结合新抗震规范实际桥梁设计详解_图文

1、新规范桥梁抗震设计详解 北京迈达斯技术有限公司1 一、桥梁构造、材料概况 3 一、桥梁构造、材料概况 材料¾混凝土 主梁采用JTG04(RC规范的C50混凝土 桥墩采用JTG04(RC规范的C40混凝土 ¾钢材 采用JTG04(S规范,在数据库中选Strand1860荷载 ¾恒荷载自重,在程序中按自重输入,由程序自动计算 4 一、桥梁构造、材料概况 ¾预应力钢束(15.2 mm×31截面面积: Au = 4340 mm2孔道直径:130mm 孔道直径: 130 mm钢筋松弛系数(开,选择JTG04和0.3(低松弛 超张拉(开 预应力钢筋抗拉强度

2、标准值(fpk:1860N/mm2预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:1.5e-006(1/mm锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值: 开始点:6mm结束点:6mm张拉力:抗拉强度标准值的75%,张拉控制应力1395MPa 5 该桥位于某7度区二级公路上,水平向基本地震加速度值 二、桥梁场地概况 0.15g。按中国地震动反应谱特征周期区划图查的场 地特征周期为:0.4s。经现场勘察测得场地土质和剪切波 速如下: 6 三、基本参数确定¾1、判别桥梁类型: 7二级公路大桥,故该桥为B类桥梁。 三、基本参数确定¾2、确定设防烈度: 8在7度区,按8度

3、设防 四、场地 四、场地类别 类别确定 确定¾3、确定土层平均剪切波速: 9土层平均剪切波速为:209.8m/s 四、场地 四、场地类别 类别确定 确定¾4、确定工程场地覆盖层厚度: 按此条规范确认为:11.5m。 10 四、场地 四、场地类别 类别确定 确定¾5、确定场地类别: 11查得场地类别为类场地 五、液化判别¾6、根据土质判断是否需要抗液化措施: 判别地基不液化,不需进行抗液化措施。 12 E1地震作用下抗震分析步骤 震作震 析步 13 ¾7、确定桥梁类型: 14确定为规则桥梁 ¾8、确定分析方法: 15采用MM法。 E1E

4、1地震反应谱的确定 地震反应谱的确定 16 E1E1地震反应谱的确定 地震反应谱的确定¾9、确定重要性系数 : i C 得该桥在E1地震作用下重要性系数为=,在E2地震作用下重要性系数为 43. 0i C 3. 1=i C E1E1地震反应谱的确定 地震反应谱的确定¾10、根据基本烈度(非设防烈度确定场地系数 s C 0 . 1=C 18 E1E1地震反应谱的确定 地震反应谱的确定¾11、确定设计基本地震动加速度峰值A: 在设防烈度8度区,A值取为0.3g 19 E1E1地震反应谱的确定 地震反应谱的确定¾12、调整设计加速度反应谱特征周期 g T =2

5、0调整后为 :sT g 4. 0 E1E1地震反应谱的确定 地震反应谱的确定¾13、对阻尼比为0.05的标准反应谱进行修正 阻尼比为:0.05,计算阻 尼调整系数得 1 =C 21d E1E1地震反应谱的确定 地震反应谱的确定¾14、生成反应谱 22 空间 空间动力分析模型的建立 动力分析模型的建立 与静力分析模型的区别:不在精细地模拟,而重点是要 真实、准确地反映结构质量、结构及构件刚度、结构阻 尼及边界条件。 质量刚度 模 型 阻尼 23边界条件 空间动力分析模型的建立质量:¾1、将建立的模型进行质量转换。集中质量法:一般梁桥选择,计算省时,不能考虑扭转振型。

6、一致质量法:通用,耗时,可以考虑扭转振型。路灯质量转换¾2、将二期等反映铺装的荷载转换成质量。¾3、对于没用荷载表示的附属构件,如路灯等,可在节点上施加相应的质量块。 24 空间动力分析模型的建立刚度:¾构件刚度在地震来往复作用下一般会降低,理论上应使用 各个构件的相对动刚度,但选择静刚度满足工程要求。 阻尼:一般使用阻尼比 来反应整个桥梁的全部阻尼。 ¾1、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土梁桥阻尼比一般选择 =¾2、钢桥阻尼比一般选择 05. 002. 0=¾3、钢混结合梁桥分别定义钢构件组组阻尼比 、混凝土构件组 组阻尼比 ,程序计算

7、各阶振型阻尼比:¾4、钢混叠合梁桥可使用介于0.02-0.05之间的阻尼比如:0.0425 空间 空间动力分析模型的建立 动力分析模型的建立边界条件:各个连接构件(支座、伸缩缝及地基刚度的正确模拟。¾支座:9普通板式橡胶支座:弹性连接输入刚度。 9固定盆式支座:主从约束或弹性连接。 9活动盆式支座:理想弹塑性连接单元。 9滑板支座:双线性连接单元。9摩擦摆隔震支座、钢阻尼器、液体阻尼器:程序专门的模拟单元 。26 空间 空间动力分析模型的建立 动力分析模型的建立¾地基刚度的模拟:9在墩低加上弹簧支承,算出各个方向上的弹簧刚度。 9真实模拟桩基础,利用土弹簧准确模拟

8、土对桩的水平侧 向力、竖向摩阻力。一般可用表征土介质弹性的“M”法 。27 自振特性分析 ¾桥梁参与组合计算的振型阶数的确定 9两种方法确定结构自振特性:特征值求解和利兹向量求 解。 28 振型组合方法的确定 ¾SRSS法和CQC法 : QC法以供选择。 当结构振型分布密集,互有耦联时,推荐用CQC。 29 地震作用分量组合的确定 30 地震主动土压力 桥台高4 ,台背宽10 ,侧宽3 ,土的容重为 ,土的内摩擦角为:m m3/20mkN o43=mmkN /17.41kN kN 31 一般冲刷线算起的水深为:5m。地震动水压力水的容重为:,32强度验算 按现行的公路桥涵设

9、计规范相应的规范验算桥墩的抗 弯强度33 E2地震作用下抗震分析步骤 震作震 析步 34 ¾1、确定分析方法: 35采用MM法或NTH法。 ¾2、E2反应谱的确定MM MM法 法步骤与E1反应谱的确定相同,但需注意 C系数 的取值不同,其他参数相同,得E2地震作用下反应谱如下。 i 36 ¾3、空间模型建立及荷载施加MM MM法 法与E1地震作用下的分析步骤相同9空间动力分析模型的建立(延性构件抗弯刚度 需做相应折减9自振特性分析9振型组合方法的确定9地震作用分量组合的确定地震主动土压力地震动水压力37 ¾4、强度验算MM MM法 法按现行的公路桥涵设计

10、规范相应的规范验算桥墩的抗弯强度,但 与E1的强度验算不完全相同,与加州交通部(CALTRANS规范一致。38 ¾4、强度验算MM MM法 法理论方法求解利用规范公式I 求延性构件的有效 截面抗弯刚度 effI CIVIL程序计算 查附录A得到 eff I 通过轴压比、纵 筋配筋率查附录39 ¾4.1、理论方法求解 、 MM MM法 法 y M y1、确定 曲线 条带法(纤维模型、将材料的应力-应变 M 关系曲线转换成截面内力-变形关系曲线 基本假定: (1平截面假定;(2剪切应变的影响忽略 不计;(3钢筋与混凝土之间无滑移现象 一般采用逐级加变形的方法求 曲线。 2、根据

11、 M 曲线确定屈服弯矩 、屈服曲率 一般采用几何作图法(包括等能量法、通 用屈服弯矩法等将确定的 曲线近视简 M M 化为双折线型或三折线型骨架模型,规范 ¾4.2、civil程序计算 、MM MM法 法y M y 1、用动力弹塑性模块中的纤维模型来求解屈服弯矩 。 (1混凝土的应力-应变曲线需按照保护层混凝土和约束混凝土的 y M本构关系分别确定。(2程序会按照ACI或ACJ规范自动计算 曲线并转换成三折线 骨架模型得到屈服弯矩 、各折线的折减率等。M y M 2、用静力弹塑性模块中的铰属性来得到屈服弯矩 。y M i对截面进行配筋设计后,将程序中美国联邦紧急 管理厅出版的房屋抗震

12、加固指南FEMA定义的基本 铰属性,分配给定义好的单元,自动计算屈服面特性 两种 y M y M 值,得到截面屈服弯矩 。ii通过pushover分析得到铰的基本属性,计算截面 屈服弯矩 。方法 41 MM MM法 法 ¾4.2、pushover分析方法 42 ¾i、根据铰的特性值椭圆内插计算 MM MM法 法 y M 43mkN M y =3398 ¾ii、利用pushover分析计算 MM MM法 法 y M 由程序的pushover图形结果 44m kN M y =3376得 ¾5、变形验算MM MM法 法曲率延性系数验算的变化形式位移延性系数验算的变化形式46 ¾5、变形验算MM MM法 法47 ¾6、变形验算MM MM法 法计算E2作用下墩顶双向实际位移计算得墩顶纵向水平位移 0. 1=c cmd 16=4