哈工大抗震設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)30分分- Magnitude : ML=6.7- 人員傷亡人員傷亡 : 57名死亡名死亡- 受災(zāi)人數(shù)受災(zāi)人數(shù) : 約約20,000名名 - 財(cái)產(chǎn)

2、損失財(cái)產(chǎn)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(diǎn)點(diǎn)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(zāi)人數(shù)受災(zāi)人數(shù) : 約約32,000名名- 財(cái)產(chǎn)損失財(cái)產(chǎn)損失 : 9兆兆9,630億日元億日元Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd. 臺(tái)灣灣地震地震 1999年年9月月21日日 01點(diǎn)點(diǎn)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(zāi)人數(shù)受災(zāi)人數(shù) : 約約2,500,000名名- 財(cái)產(chǎn)損失財(cái)產(chǎn)損失 : 92億億美元美元Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.公路橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范公路橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范1999年開始年開始修訂，修訂，2008年報(bào)批年報(bào)批城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范1998年開始年開始編制編制 新規(guī)范進(jìn)展新規(guī)范進(jìn)展鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范2006-12-01實(shí)施公路橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范Copyright 2000-2007MIDAS Information Tec

4、hnology Co., Ltd.結(jié)構(gòu)動(dòng)力結(jié)構(gòu)動(dòng)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(yīng)譜是單自由度彈性體系在給定的地震作反應(yīng)譜是單自由度彈性體系在給定的地震作用下，某個(gè)最大反應(yīng)量（位移、速度、加速用下，某個(gè)最大反應(yīng)量（位移、速度、加速度）與體系自振周期的關(guān)系曲線。度）與體系自振周期的關(guān)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(yīng)假定位移反應(yīng)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(xiàn)行公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（現(xiàn)行公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 004-89）已經(jīng)很落后）已經(jīng)很落后 單一水準(zhǔn)強(qiáng)度抗震設(shè)計(jì)單一水準(zhǔn)強(qiáng)度抗震設(shè)計(jì) 地震作用強(qiáng)度地震作用強(qiáng)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(shè)防標(biāo)準(zhǔn)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)兩水準(zhǔn)兩水準(zhǔn)設(shè)防，設(shè)防，兩階段兩階段設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

6、 地震作用強(qiáng)度地震作用強(qiáng)度地震動(dòng)參數(shù)地震動(dòng)參數(shù) 延性和位移延性和位移設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)程分析法時(shí)程分析法 能力保護(hù)設(shè)計(jì)能力保護(hù)設(shè)計(jì) 特殊橋梁抗震設(shè)計(jì)特殊橋梁抗震設(shè)計(jì) 橋梁橋梁減隔震減隔震設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 合理的抗震構(gòu)造合理的抗震構(gòu)造Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.抗震設(shè)防目標(biāo)抗震設(shè)防目標(biāo)E1地震作用下，各類橋梁不受損壞或不需修復(fù)可繼續(xù)使用；地震作用下，各類橋梁不受損壞或不需修復(fù)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(fù)可繼續(xù)使用，類橋梁不受損壞或不需修復(fù)可繼續(xù)使用， B、C類橋梁不致倒塌或產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)構(gòu)損傷

7、，經(jīng)修復(fù)后可繼續(xù)使類橋梁不致倒塌或產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)構(gòu)損傷，經(jīng)修復(fù)后可繼續(xù)使用。用?？拐鹪O(shè)防目標(biāo)：抗震設(shè)防目標(biāo)：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(shè)計(jì)；抗震設(shè)計(jì)；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(shè)計(jì)，采用抗震設(shè)計(jì)，采用延性延性抗震設(shè)計(jì)方法，抗震設(shè)計(jì)方法， 并并引入能力保護(hù)設(shè)計(jì)原則。引入能力保護(hù)設(shè)計(jì)原則。兩個(gè)階段抗震設(shè)計(jì)：兩個(gè)階段抗震設(shè)計(jì)：抗震設(shè)防烈度為抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的公路橋梁，須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。度及以上地區(qū)的公路橋梁，須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology

8、Co., Ltd.地震動(dòng)加速度值地震動(dòng)加速度值表表3.2.2 抗震設(shè)防烈度和水平設(shè)計(jì)基本地震加速度值抗震設(shè)防烈度和水平設(shè)計(jì)基本地震加速度值A(chǔ)抗震設(shè)防烈度抗震設(shè)防烈度6789設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)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(jí)橋梁抗震等級(jí)A類橋梁是指單跨跨徑超過(guò)類橋梁是指單跨跨徑超過(guò)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(jí)公路上的橋梁及二級(jí)公路上的大橋、類以外的高速公路和一級(jí)公路上

9、的橋梁及二級(jí)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(jí)公路上的中橋、小橋。類橋梁是指位于三、四級(jí)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(jí)各類公路橋梁抗震措施等級(jí)Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.抗震重要性系數(shù)抗震重要性系數(shù)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(shù)各類橋梁的抗震重要性系數(shù)新規(guī)范：橋梁的抗震重要性系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)和地震作用有關(guān)新規(guī)范：橋梁的抗震重要性系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)和地震作用有關(guān)舊規(guī)范：橋梁重要性系數(shù)僅與橋梁結(jié)構(gòu)有關(guān)舊規(guī)范：橋梁重要性系數(shù)僅與橋梁結(jié)構(gòu)有關(guān)Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.抗震重要性系數(shù)抗震重要性系數(shù)新規(guī)范在新規(guī)范在E2地震作用下的橋梁重要性系數(shù)相當(dāng)于舊規(guī)范的重要性系數(shù)地震作用下的橋梁重要性系數(shù)相當(dāng)于舊規(guī)范

11、的重要性系數(shù)新規(guī)范在新規(guī)范在E1地震作用下的橋梁重要性系數(shù)相當(dāng)于舊規(guī)范的重要性系數(shù)與綜地震作用下的橋梁重要性系數(shù)相當(dāng)于舊規(guī)范的重要性系數(shù)與綜合影響系數(shù)的乘積合影響系數(shù)的乘積新規(guī)范取消了綜合影響系數(shù)的概念新規(guī)范取消了綜合影響系數(shù)的概念舊規(guī)范的綜合影響系數(shù)：舊規(guī)范的綜合影響系數(shù)：Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.地震動(dòng)作用地震動(dòng)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(yīng)應(yīng)分別沿相鄰橋墩連線方向和垂直于連線水平方向進(jìn)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(jìn)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(shè)防烈度為設(shè)防烈度為8度和度和9度時(shí)的拱式結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)懸臂橋梁結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)，度時(shí)的拱式結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)懸臂橋梁結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)，應(yīng)應(yīng)同時(shí)考慮同時(shí)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(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜、設(shè)計(jì)地震動(dòng)時(shí)程和設(shè)計(jì)地震動(dòng)地震作用可以用設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜、設(shè)計(jì)地震動(dòng)時(shí)程和設(shè)計(jì)地震動(dòng)功率譜表達(dá)。功率譜表達(dá)。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.設(shè)計(jì)加

13、速度反應(yīng)譜設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜10T(s)0.1Tg0SmaxS水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜水平設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜ACCCSdsi25. 2max式中，式中，Ci為重要性系數(shù)，為重要性系數(shù)，Cs為場(chǎng)地系數(shù)，為場(chǎng)地系數(shù)，Cd為阻尼調(diào)整系數(shù)，為阻尼調(diào)整系數(shù)，A為設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)加速度峰值。為設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)加速度峰值。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.橋梁抗震設(shè)計(jì)流程橋梁抗震設(shè)計(jì)流程為了實(shí)現(xiàn)兩級(jí)抗震設(shè)防原則，橋梁抗震設(shè)計(jì)流程：為了實(shí)現(xiàn)兩級(jí)抗震設(shè)防原則，橋梁抗震設(shè)計(jì)流程：n 確定地震中預(yù)期的確定地震中預(yù)期的延性構(gòu)件延性構(gòu)件和和能力保護(hù)構(gòu)件

14、能力保護(hù)構(gòu)件，選擇地震中延性構(gòu)件潛，選擇地震中延性構(gòu)件潛在的在的塑性鉸塑性鉸位置；位置；n 進(jìn)行多遇地震、設(shè)計(jì)烈度地震作用下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析。進(jìn)行多遇地震、設(shè)計(jì)烈度地震作用下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析。n多遇地震多遇地震反應(yīng)譜方法反應(yīng)譜方法n設(shè)計(jì)烈度地震設(shè)計(jì)烈度地震時(shí)程分析方法；時(shí)程分析方法；n 進(jìn)行多遇地震作用下進(jìn)行多遇地震作用下墩柱強(qiáng)度檢算墩柱強(qiáng)度檢算；設(shè)計(jì)烈度地震作用下橋梁上部結(jié)；設(shè)計(jì)烈度地震作用下橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)件檢算連接構(gòu)件檢算；n 根據(jù)能力保護(hù)原則進(jìn)行根據(jù)能力保護(hù)原則進(jìn)行能力保護(hù)構(gòu)件設(shè)計(jì)能力保護(hù)構(gòu)件設(shè)計(jì)，以確保在地震作用下能力，以確保在地震作用下能力保護(hù)構(gòu)件處于彈

15、性范圍內(nèi)；保護(hù)構(gòu)件處于彈性范圍內(nèi)；n 抗震構(gòu)造細(xì)部設(shè)計(jì)?？拐饦?gòu)造細(xì)部設(shè)計(jì)。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(dòng)力法：反應(yīng)譜分析方法，單模態(tài)、多模態(tài)動(dòng)力法：反應(yīng)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(dòng)力時(shí)程法（線彈性時(shí)程分析，非線性時(shí)程分析）動(dòng)力時(shí)程法（線彈性時(shí)程分析，非線性時(shí)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(shí)程計(jì)算方法：代表線性和非線性時(shí)程計(jì)算方法 SM：?jiǎn)文B(tài)反應(yīng)譜和功率譜方法：?jiǎn)文B(tài)反應(yīng)譜和功率譜方法 MM：多模態(tài)反應(yīng)譜和功率譜方法：多模態(tài)反應(yīng)譜和功率譜方法表表6.1.4 橋梁抗震分析可采用的計(jì)算方法橋梁抗震分析可采用的計(jì)算方法Copyright 2000-2007MIDAS In

17、formation Technology Co., Ltd.橋梁動(dòng)力分析模型橋梁動(dòng)力分析模型公路橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（公路橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（報(bào)批稿報(bào)批稿）6.3節(jié)節(jié)n 首先建立首先建立橋梁結(jié)構(gòu)的空間動(dòng)力計(jì)算模型橋梁結(jié)構(gòu)的空間動(dòng)力計(jì)算模型n 反映質(zhì)量、阻尼、剛度的分布與性質(zhì)反映質(zhì)量、阻尼、剛度的分布與性質(zhì) 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(jié)構(gòu)的阻尼比可取為混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比可取為0.05，鋼結(jié)構(gòu)的可取為，鋼結(jié)構(gòu)的可取為0.02 應(yīng)考慮相鄰結(jié)構(gòu)和邊界條件的影響。應(yīng)考慮相鄰結(jié)構(gòu)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(yīng)采用總體空間模型小震應(yīng)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(shí)程分析時(shí)采用的單元特性（支座連接、墩柱）非線性時(shí)程分析時(shí)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(shè)計(jì)規(guī)范（公路橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（報(bào)批稿報(bào)批稿）6.3.6條，進(jìn)行非線性時(shí)程分條，進(jìn)行非線性時(shí)程分析時(shí)，墩柱應(yīng)采用析時(shí)，墩柱應(yīng)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(jù)抗震設(shè)。根據(jù)抗震設(shè)防原則，防原則，E2地震作用下，允許結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性，發(fā)生損傷，因此需地震作用下，允許結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性，發(fā)生損傷，因此需要進(jìn)行動(dòng)力彈塑性分析。要進(jìn)行動(dòng)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(lái)表示，也可采用非線性梁柱纖維單元模擬。的屈服面來(lái)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(shè)計(jì)規(guī)范（公路橋梁