彈性時程分析重點(diǎn)

彈性時程分析重點(diǎn)第1頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四一、橋梁構(gòu)造、材料概況橋梁形式：三跨混凝土懸臂梁橋梁長度：L=30+50+30=110.0m，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16m，墩為鋼筋混凝土雙柱橋墩，墩高15m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第2頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四一、橋梁構(gòu)造、材料概況第3頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四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)庫中選Strand1860荷載恒荷載自重，在程序中按自重輸入，由程序自動計(jì)算一、橋梁構(gòu)造、材料概況第4頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四預(yù)應(yīng)力鋼束(φ15.2mm×31)截面面積:Au=4340mm2孔道直徑:130mm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/mm^2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(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一、橋梁構(gòu)造、材料概況第5頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四該橋位于某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：0.45s。經(jīng)現(xiàn)場勘察測得場地土質(zhì)和剪切波速如下：二、橋梁場地概況第6頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四三、基本參數(shù)確定1、判別橋梁類型：二級公路大橋，故該橋?yàn)锽類橋梁。第7頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四2、確定構(gòu)造措施設(shè)防烈度：在7度區(qū)，按8度構(gòu)造措施設(shè)防三、基本參數(shù)確定第8頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四3、確定土層平均剪切波速：土層平均剪切波速為：209.8m/s四、場地類別確定第9頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四4、確定工程場地覆蓋層厚度：按此條規(guī)范確認(rèn)為：11.5m。四、場地類別確定第10頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四5、確定場地類別：查得場地類別為Ⅱ類場地四、場地類別確定第11頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四6、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。五、液化判別第12頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四E2地震作用下抗震分析難點(diǎn)第13頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四7、確定橋梁類型：確定為規(guī)則橋梁第14頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四8、確定分析方法：采用NTH法。第15頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四1、設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）第16頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定一、選用實(shí)錄地震波并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；a.midasCivil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、clan和Sacks在1974年提出的用三角級數(shù)疊加來模擬地震動加速度；地震波的來源本例中主要講解如何選擇實(shí)錄地震波。第17頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四地震波的三要素地震動三要素：頻譜特性、有效峰值和持續(xù)時間。設(shè)計(jì)加速度時程的確定第18頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四按反應(yīng)譜面積控制先計(jì)算EPA、EPV，據(jù)此計(jì)算并比較實(shí)錄地震波持時峰值是否否是是是否與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜結(jié)果比較,雙指標(biāo)控制選用是否第19頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四一、幅值的調(diào)整一般用加速度幅值調(diào)整設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）地震動幅值包括加速度、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幅值定義。幅值的種類第20頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）因?yàn)榉逯祬?shù)并非描述地震動的最理想?yún)?shù)，由高頻成分所確定的個別尖銳峰值對結(jié)構(gòu)的影響并不十分顯著，所以美國ATC-30樣本規(guī)范所采用的是有效峰值加速度EPA，對有效峰值加速度EPA的求法參見《MIDAS/Civil2006橋梁抗震設(shè)計(jì)功能說明》，而我國規(guī)范及工程實(shí)際運(yùn)用其實(shí)都是采用峰值加速度PGA（雖然《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的5.1.2條文說明中專門提到了有效峰值加速度，但概念其實(shí)就是峰值加速度PGA)。美國采用有效加速度峰值EPA，而我國實(shí)際采用的是加速度峰值PGA一、幅值的調(diào)整有效加速度峰值第21頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（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。一、幅值的調(diào)整設(shè)計(jì)加速度峰值PGA的求法E1地震時程分析所用地震加速度時程曲線的最大值：E2地震時程分析所用地震加速度時程曲線的最大值：對于本例：第22頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）一、幅值的調(diào)整調(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；、

分別是原記錄的加速度曲線和峰值；第23頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）本例選擇程序自帶實(shí)錄地震波：1940,ElCentroSite,270Deg進(jìn)行調(diào)整一、幅值的調(diào)整第24頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）打開工具－地震波數(shù)據(jù)生成器－Generate－EarthquakeResponseSpectra選擇程序自帶實(shí)錄地震波：1940,ElCentroSite,270Deg加速度峰值PGA調(diào)整系數(shù)一、幅值的調(diào)整第25頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四二、確定實(shí)錄波的特征周期設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）因?yàn)閿M相對速度反應(yīng)譜PSV和擬絕對加速度的反應(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。對選定的實(shí)錄地震波，首先求EPV、EPA第26頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四在MIDAS程序中提供將地震波轉(zhuǎn)換為各種長周期譜的功能（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、EPA設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）a、1978年美國ATC-3規(guī)范中的定義求EPA、EPV（頻段固定）；b、1990年《中國地震烈度區(qū)劃圖》求EPA、EPV（頻段不固定）；詳細(xì)過程參見資料《MIDAS/Civil2006橋梁抗震設(shè)計(jì)功能說明》二、確定實(shí)錄波的特征周期1、確定EPV、EPA第27頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四1、幅值調(diào)整為0.54642、阻尼比輸入0.053、輸入長周期到10秒4、勾選X坐標(biāo)對數(shù)化在設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）二、確定實(shí)錄波的特征周期2、求EPA第28頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四1、幅值調(diào)整為0.54642、阻尼比輸入0.053、輸入長周期到10秒4、勾選X坐標(biāo)對數(shù)化在設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）二、確定實(shí)錄波的特征周期3、求EPV第29頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）采用1978年美國ATC-3規(guī)范中的定義求EPA、EPV（頻段固定）；二、確定實(shí)錄波的特征周期第30頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）該橋址場地特征周期為0.45s，與實(shí)錄波特征周期0.519比較接近，故是錄波的特征周期符合要求。三、比較實(shí)錄波的特征周期與橋址特征周期第31頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）雙指標(biāo)選波采用兩個頻段控制：一是對地震記錄加速度反應(yīng)譜值在

平臺段的均值進(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)計(jì)反應(yīng)譜相差不超過10％-20%；二是對結(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，要求與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜相差不超過10％-20%。四、雙指標(biāo)控制第32頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）四、雙指標(biāo)控制第33頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）經(jīng)比較：用0.5464系數(shù)調(diào)整了峰值的1940,ElCentroSite,270Deg實(shí)錄波生成的長周期加速度反應(yīng)譜符合E2設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜的雙指標(biāo)控制。四、雙指標(biāo)控制第34頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）五、持時持續(xù)時間的概念不是指地震波數(shù)據(jù)中總的時間長度。持時Td的定義可分為兩大類，一類是以地震動幅值的絕對值來定義的絕對持時，即指地震地面加速度值大于某值的時間總和，即絕對值的時間總和，k常取為0.05；另一類為以相對值定義的相對持時，即最先與最后一個之間的時段長度，k一般取0.3～0.5。不論實(shí)際的強(qiáng)震記錄還是人工模擬波形，一般持續(xù)時間取結(jié)構(gòu)基本周期的5～10倍。第35頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）六、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條文說明》：對橋梁結(jié)構(gòu)，也可采用基底剪力結(jié)果比較第36頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）六、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：第37頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）六、與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜基底剪力比較時程基底正向剪力最大值：第38頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）六、與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜基底剪力比較時程基底負(fù)向剪力最大值：第39頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）六、與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜基底剪力比較某墩柱時程基底剪力：第40頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）七、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,ElCentroSite,270Deg實(shí)錄波經(jīng)用0.5464系數(shù)調(diào)整了峰值后適合作為本橋E2地震作用下的設(shè)計(jì)加速度時程。第41頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）八、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,EarthquakeRecord*TITLE,*X-AXIS,Time(sec)*Y-AXIS,GroundAccel.(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第42頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)加速度時程的確定（選用實(shí)錄波）九、按以上原則繼續(xù)選波最終選擇出符合條件的多條實(shí)錄地震波第43頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四2、時程分析中恒載效應(yīng)的考慮第44頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四時程分析中恒載效應(yīng)的考慮一、時程分析中考慮恒載效應(yīng)的必須性根據(jù)在橋梁動力分析時，一般取成橋階段分析，此時自重恒載已經(jīng)對結(jié)構(gòu)變形，內(nèi)力產(chǎn)生了影響。在動力分析時，必須考慮自重恒載的初始效應(yīng)。第45頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四時程分析中恒載效應(yīng)的考慮二、Civil時程分析中考慮恒載效應(yīng)在midasCivil中，做時程分析時通過“程度荷載工況－加載順序”對話框考慮恒載效應(yīng)，當(dāng)前時程荷載工況可在前次荷載工況（可以是時程荷載、靜力荷載、最后一個施工階段荷載、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。詳細(xì)參見《MIDAS/Civil2006橋梁抗震設(shè)計(jì)功能說明》第46頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四二、Civil時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于線性時程分析，其時程結(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程分析情況。在Civil時程分析中，做接續(xù)分析時，只能接續(xù)相同類型的分析工況時程分析中恒載效應(yīng)的考慮非線性直接積分法第47頁，共52頁，2023年，2月20日，星期四二、Civil時程分析中考慮恒載效應(yīng)非線性振型疊加法：（1）定義一個斜坡類型的無量綱加速度時程函數(shù)如圖，在相對結(jié)構(gòu)第一周期較長（如10倍）的時間段上，從0到1線性增加，且在相等的時間段上保持恒定。（2）定義一個非線