后 單一水準強度抗震設計單一水準強度抗震設計 地震作用強度地震作用強度烈度烈度 地震力方面地震力方面n 新規(guī)范的發(fā)展方向新規(guī)范的發(fā)展方向 抗震設防標準抗震設防標準兩水準兩水準設防，設防，兩階段兩階段設計設計

6、 地震作用強度地震作用強度地震動參數地震動參數 延性和位移延性和位移設計設計時程分析法時程分析法 能力保護設計能力保護設計 特殊橋梁抗震設計特殊橋梁抗震設計 橋梁橋梁減隔震減隔震設計設計 合理的抗震構造合理的抗震構造Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.抗震設防目標抗震設防目標E1地震作用下，各類橋梁不受損壞或不需修復可繼續(xù)使用；地震作用下，各類橋梁不受損壞或不需修復可繼續(xù)使用；E2地震作用下，地震作用下，A類橋梁不受損壞或不需修復可繼續(xù)使用，類橋梁不受損壞或不需修復可繼續(xù)使用， B、C類橋梁不致倒塌或產生嚴重結構損傷

7、，經修復后可繼續(xù)使類橋梁不致倒塌或產生嚴重結構損傷，經修復后可繼續(xù)使用。用?？拐鹪O防目標：抗震設防目標：第一階段：第一階段： E1地震作用下的地震作用下的彈性彈性抗震設計；抗震設計；第二階段：第二階段： E2地震作用下的地震作用下的彈塑性彈塑性抗震設計，采用抗震設計，采用延性延性抗震設計方法，抗震設計方法， 并并引入能力保護設計原則。引入能力保護設計原則。兩個階段抗震設計：兩個階段抗震設計：抗震設防烈度為抗震設防烈度為6度及以上地區(qū)的公路橋梁，須進行抗震設計。度及以上地區(qū)的公路橋梁，須進行抗震設計。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology

8、Co., Ltd.地震動加速度值地震動加速度值表表3.2.2 抗震設防烈度和水平設計基本地震加速度值抗震設防烈度和水平設計基本地震加速度值A抗震設防烈度抗震設防烈度6789設計基本地震動設計基本地震動加速度值加速度值0.05g0.10（0.15）g0.20（0.3）g0.40gCopyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.橋梁抗震等級橋梁抗震等級A類橋梁是指單跨跨徑超過類橋梁是指單跨跨徑超過150m的特大橋；的特大橋；B類橋梁是指除類橋梁是指除A類以外的高速公路和一級公路上的橋梁及二級公路上的大橋、類以外的高速公路和一級公路上

9、的橋梁及二級公路上的大橋、特大橋等；特大橋等；C類橋梁是指除類橋梁是指除A、B、D類以外的公路橋梁；類以外的公路橋梁；D類橋梁是指位于三、四級公路上的中橋、小橋。類橋梁是指位于三、四級公路上的中橋、小橋。 地震基本烈度地震基本烈度橋梁分類橋梁分類67890.050.10.150.20.30.4A7899更高，專門研究更高，專門研究B78899=9C677889D677889表表3.1.2-1 各類公路橋梁抗震措施等級各類公路橋梁抗震措施等級Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.抗震重要性系數抗震重要性系數橋梁類別橋梁類

10、別E1地震地震E2地震地震A1.01.7B0.43(0.5)1.3(1.7)C0.341.0D0.23表表3.1.2-2 各類橋梁的抗震重要性系數各類橋梁的抗震重要性系數新規(guī)范：橋梁的抗震重要性系數與橋梁結構和地震作用有關新規(guī)范：橋梁的抗震重要性系數與橋梁結構和地震作用有關舊規(guī)范：橋梁重要性系數僅與橋梁結構有關舊規(guī)范：橋梁重要性系數僅與橋梁結構有關Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.抗震重要性系數抗震重要性系數新規(guī)范在新規(guī)范在E2地震作用下的橋梁重要性系數相當于舊規(guī)范的重要性系數地震作用下的橋梁重要性系數相當于舊規(guī)范

11、的重要性系數新規(guī)范在新規(guī)范在E1地震作用下的橋梁重要性系數相當于舊規(guī)范的重要性系數與綜地震作用下的橋梁重要性系數相當于舊規(guī)范的重要性系數與綜合影響系數的乘積合影響系數的乘積新規(guī)范取消了綜合影響系數的概念新規(guī)范取消了綜合影響系數的概念舊規(guī)范的綜合影響系數：舊規(guī)范的綜合影響系數：Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.地震動作用地震動作用n 直線橋可分別考慮順橋向和橫橋向的地震作用。直線橋可分別考慮順橋向和橫橋向的地震作用。n 曲線橋曲線橋應應分別沿相鄰橋墩連線方向和垂直于連線水平方向進行多方分別沿相鄰橋墩連線方向和垂直于連

12、線水平方向進行多方向地震輸入，以確定向地震輸入，以確定最不利地震水平輸入方向最不利地震水平輸入方向。n 設防烈度為設防烈度為8度和度和9度時的拱式結構、長懸臂橋梁結構和大跨度結構，度時的拱式結構、長懸臂橋梁結構和大跨度結構，應應同時考慮同時考慮豎向地震豎向地震作用。作用。n 地震作用分量組合。（地震作用分量組合。（1+0.3+0.3）n 地震作用可以用設計加速度反應譜、設計地震動時程和設計地震動地震作用可以用設計加速度反應譜、設計地震動時程和設計地震動功率譜表達。功率譜表達。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.設計加

13、速度反應譜設計加速度反應譜10T(s)0.1Tg0SmaxS水平設計加速度反應譜水平設計加速度反應譜ACCCSdsi25. 2max式中，式中，Ci為重要性系數，為重要性系數，Cs為場地系數，為場地系數，Cd為阻尼調整系數，為阻尼調整系數，A為設計基本地震動加速度峰值。為設計基本地震動加速度峰值。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.橋梁抗震設計流程橋梁抗震設計流程為了實現兩級抗震設防原則，橋梁抗震設計流程：為了實現兩級抗震設防原則，橋梁抗震設計流程：n 確定地震中預期的確定地震中預期的延性構件延性構件和和能力保護構件

14、能力保護構件，選擇地震中延性構件潛，選擇地震中延性構件潛在的在的塑性鉸塑性鉸位置；位置；n 進行多遇地震、設計烈度地震作用下結構地震反應分析。進行多遇地震、設計烈度地震作用下結構地震反應分析。n多遇地震多遇地震反應譜方法反應譜方法n設計烈度地震設計烈度地震時程分析方法；時程分析方法；n 進行多遇地震作用下進行多遇地震作用下墩柱強度檢算墩柱強度檢算；設計烈度地震作用下橋梁上部結；設計烈度地震作用下橋梁上部結構和下部結構的構和下部結構的連接構件檢算連接構件檢算；n 根據能力保護原則進行根據能力保護原則進行能力保護構件設計能力保護構件設計，以確保在地震作用下能力，以確保在地震作用下能力保護構件處于彈

15、性范圍內；保護構件處于彈性范圍內；n 抗震構造細部設計?？拐饦嬙旒毑吭O計。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.n 靜力法：等效靜力法，靜力法：等效靜力法， 非線性靜力法，靜力彈塑性分析，又叫非線性靜力法，靜力彈塑性分析，又叫Pushover分析分析n 動力法：反應譜分析方法，單模態(tài)、多模態(tài)動力法：反應譜分析方法，單模態(tài)、多模態(tài) 功率譜法，單模態(tài)、多模態(tài)功率譜法，單模態(tài)、多模態(tài) 動力時程法（線彈性時程分析，非線性時程分析）動力時程法（線彈性時程分析，非線性時程分析） GFCopyright 2000-2007MIDAS

16、 Information Technology Co., Ltd.橋梁抗震分析方法橋梁抗震分析方法地震作用地震作用B類類C類類D類類規(guī)則規(guī)則非規(guī)則非規(guī)則規(guī)則規(guī)則非規(guī)則非規(guī)則規(guī)則規(guī)則非規(guī)則非規(guī)則E1SM/MMMM/THSM/MMMM/THSM/MMMME2SM/MMTHSM/MMTH表中：表中：TH：代表線性和非線性時程計算方法：代表線性和非線性時程計算方法 SM：單模態(tài)反應譜和功率譜方法：單模態(tài)反應譜和功率譜方法 MM：多模態(tài)反應譜和功率譜方法：多模態(tài)反應譜和功率譜方法表表6.1.4 橋梁抗震分析可采用的計算方法橋梁抗震分析可采用的計算方法Copyright 2000-2007MIDAS In

17、formation Technology Co., Ltd.橋梁動力分析模型橋梁動力分析模型公路橋梁抗震設計規(guī)范（公路橋梁抗震設計規(guī)范（報批稿報批稿）6.3節(jié)節(jié)n 首先建立首先建立橋梁結構的空間動力計算模型橋梁結構的空間動力計算模型n 反映質量、阻尼、剛度的分布與性質反映質量、阻尼、剛度的分布與性質 梁、墩柱（空間桿系單元）、支座（連接單元）梁、墩柱（空間桿系單元）、支座（連接單元） 混凝土結構的阻尼比可取為混凝土結構的阻尼比可取為0.05，鋼結構的可取為，鋼結構的可取為0.02 應考慮相鄰結構和邊界條件的影響。應考慮相鄰結構和邊界條件的影響。n 小震與中震下采用的模型小震與中震下采用的模型

18、小震應采用總體空間模型小震應采用總體空間模型 中震可采用局部空間模型中震可采用局部空間模型n非線性時程分析時采用的單元特性（支座連接、墩柱）非線性時程分析時采用的單元特性（支座連接、墩柱）Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.其他其他n公路橋梁抗震設計規(guī)范（公路橋梁抗震設計規(guī)范（報批稿報批稿）6.3.6條，進行非線性時程分條，進行非線性時程分析時，墩柱應采用析時，墩柱應采用鋼筋混凝土彈塑性空間梁柱單元鋼筋混凝土彈塑性空間梁柱單元。根據抗震設。根據抗震設防原則，防原則，E2地震作用下，允許結構出現塑性，發(fā)生損傷，因此需地震作用下，允許結構出現塑性，發(fā)生損傷，因此需要進行動力彈塑性分析。要進行動力彈塑性分析。梁柱單元的彈塑性可以采用梁柱單元的彈塑性可以采用 Bresler建議建議的屈服面來表示，也可采用非線性梁柱纖維單元模擬。的屈服面來表示，也可采用非線性梁柱纖維單元模擬。n公路橋梁抗震設計規(guī)范（公路橋梁