結(jié)合新抗震規(guī)范實際橋梁設(shè)計詳解_圖文

1、新規(guī)范橋梁抗震設(shè)計詳解 北京邁達斯技術(shù)有限公司1 一、橋梁構(gòu)造、材料概況 3 一、橋梁構(gòu)造、材料概況 材料¾混凝土 主梁采用JTG04(RC規(guī)范的C50混凝土 橋墩采用JTG04(RC規(guī)范的C40混凝土 ¾鋼材 采用JTG04(S規(guī)范,在數(shù)據(jù)庫中選Strand1860荷載 ¾恒荷載自重,在程序中按自重輸入,由程序自動計算 4 一、橋梁構(gòu)造、材料概況 ¾預(yù)應(yīng)力鋼束(15.2 mm×31截面面積: Au = 4340 mm2孔道直徑:130mm 孔道直徑: 130 mm鋼筋松弛系數(shù)(開,選擇JTG04和0.3(低松弛 超張拉(開 預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強度

2、標(biāo)準(zhǔn)值(fpk:1860N/mm2預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù):0.25管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù):1.5e-006(1/mm錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值: 開始點:6mm結(jié)束點:6mm張拉力:抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值的75%,張拉控制應(yīng)力1395MPa 5 該橋位于某7度區(qū)二級公路上,水平向基本地震加速度值 二、橋梁場地概況 0.15g。按中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖查的場 地特征周期為:0.4s。經(jīng)現(xiàn)場勘察測得場地土質(zhì)和剪切波 速如下: 6 三、基本參數(shù)確定¾1、判別橋梁類型: 7二級公路大橋,故該橋為B類橋梁。 三、基本參數(shù)確定¾2、確定設(shè)防烈度: 8在7度區(qū),按8度

3、設(shè)防 四、場地 四、場地類別 類別確定 確定¾3、確定土層平均剪切波速: 9土層平均剪切波速為:209.8m/s 四、場地 四、場地類別 類別確定 確定¾4、確定工程場地覆蓋層厚度: 按此條規(guī)范確認為:11.5m。 10 四、場地 四、場地類別 類別確定 確定¾5、確定場地類別: 11查得場地類別為類場地 五、液化判別¾6、根據(jù)土質(zhì)判斷是否需要抗液化措施: 判別地基不液化,不需進行抗液化措施。 12 E1地震作用下抗震分析步驟 震作震 析步 13 ¾7、確定橋梁類型: 14確定為規(guī)則橋梁 ¾8、確定分析方法: 15采用MM法。 E1E

4、1地震反應(yīng)譜的確定 地震反應(yīng)譜的確定 16 E1E1地震反應(yīng)譜的確定 地震反應(yīng)譜的確定¾9、確定重要性系數(shù) : i C 得該橋在E1地震作用下重要性系數(shù)為=,在E2地震作用下重要性系數(shù)為 43. 0i C 3. 1=i C E1E1地震反應(yīng)譜的確定 地震反應(yīng)譜的確定¾10、根據(jù)基本烈度(非設(shè)防烈度確定場地系數(shù) s C 0 . 1=C 18 E1E1地震反應(yīng)譜的確定 地震反應(yīng)譜的確定¾11、確定設(shè)計基本地震動加速度峰值A(chǔ): 在設(shè)防烈度8度區(qū),A值取為0.3g 19 E1E1地震反應(yīng)譜的確定 地震反應(yīng)譜的確定¾12、調(diào)整設(shè)計加速度反應(yīng)譜特征周期 g T =2

5、0調(diào)整后為 :sT g 4. 0 E1E1地震反應(yīng)譜的確定 地震反應(yīng)譜的確定¾13、對阻尼比為0.05的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜進行修正 阻尼比為:0.05,計算阻 尼調(diào)整系數(shù)得 1 =C 21d E1E1地震反應(yīng)譜的確定 地震反應(yīng)譜的確定¾14、生成反應(yīng)譜 22 空間 空間動力分析模型的建立 動力分析模型的建立 與靜力分析模型的區(qū)別:不在精細地模擬,而重點是要 真實、準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)質(zhì)量、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件剛度、結(jié)構(gòu)阻 尼及邊界條件。 質(zhì)量剛度 模 型 阻尼 23邊界條件 空間動力分析模型的建立質(zhì)量:¾1、將建立的模型進行質(zhì)量轉(zhuǎn)換。集中質(zhì)量法:一般梁橋選擇,計算省時,不能考慮扭轉(zhuǎn)振型。

6、一致質(zhì)量法:通用,耗時,可以考慮扭轉(zhuǎn)振型。路燈質(zhì)量轉(zhuǎn)換¾2、將二期等反映鋪裝的荷載轉(zhuǎn)換成質(zhì)量。¾3、對于沒用荷載表示的附屬構(gòu)件,如路燈等,可在節(jié)點上施加相應(yīng)的質(zhì)量塊。 24 空間動力分析模型的建立剛度:¾構(gòu)件剛度在地震來往復(fù)作用下一般會降低,理論上應(yīng)使用 各個構(gòu)件的相對動剛度,但選擇靜剛度滿足工程要求。 阻尼:一般使用阻尼比 來反應(yīng)整個橋梁的全部阻尼。 ¾1、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁橋阻尼比一般選擇 =¾2、鋼橋阻尼比一般選擇 05. 002. 0=¾3、鋼混結(jié)合梁橋分別定義鋼構(gòu)件組組阻尼比 、混凝土構(gòu)件組 組阻尼比 ,程序計算

7、各階振型阻尼比:¾4、鋼混疊合梁橋可使用介于0.02-0.05之間的阻尼比如:0.0425 空間 空間動力分析模型的建立 動力分析模型的建立邊界條件:各個連接構(gòu)件(支座、伸縮縫及地基剛度的正確模擬。¾支座:9普通板式橡膠支座:彈性連接輸入剛度。 9固定盆式支座:主從約束或彈性連接。 9活動盆式支座:理想彈塑性連接單元。 9滑板支座:雙線性連接單元。9摩擦擺隔震支座、鋼阻尼器、液體阻尼器:程序?qū)ｉT的模擬單元 。26 空間 空間動力分析模型的建立 動力分析模型的建立¾地基剛度的模擬:9在墩低加上彈簧支承,算出各個方向上的彈簧剛度。 9真實模擬樁基礎(chǔ),利用土彈簧準(zhǔn)確模擬

8、土對樁的水平側(cè) 向力、豎向摩阻力。一般可用表征土介質(zhì)彈性的“M”法 。27 自振特性分析 ¾橋梁參與組合計算的振型階數(shù)的確定 9兩種方法確定結(jié)構(gòu)自振特性:特征值求解和利茲向量求 解。 28 振型組合方法的確定 ¾SRSS法和CQC法 : QC法以供選擇。 當(dāng)結(jié)構(gòu)振型分布密集,互有耦聯(lián)時,推薦用CQC。 29 地震作用分量組合的確定 30 地震主動土壓力 橋臺高4 ,臺背寬10 ,側(cè)寬3 ,土的容重為 ,土的內(nèi)摩擦角為:m m3/20mkN o43=mmkN /17.41kN kN 31 一般沖刷線算起的水深為:5m。地震動水壓力水的容重為:,32強度驗算 按現(xiàn)行的公路橋涵設(shè)

9、計規(guī)范相應(yīng)的規(guī)范驗算橋墩的抗 彎強度33 E2地震作用下抗震分析步驟 震作震 析步 34 ¾1、確定分析方法: 35采用MM法或NTH法。 ¾2、E2反應(yīng)譜的確定MM MM法 法步驟與E1反應(yīng)譜的確定相同,但需注意 C系數(shù) 的取值不同,其他參數(shù)相同,得E2地震作用下反應(yīng)譜如下。 i 36 ¾3、空間模型建立及荷載施加MM MM法 法與E1地震作用下的分析步驟相同9空間動力分析模型的建立(延性構(gòu)件抗彎剛度 需做相應(yīng)折減9自振特性分析9振型組合方法的確定9地震作用分量組合的確定地震主動土壓力地震動水壓力37 ¾4、強度驗算MM MM法 法按現(xiàn)行的公路橋涵設(shè)計

10、規(guī)范相應(yīng)的規(guī)范驗算橋墩的抗彎強度,但 與E1的強度驗算不完全相同,與加州交通部(CALTRANS規(guī)范一致。38 ¾4、強度驗算MM MM法 法理論方法求解利用規(guī)范公式I 求延性構(gòu)件的有效 截面抗彎剛度 effI CIVIL程序計算 查附錄A得到 eff I 通過軸壓比、縱 筋配筋率查附錄39 ¾4.1、理論方法求解 、 MM MM法 法 y M y1、確定 曲線 條帶法(纖維模型、將材料的應(yīng)力-應(yīng)變 M 關(guān)系曲線轉(zhuǎn)換成截面內(nèi)力-變形關(guān)系曲線 基本假定: (1平截面假定;(2剪切應(yīng)變的影響忽略 不計;(3鋼筋與混凝土之間無滑移現(xiàn)象 一般采用逐級加變形的方法求 曲線。 2、根據(jù)

11、 M 曲線確定屈服彎矩 、屈服曲率 一般采用幾何作圖法(包括等能量法、通 用屈服彎矩法等將確定的 曲線近視簡 M M 化為雙折線型或三折線型骨架模型,規(guī)范 ¾4.2、civil程序計算 、MM MM法 法y M y 1、用動力彈塑性模塊中的纖維模型來求解屈服彎矩 。 (1混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線需按照保護層混凝土和約束混凝土的 y M本構(gòu)關(guān)系分別確定。(2程序會按照ACI或ACJ規(guī)范自動計算 曲線并轉(zhuǎn)換成三折線 骨架模型得到屈服彎矩 、各折線的折減率等。M y M 2、用靜力彈塑性模塊中的鉸屬性來得到屈服彎矩 。y M i對截面進行配筋設(shè)計后,將程序中美國聯(lián)邦緊急 管理廳出版的房屋抗震

12、加固指南FEMA定義的基本 鉸屬性,分配給定義好的單元,自動計算屈服面特性 兩種 y M y M 值,得到截面屈服彎矩 。ii通過pushover分析得到鉸的基本屬性,計算截面 屈服彎矩 。方法 41 MM MM法 法 ¾4.2、pushover分析方法 42 ¾i、根據(jù)鉸的特性值橢圓內(nèi)插計算 MM MM法 法 y M 43mkN M y =3398 ¾ii、利用pushover分析計算 MM MM法 法 y M 由程序的pushover圖形結(jié)果 44m kN M y =3376得 ¾5、變形驗算MM MM法 法曲率延性系數(shù)驗算的變化形式位移延性系數(shù)驗算的變化形式46 ¾5、變形驗算MM MM法 法47 ¾6、變形驗算MM MM法 法計算E2作用下墩頂雙向?qū)嶋H位移計算得墩頂縱向水平位移 0. 1=c cmd 16=4