[PPT]新規(guī)范橋梁抗震設(shè)計(jì)詳解

1、新規(guī)范橋梁抗震設(shè)計(jì)詳解 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008 該橋位于某7度區(qū)二級(jí)公路上，水平向基本地震加速度值 0.15g。按中國(guó)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖查的場(chǎng)地特征周期為：0.45s。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察測(cè)得場(chǎng)地土質(zhì)和剪切波速如下：一、橋梁場(chǎng)地和地基 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20081、橋梁場(chǎng)地概況：2、場(chǎng)地類別確定：土層平均剪切波速為：209.8m/s 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008a、確定土層平均剪切波速：一、橋梁場(chǎng)地和地基按此條規(guī)范確認(rèn)為：11.5m。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20082、場(chǎng)

2、地類別確定：b、確定工程場(chǎng)地覆蓋層厚度：一、橋梁場(chǎng)地和地基查得場(chǎng)地類別為類場(chǎng)地 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20082、場(chǎng)地類別確定：一、橋梁場(chǎng)地和地基 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、地基抗震驗(yàn)算：一、橋梁場(chǎng)地和地基根據(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(jìn)行抗液化措施。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20084、液化判別：一、橋梁場(chǎng)地和地基二、橋梁構(gòu)造、材料概況橋梁形式：三跨混凝土懸臂梁橋梁長(zhǎng)度：L = 30+50+30 = 110.0 m，其中中跨為掛孔結(jié)構(gòu)，掛孔梁為普通鋼筋混凝土梁，梁長(zhǎng)16m ，墩為鋼

3、筋混凝土雙柱橋墩，墩高9m預(yù)應(yīng)力布置形式：T構(gòu)部分配置頂板預(yù)應(yīng)力，邊跨配置底板預(yù)應(yīng)力跨中箱梁截面墩頂箱梁截面 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008二、橋梁構(gòu)造、材料概況 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008材料混凝土 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混凝土鋼材 采用JTG04（S）規(guī)范，在數(shù)據(jù)庫(kù)中選Strand1860荷載恒荷載 自重，在程序中按自重輸入，由程序自動(dòng)計(jì)算二、橋梁構(gòu)造、材料概況 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008預(yù)應(yīng)力 鋼束(15.2 mm31) 截面面積: A

4、u = 4340 mm2 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(qiáng)度標(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(duì)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(diǎn):6mm 結(jié)束點(diǎn):6mm 張拉力:抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75%，張拉控制應(yīng)力1395MPa二、橋梁構(gòu)造、材料概況 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008三、基本參數(shù)確定1、確定橋梁抗震設(shè)防類別：二級(jí)公路大橋，故該橋?yàn)锽類橋梁。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B

5、02-01-20082、確定抗震設(shè)防等級(jí)：在7度區(qū)，按8度構(gòu)造措施設(shè)防三、基本參數(shù)確定 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008抗震設(shè)計(jì)總流程E1地震作用下抗震分析步驟 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20081、確定橋梁類型：確定為規(guī)則橋梁 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20082、確定分析方法：采用MM法。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、E1地震反應(yīng)譜的確定：a、確定重要性系數(shù) ：得該

6、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 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、E1地震反應(yīng)譜的確定：b、確定場(chǎng)地系數(shù) 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、E1地震反應(yīng)譜的確定：c、確定設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)加速度峰值A(chǔ)：在設(shè)防烈度7度區(qū)，A值為0.15g 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、E1地震反應(yīng)譜的確定：d、調(diào)整設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜特征周期調(diào)整后為： 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、E1地震反應(yīng)譜的確定：e、對(duì)阻尼比為0.05的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜進(jìn)行修正阻尼比為：0.05，計(jì)算

7、阻尼調(diào)整系數(shù)得 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、E1地震反應(yīng)譜的確定：f、生成反應(yīng)譜 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、E1地震反應(yīng)譜的確定： 與靜力分析模型的區(qū)別：不在精細(xì)地模擬，而重點(diǎn)是要真實(shí)、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。 -參見規(guī)范6.3 模 型質(zhì)量剛度阻尼邊界條件 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20084、空間動(dòng)力分析模型的建立：質(zhì)量：將建立的模型進(jìn)行質(zhì)量轉(zhuǎn)換。集中質(zhì)量法：一般梁橋選擇，計(jì)算省時(shí)，不能考慮扭轉(zhuǎn)振型。一致質(zhì)量法：通用，耗時(shí)，可以考慮扭轉(zhuǎn)振型。路燈質(zhì)量轉(zhuǎn)換將二期等反映鋪

8、裝的荷載轉(zhuǎn)換成質(zhì)量。對(duì)于沒用荷載表示的附屬構(gòu)件，如路燈等，可在節(jié)點(diǎn)上施加相應(yīng)的質(zhì)量塊。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008-參見規(guī)范6.34、空間動(dòng)力分析模型的建立： 剛度：構(gòu)件剛度在地震往復(fù)作用下一般會(huì)降低，理論上應(yīng)使用各個(gè)構(gòu)件的相對(duì)動(dòng)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(gè)橋梁的全部阻尼。1、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁橋阻尼比一般選擇 2、鋼橋阻尼比一般選擇 3、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(jì)算各階振型阻尼比：4、鋼混疊合梁橋可使用介于0.02-0.05之間的阻尼比如： 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn)

9、JTG/T B02-01-2008-參見規(guī)范6.34、空間動(dòng)力分析模型的建立： 邊界條件：各個(gè)連接構(gòu)件（支座、伸縮縫）及地基剛度的正確模擬。連接構(gòu)件：普通板式橡膠支座：彈性連接輸入剛度。固定盆式支座：主從約束或彈性連接?；顒?dòng)盆式支座：理想彈塑性連接單元。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。預(yù)應(yīng)力拉索：一般連接鉤單元。伸縮縫和橡膠擋塊：一般連接間隙單元。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008-參見規(guī)范6.34、空間動(dòng)力分析模型的建立：地基剛度的模擬：在墩低加上彈簧支承，算出各個(gè)方向上的彈簧剛度。 真實(shí)模擬樁基礎(chǔ)，利用土彈簧準(zhǔn)確模擬土對(duì)樁的水平側(cè)向力、豎

10、向摩阻力。一般可用表征土介質(zhì)彈性的“M”法。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008-參見規(guī)范6.34、空間動(dòng)力分析模型的建立：橋梁參與組合計(jì)算的振型階數(shù)的確定兩種方法確定結(jié)構(gòu)自振特性：特征值求解和利茲向量求解。為了快速滿足規(guī)范6.4.3，經(jīng)常會(huì)用利茲向量法來計(jì)算參與組合計(jì)算的振型。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008a、自振特性分析：SRSS法和CQC法：根據(jù)規(guī)范6.4.3，有SRSS法和CQC法以供選擇。 當(dāng)結(jié)構(gòu)振型分布密集，互有耦聯(lián)時(shí)，推薦用CQC。b、振型組合方法的確定 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008根據(jù)規(guī)范5.1

11、.1，該直線橋只需考慮順橋向X和橫橋向Y的地震作用。c、地震作用分量組合的確定 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008 橋臺(tái)高4 ，臺(tái)背寬10 ，側(cè)寬3 ，土的容重為 ，土的內(nèi)摩擦角為： 根據(jù)規(guī)范5.5.2，土壓力分布力 ，本例轉(zhuǎn)化成集中力臺(tái)背為：412 。側(cè)向?yàn)椋?24 d、地震主動(dòng)土壓力 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008一般沖刷線算起的水深為：5m。水的容重為： ，根據(jù)規(guī)范5.5.3，地震動(dòng)水壓力為0.92kN e、地震動(dòng)水壓力 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008 按現(xiàn)行的公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范相應(yīng)的規(guī)范驗(yàn)算橋墩強(qiáng)度。 橋 梁

12、 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20085、強(qiáng)度驗(yàn)算：E2地震作用下抗震分析步驟MM 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20081、確定分析方法：采用MM法或NTH法。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20082、E2反應(yīng)譜的確定 步驟與E1反應(yīng)譜的確定相同，但需注意 重要性系數(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。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008一、選用實(shí)錄地震波并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整a.midas Civil中提供了近40種實(shí)錄地震波b.用戶定義c.導(dǎo)入 二、人工地震波a、相關(guān)部門提供的人工地震波；b、cl

13、an和Sacks在1974年提出的用三角級(jí)數(shù)疊加來模擬地震動(dòng)加速度；地震波的來源本例中主要選擇實(shí)錄地震波。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）地震波的三要素地震動(dòng)三要素：頻譜特性、有效峰值和持續(xù)時(shí)間。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）按反應(yīng)譜面積控制先計(jì)算EPA、EPV，據(jù)此計(jì)算 并比較調(diào)取實(shí)錄地震波持時(shí)判斷峰值判斷是否否是是是否與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜分析結(jié)果比較 , 雙指標(biāo)控制選用是 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008否3、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄

14、波）一般用加速度幅值調(diào)整地震動(dòng)幅值包括加速度、速度和位移的峰值、最大值或者某種意義上的有效值。加速度峰值PGA、速度峰值PGV和位移峰值PGD是地面運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈程度最直觀的描述參數(shù)。加速度峰值是最早提出來的、也是最直觀的地震動(dòng)幅值定義。幅值的種類 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083.1、幅值的調(diào)整3、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）因?yàn)榉逯祬?shù)并非描述地震動(dòng)的最理想?yún)?shù)，由高頻成分所確定的個(gè)別尖銳峰值對(duì)結(jié)構(gòu)的影響并不十分顯著，所以美國(guó)ATC-30樣本規(guī)范所采用的是有效峰值加速度EPA，對(duì)有效峰值加速度EPA的求法參見midas/Civil 2006橋梁抗震設(shè)計(jì)功能說明

15、，而我國(guó)08細(xì)則采用峰值加速度PGA。美國(guó)采用有效加速度峰值EPA，而我國(guó)采用的是加速度峰值PGA3.1、幅值的調(diào)整有效加速度峰值 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）以設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜最大值Smax除以放大系數(shù)（約2.25）得到。設(shè)計(jì)加速度峰值PGA的求法E1地震時(shí)程分析所用地震加速度時(shí)程曲線的最大值：E2地震時(shí)程分析所用地震加速度時(shí)程曲線的最大值：對(duì)于本例： 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083.1、幅值的調(diào)整3、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）調(diào)整加速度曲線式中： 、 分別是調(diào)整后的加速度曲線和峰值；

16、、 分別是原記錄的加速度曲線和峰值； 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083.1、幅值的調(diào)整3、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）本例選擇程序自帶實(shí)錄地震波：1940, El Centro Site, 270 Deg進(jìn)行調(diào)整 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083.1、幅值的調(diào)整3、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）打開工具地震波數(shù)據(jù)生成器GenerateEarthquake Response Spectra選擇程序自帶實(shí)錄地震波：1940, El Centro Site, 270 Deg加速度峰值PGA調(diào)整系數(shù) 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T

17、B02-01-20083.1、幅值的調(diào)整3、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）因?yàn)閿M相對(duì)速度反應(yīng)譜PSV和擬絕對(duì)加速度的反應(yīng)譜PSA之間有近似關(guān)系： 則可得到特征周期 ：其中： 為有效峰值加速度 為有效峰值速度。對(duì)選定的實(shí)錄地震波，首先求EPV、EPA 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083.2、確定實(shí)錄波的特征周期3、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）在midas程序中提供將地震波轉(zhuǎn)換為各種長(zhǎng)周期譜的功能（工具地震波數(shù)據(jù)生成器，生成后保存為SGS文件），用戶可以利用保存的SGS文件（文本格式文件）根據(jù)上面所述方法計(jì)算EPV、EPAa、1978年美國(guó)ATC-3規(guī)范中的定義

18、求EPA、EPV（頻段固定）；b、1990年中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖求EPA、EPV（頻段不固定）；詳細(xì)過程參見資料midas/Civil 2006橋梁抗震設(shè)計(jì)功能說明3.2、確定實(shí)錄波的特征周期1、確定EPV、EPA 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）1、幅值調(diào)整為0.54642、阻尼比輸入0.053、輸入長(zhǎng)周期到10秒4、勾選X坐標(biāo)對(duì)數(shù)化3.2、確定實(shí)錄波的特征周期2、求EPA3、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）1、幅值調(diào)整為0.54642、阻尼比輸入0.053、輸入長(zhǎng)周期到10秒4、勾選X坐標(biāo)對(duì)數(shù)化3.2、確定實(shí)錄波的特征周期3、

19、求EPV 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）采用1978年美國(guó)ATC-3規(guī)范中的定義求EPA、EPV（頻段固定）；3.2、確定實(shí)錄波的特征周期3、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）該橋址場(chǎng)地特征周期為0.45s，與實(shí)錄波特征周期0.519比較接近，故實(shí)錄波的特征周期符合要求。3.3、比較實(shí)錄波的特征周期與橋址特征周期 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）雙指標(biāo)選波采用兩個(gè)頻段控制：一、對(duì)地震記錄加速度反應(yīng)譜值在 平臺(tái)段的均值進(jìn)行控制，要求所選地震記錄加速度譜在該段的均值與設(shè)

20、計(jì)反應(yīng)譜相差不超過10-20%；二、對(duì)結(jié)構(gòu)基本周期T1附近 段加速度反應(yīng)譜均值進(jìn)行控制（可近似對(duì)結(jié)構(gòu)基本周期T1處加速度反應(yīng)譜值進(jìn)行控制） ，要求與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜相差不超過10-20%。3.4、雙指標(biāo)控制 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）經(jīng)比較：用0.5464系數(shù)調(diào)整了峰值的1940, El Centro Site, 270 Deg實(shí)錄波生成的長(zhǎng)周期加速度反應(yīng)譜符合E2設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜的雙指標(biāo)控制。3.4、雙指標(biāo)控制 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）3.5、雙指標(biāo)控制3、

21、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）3.5、持時(shí)持續(xù)時(shí)間的概念不是指地震波數(shù)據(jù)中總的時(shí)間長(zhǎng)度。持時(shí)Td的定義可分為兩大類，一類是以地震動(dòng)幅值的絕對(duì)值來定義的絕對(duì)持時(shí)，即指地震地面加速度值大于某值的時(shí)間總和，即絕對(duì)值的時(shí)間總和 ，k常取為0.05；另一類為以相對(duì)值定義的相對(duì)持時(shí)，即最先與最后一個(gè) 之間的時(shí)段長(zhǎng)度，k一般取0.30.5。不論實(shí)際的強(qiáng)震記錄還是人工模擬波形，一般持續(xù)時(shí)間取結(jié)構(gòu)基本周期的510倍。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）3.6、與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)果比較公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則：建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011_2001條

22、文說明：對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)，也可采用基底剪力結(jié)果比較 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）3.6、與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜基底剪力比較設(shè)計(jì)反應(yīng)譜基底剪力： 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）3.6、與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜基底剪力比較某墩柱時(shí)程基底剪力： 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）3.7、最終確定所選波是否符合條件根據(jù)以上各方面的控制比較，說明程序提供的1940, El Centro Site, 270 Deg實(shí)錄波經(jīng)用0.5464系數(shù)

23、調(diào)整了峰值后適合作為本橋E2地震作用下的設(shè)計(jì)加速度時(shí)程。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）3.8、用戶導(dǎo)入其它地震波或自定義地震波fn.thd.* UNIT,M,kN*TYPE,ACCEL*DATA0.0000, -0.00470.0200, -0.00570.0400, -0.00700.0600, -0.00840.0800, -0.00610.1000, -0.00630.1200, -0.0090*SGSw*TITLE, Earthquake Record*TITLE, *X-AXIS, Time (sec)*Y-AXIS

24、, Ground Accel. (g)*UNIT&TYPE, GRAV, ACCEL*FLAGS, 0, 0*DATA0.0000, -0.00470.0200, -0.00570.0400, -0.00700.0600, -0.00840.0800, -0.00610.1000, -0.00630.1200, -0.0090*ENDDATA 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）3.9、按以上原則繼續(xù)選波最終選擇出符合條件的多條實(shí)錄地震波 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20083、設(shè)計(jì)加速度時(shí)程的確定（選用實(shí)錄波）

25、4、時(shí)程分析中恒載效應(yīng)的考慮4.1、時(shí)程分析中考慮恒載效應(yīng)的必須性根據(jù)在橋梁動(dòng)力分析時(shí)，一般取成橋階段分析，此時(shí)自重恒載已經(jīng)對(duì)結(jié)構(gòu)變形，內(nèi)力產(chǎn)生了影響。在動(dòng)力分析時(shí)，必須考慮自重恒載的初始效應(yīng)。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20084、時(shí)程分析中恒載效應(yīng)的考慮4.2、Civil時(shí)程分析中考慮恒載效應(yīng)在程序中，做時(shí)程分析時(shí)通過“時(shí)程荷載工況加載順序”對(duì)話框考慮恒載效應(yīng)，當(dāng)前時(shí)程荷載工況可在前次荷載工況（可以是時(shí)程荷載、靜力荷載、最后一個(gè)施工階段荷載、初始內(nèi)力狀態(tài)）作用下的位移、速度、加速度、內(nèi)力狀態(tài)下繼續(xù)分析。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20084.

26、2、Civil時(shí)程分析中考慮恒載效應(yīng) 考慮恒載效應(yīng) 非線性振型疊加法：接續(xù)非線性振型疊加法靜力法非線性直接積分法對(duì)于線性時(shí)程分析，其時(shí)程結(jié)果和靜力結(jié)果是可以進(jìn)行疊加的，本例主要討論非線性時(shí)程分析情況。在Civil時(shí)程分析中，做接續(xù)分析時(shí)，只能接續(xù)相同類型的分析工況4、時(shí)程分析中恒載效應(yīng)的考慮非線性直接積分法 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20084.2、Civil時(shí)程分析中考慮恒載效應(yīng)非線性振型疊加法：（1）定義一個(gè)斜坡類型的無量綱加速度時(shí)程函數(shù)“RAMP”如圖，在相對(duì)結(jié)構(gòu)第一周期較長(zhǎng)（如10倍）的時(shí)間段上，從0到1線性增加，且在相等的時(shí)間段上保持恒定。（2）定義一個(gè)非線性

27、振型疊加法分析工況如下圖，分析時(shí)間為“RAMP”函數(shù)持續(xù)時(shí)間，振型阻尼輸入高阻尼比：0.999，其它默認(rèn)。（3）接續(xù)動(dòng)力非線性振型疊加法分析工況。4、時(shí)程分析中恒載效應(yīng)的考慮 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20084.2、Civil時(shí)程分析中考慮恒載效應(yīng)4、時(shí)程分析中恒載效應(yīng)的考慮1、避開結(jié)構(gòu)基本周期的長(zhǎng)時(shí)間加載2、高阻尼使結(jié)構(gòu)后續(xù)振動(dòng)迅速衰減3、無量綱加速度 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20084.2、Civil時(shí)程分析中考慮恒載效應(yīng)4、時(shí)程分析中恒載效應(yīng)的考慮直接積分法：（a）與振型疊加法一樣定義函數(shù)，接續(xù)直接積分法分析；（b）使用靜力法。（1）定

28、義一個(gè)斜坡類型的無量綱函數(shù)。（2）定義非線性靜力法分析工況，分析時(shí)間為1S，其它默認(rèn)。（3）接續(xù)動(dòng)力非線性直接積分法分析工況。 （靜力法具體內(nèi)容參見用戶手冊(cè)） 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20084.2、Civil時(shí)程分析中考慮恒載效應(yīng)4、時(shí)程分析中恒載效應(yīng)的考慮1、函數(shù)為無量綱2、靜力荷載工況都定義 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20084.2、Civil時(shí)程分析中考慮恒載效應(yīng)4、時(shí)程分析中恒載效應(yīng)的考慮綜述：（a）使用重力加速度g作為時(shí)程函數(shù)時(shí)，只能考慮能轉(zhuǎn)換為質(zhì)量的荷載效應(yīng)，包括：模型自重、能轉(zhuǎn)換為質(zhì)量的荷載、節(jié)點(diǎn)質(zhì)量。對(duì)于預(yù)應(yīng)力荷載是不能考慮的

29、；（b）使用靜力法。可以考慮所有靜力荷載工況，所以在使用直接積分法時(shí)，優(yōu)先選擇靜力法來考慮恒載效應(yīng)。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20084.3、空間模型建立及荷載施加空間動(dòng)力分析模型的建立，延性構(gòu)件抗彎剛度反應(yīng)譜分析中需做相應(yīng)折減，時(shí)程分析中需對(duì)可能進(jìn)入塑性的構(gòu)件運(yùn)用彈塑性梁?jiǎn)卧ǚ植笺q或纖維模型）或用彎曲彈簧模型（集中鉸）。自振特性分析振型組合方法的確定地震作用分量組合的確定 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20084、時(shí)程分析中恒載效應(yīng)的考慮5、截面屬性求解 按現(xiàn)行的公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范相應(yīng)的規(guī)范驗(yàn)算橋墩的抗彎強(qiáng)度，但與E1的強(qiáng)度驗(yàn)算不完全相同,延性構(gòu)

30、件的有效截面抗彎剛度需折減 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20085、截面屬性求解 求延性構(gòu)件的有效截面抗彎剛度 利用規(guī)范公式6.1.6計(jì)算理論方法求解CIVIL程序計(jì)算通過軸壓比、縱筋配筋率得 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20085.1、理論方法求解 、5、截面屬性求解1、確定 曲線 纖維模型（條帶法、將材料的應(yīng)力應(yīng)變關(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(jì)；（3）鋼筋與混凝土之間無滑移現(xiàn)象 一般采用逐級(jí)加變形的方法求 曲線。2、根據(jù) 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

31、、通用屈服彎矩法等）將確定的 曲線近似簡(jiǎn)化為雙折線型或三折線型恢復(fù)力模型，規(guī)范7.4.4推薦的是幾何作圖法中的等能量法將曲線 轉(zhuǎn)換為雙折線理想彈塑性恢復(fù)力模型。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20085.2、Civil程序計(jì)算 、5、截面屬性求解 對(duì)截面進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)后，將程序中美國(guó)聯(lián)邦緊急管理廳出版的房屋抗震加固指南FEMA定義的基本鉸屬性，分配給定義好的單元，自動(dòng)計(jì)算屈服面特性值，得到截面屈服彎矩 。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20081、用動(dòng)力彈塑性模塊中的纖維模型來求解屈服彎矩 、 。2、用動(dòng)力彈塑性模塊中的骨架模型來求解屈服彎矩 、 。3、用

32、靜力彈塑性模塊中的鉸屬性來得到屈服彎矩 、 。 5.2.1、Civil程序（纖維模型)計(jì)算 、1、纖維截面的劃分原則。（1）根據(jù)橫向和縱向鋼筋布置，將截面初步分為鋼筋區(qū)域和混凝土區(qū)域，混凝土又分為受約束和不受約束兩類。（2）根據(jù)截面受力特點(diǎn)，對(duì)非線性變化很劇烈的部分要有一定的細(xì)化，但是具體的細(xì)化程度要有效把握，不可過大或過小。（3）可在纖維單元中添加用以模擬鋼筋與混凝土之間粘結(jié)滑移效應(yīng)的拉拔纖維以及模擬裂縫面的“裂面效應(yīng)”的隙縫纖維以彌補(bǔ)普通纖維模型對(duì)充分粘結(jié)假定的局限性。采用先粗后細(xì)原則第一步粗劃分：考慮箍筋對(duì)混凝土的約束作用，一般可將保護(hù)層范圍內(nèi)的混凝土劃分為非約束混凝土區(qū)域，剩下的就是約

33、束混凝土區(qū)域；第二步細(xì)劃分：對(duì)某些區(qū)域進(jìn)行細(xì)化。荷載后期，伴隨著鋼筋滑移、混凝土開裂和大的塑性變形以及外圍混凝土的脫落，非約束混凝土在后期所起的作用是不大的，邊緣纖維有向中間纖維逐步卸載的趨勢(shì)。于是，對(duì)非約束混凝土可以選用較大的纖維面積，而對(duì)約束混凝土區(qū)域的外緣要細(xì)化，再逐步過渡到中部適當(dāng)放大。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20085.2.1、Civil程序（纖維模型）計(jì)算 、1、纖維截面的劃分原則。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20085.2.1、Civil程序（纖維模型）計(jì)算 、2、纖維的本構(gòu)模型。 約束與非約束混凝土纖維一般使用程序提供的修正的

34、Kent & Park 模型。一定要正確理解該本構(gòu)模型，參數(shù)輸入要準(zhǔn)確，否則將導(dǎo)致最終結(jié)果完全錯(cuò)誤。為了方便用戶輸入，專門提供Kent & Park 模型本構(gòu)計(jì)算器。 Kent & Park 模型本構(gòu)計(jì)算器 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20085.2.1、Civil程序（纖維模型）計(jì)算 、2、纖維的本構(gòu)模型。 鋼筋纖維可使用近似的理想彈塑性骨架曲線、考慮了Bauschinger”效應(yīng)和硬化階段的“Menegotto-Pinto”模型或考慮了流動(dòng)階段和硬化階段的三折線骨架曲線。理想彈塑性模型適用于結(jié)構(gòu)破壞時(shí)鋼筋應(yīng)變未進(jìn)入強(qiáng)化段， “Menegotto-Pinto”模型的優(yōu)點(diǎn)

35、在于可考慮鋼筋的“Bauschinger”效應(yīng)，而三折線骨架曲線則可較準(zhǔn)確地描述鋼筋的大變形性能。本橋計(jì)算采用Menegotto-Pinto”模型。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20085.2.1、Civil程序（纖維模型）計(jì)算 、3、截面的纖維劃分。 對(duì)于墩柱不同的箍筋配筋處應(yīng)進(jìn)行不同的纖維截面分割，本橋墩頂及墩底2米處箍筋間距為10cm，墩身中部箍筋間距為20cm，所以建立2個(gè)纖維截面。截面纖維劃分參考前述纖維劃分原則。截面的纖維劃分 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20085.2.1、Civil程序（纖維模型）計(jì)算 、4、施加單調(diào)遞增彎矩及定軸力。

36、 節(jié)點(diǎn)動(dòng)力荷載施加單調(diào)遞增彎矩時(shí)變靜力荷載施加定軸力 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20085.2.1、纖維模型計(jì)算 曲線5、“時(shí)程分析結(jié)果”“纖維截面分析結(jié)果”查看墩根部繞Y軸 曲線 曲線 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20085.2.1、纖維模型計(jì)算順橋向 、6、根據(jù)保護(hù)層混凝土初始開裂時(shí)對(duì)應(yīng)彎矩查看墩根部順橋向開裂彎矩 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008墩根部單元開裂彎矩1176 kNm，屈服曲率為0.0004174rad/m。截面開裂狀態(tài)圖5.2.1、纖維模型計(jì)算順橋向 、7、根據(jù)最外層受拉鋼筋屈服時(shí)對(duì)應(yīng)彎矩查看墩根部順橋

37、向截面屈服彎矩 截面屈服狀態(tài)圖墩根部單元屈服彎矩3274kNm，屈服曲率為0.003162rad/m。 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20085.2.1、纖維模型計(jì)算 8、根據(jù)受拉縱筋應(yīng)變達(dá)到極限拉應(yīng)變找到順橋向截面極限曲率 截面極限曲率狀態(tài)圖墩根部單元極限曲率為0.01595rad/m 。對(duì)應(yīng)彎矩為3470kNm 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20085.2.1、由“等能量法計(jì)算 、9、根據(jù) 曲線利用“等能量法”求等效屈服彎矩，等效屈服曲率。 等效屈服彎矩 、等效屈服曲率 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20086、順橋向激勵(lì)（纖維梁

38、單元）動(dòng)力模型 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20086.1、全橋纖維彈塑性梁?jiǎn)卧Ｐ?橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008順橋向地震激勵(lì)時(shí)，因墩柱反彎點(diǎn)出現(xiàn)在墩頂處，塑性鉸由墩底截面向上發(fā)展，所以墩底處構(gòu)件應(yīng)細(xì)化，為了在后面方便建立等效Giberson彎曲彈簧模型，也為了方便提取纖維彈塑性梁?jiǎn)卧?jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角結(jié)果，每個(gè)纖維單元積分點(diǎn)選1，但此時(shí)要注意單元一定要細(xì)分。墩底局部NTH法（纖維彈塑性梁?jiǎn)卧?.2、順橋向地震作用下墩底彎矩曲率曲線NTH法（纖維彈塑性梁?jiǎn)卧?橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008在順橋向地震激勵(lì)下，墩底截面的

39、最大彎矩可達(dá)3735kNm，大于在恒載作用下的截面等效屈服彎矩3689kNm，小于截面極限彎矩3799kNm。滿足大震不倒但不滿足大震可修。在時(shí)程中首次屈服彎矩為3297kNm，與單調(diào)屈服彎矩3273kNm基本相當(dāng)。墩底彎矩曲率曲線某時(shí)刻墩底截面首次屈服6.3、順橋向地震作用下墩底塑性鉸發(fā)展位置 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008查看在順橋向地震激勵(lì)下，墩底纖維梁?jiǎn)卧獜澗刈畲笾蹬袛嗨苄糟q在時(shí)程中的發(fā)展位置。下圖為最后屈服的截面滯回曲線?？芍盏子上轮辽纤膫€(gè)單元進(jìn)入屈服狀態(tài)。由圖可看出，屈服后截面滯回曲線明顯比屈服前開裂后飽滿，開裂后屈服前也基本呈非線性彈性。塑性鉸等效長(zhǎng)

40、度為：NTH法（纖維彈塑性梁?jiǎn)卧?.4、順橋向地震作用下墩頂位移曲線NTH法（纖維彈塑性梁?jiǎn)卧?橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008在順橋向地震激勵(lì)下，墩頂在5.61s處達(dá)到最大位移9.114cm。6.5、順橋向地震作用下橋墩塑性鉸轉(zhuǎn)角NTH法（纖維彈塑性梁?jiǎn)卧?橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008由“結(jié)果”“分析結(jié)果表格”“非彈性鉸”“變形”查看該墩底四個(gè)進(jìn)入塑性的纖維梁?jiǎn)卧跁r(shí)程中在5.61秒處達(dá)到的曲率。根據(jù)共軛梁法可求得整個(gè)橋墩構(gòu)件的塑性轉(zhuǎn)角為：此即為08抗震細(xì)則中的 7、順橋向激勵(lì)（Giberson）動(dòng)力模型 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn)

41、JTG/T B02-01-20087.1、Giberson集中鉸彈塑性梁?jiǎn)卧?橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008計(jì)算原理：把整個(gè)單元作為彈性材料，在外力作用下曲率逞直線分布，單元只發(fā)生彈性變形；單元的塑性變形全部集中于構(gòu)件的兩端，用2個(gè)零長(zhǎng)度、配置在單元節(jié)點(diǎn)處的彎曲塑性彈簧來表示。集中鉸定義對(duì)話框NTH法（ Giberson集中鉸彈塑性梁?jiǎn)卧?.2、Giberson集中鉸彈塑性梁?jiǎn)卧獪啬Ｐ?橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008鋼筋混凝土構(gòu)件滯回模型一般選擇經(jīng)典的Clough雙折線、Takeda三折線。本橋選擇Takeda三折線滯回模型。滯回

42、模型定義NTH法（ Giberson集中鉸彈塑性梁?jiǎn)卧?.3、Giberson集中鉸彈塑性梁?jiǎn)卧羌芮€ 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008鋼筋混凝土構(gòu)件骨架曲線一般為2折線或3折線，本橋選擇Takeda三折線滯回模型，相應(yīng)選擇開裂強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度為雙折線定義強(qiáng)度，相應(yīng)的剛度折減率可按如下求解：當(dāng)墩底單元細(xì)分后，可近似認(rèn)為單元節(jié)點(diǎn)間無外荷載且單元兩節(jié)點(diǎn)處彎矩正對(duì)稱，此時(shí)端截面處彎矩曲率曲線與端截面處彎矩轉(zhuǎn)角曲線成比例。所以根據(jù)纖維截面分析結(jié)果自定義骨架曲線關(guān)鍵點(diǎn)：骨架曲線定義NTH法（ Giberson集中鉸彈塑性梁?jiǎn)卧?.4、順橋向位移曲線 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn)

43、JTG/T B02-01-2008NTH法（ Giberson集中鉸彈塑性梁?jiǎn)卧┰陧槝蛳虻卣鸺?lì)下，墩頂在5.64s處達(dá)到最大位移9.463cm。7.5、順橋向地震作用下橋墩塑性鉸轉(zhuǎn)角NTH法（ Giberson集中鉸彈塑性梁?jiǎn)卧?橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008由“結(jié)果”“分析結(jié)果表格”“非彈性鉸”“變形”查看該墩底四個(gè)進(jìn)入塑性的纖維梁?jiǎn)卧跁r(shí)程中的最大轉(zhuǎn)角（在5.63秒處達(dá)到）?？汕蟮谜麄€(gè)橋墩構(gòu)件的塑性轉(zhuǎn)角為：此即為08抗震細(xì)則中的7.6、順橋向地震作用下兩結(jié)果比較NTH法（ Giberson集中鉸彈塑性梁?jiǎn)卧?橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-0

44、1-2008最不利時(shí)刻墩頂最大位移（cm）墩柱最大轉(zhuǎn)角（rad）纖維模型5.61s9.1140.001845集中鉸模型5.63s9.4630.001978、橫橋向激勵(lì)（纖維梁?jiǎn)卧﹦?dòng)力模型 橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-20088.1、全橋纖維彈塑性梁?jiǎn)卧Ｐ?橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008與順橋向分析模型不一致，墩頂墩底均需要布置塑性鉸。墩底局部NTH法（纖維彈塑性梁?jiǎn)卧┱w模型8.2、橫橋向地震作用下墩底彎矩曲率曲線NTH法（纖維彈塑性梁?jiǎn)卧?橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008在橫橋向地震激勵(lì)下，墩底截面受到劇烈變

45、化的軸力影響，時(shí)程中首次屈服時(shí)對(duì)應(yīng)彎矩為3801kNm，遠(yuǎn)大于在恒載下的屈服彎矩2691kNm。與定軸力彎矩曲率曲線比較發(fā)現(xiàn)變軸力使得結(jié)構(gòu)剛度退化明顯。橫橋向變軸力墩底彎矩曲率曲線順橋向定軸力墩底彎矩曲率曲線8.3、橫橋向地震作用下墩頂軸力時(shí)程圖NTH法（纖維彈塑性梁?jiǎn)卧?橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008在橫橋向地震激勵(lì)下，墩柱所承受的軸力與恒載時(shí)相比急劇變化，最大達(dá)到8947kN，最小達(dá)到3012kN。墩柱軸壓比由初始的0.31變?yōu)?.160.48。8.4、順橋向地震作用下墩頂軸力時(shí)程圖NTH法（纖維彈塑性梁?jiǎn)卧?橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008而在順橋向地震激勵(lì)下，墩柱所承受的軸力與恒載時(shí)相比基本無變化，最大為5799kN，最小為5703kN。8.5、橫橋向地震作用下墩頂橫橋向位移時(shí)程圖NTH法（纖維彈塑性梁?jiǎn)卧?橋 梁 抗 震 培 訓(xùn) JTG/T B02-01-2008在橫橋向地震激勵(lì)下，墩頂在2.7