哈工大抗震设计课件(全)

1、Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.新旧公路桥梁抗震规范比较新旧公路桥梁抗震规范比较Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.加洲北岭加洲北岭地震地震 1994年年1月月17日日 04时时30分分- Magnitude : ML=6.7- 人员伤亡人员伤亡 : 57名死亡名死亡- 受灾人数受灾人数 : 约约20,000名名 - 财产

2、损失财产损失 : 400亿美元亿美元Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd. 神户神户地震地震 1995年年1月月17日日 05点点46分分- Magnitude : ML=7.2- 人员伤亡人员伤亡 : 5,373名死亡名死亡- 受灾人数受灾人数 : 约约32,000名名- 财产损失财产损失 : 9兆兆9,630亿日元亿日元Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd. 台湾湾地震地震 1999年年9月月21日日 01点点47分分- Magnitude

3、 : ML=7.6- 人员伤亡人员伤亡 : 2,329名死亡名死亡- 受灾人数受灾人数 : 约约2,500,000名名- 财产损失财产损失 : 92亿亿美元美元Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.公路桥梁抗震设计规范公路桥梁抗震设计规范1999年开始年开始修订，修订，2008年报批年报批城市桥梁抗震设计规范城市桥梁抗震设计规范1998年开始年开始编制编制 新规范进展新规范进展铁路工程抗震设计规范2006-12-01实施公路桥梁抗震设计规范Copyright 2000-2007MIDAS Information Tec

4、hnology Co., Ltd.结构动力结构动力惯性力惯性力kufS ucfDumfI 阻尼力阻尼力 弹性力弹性力 )()()()(tumtuctkutp )(tumg Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.反应谱是单自由度弹性体系在给定的地震作反应谱是单自由度弹性体系在给定的地震作用下，某个最大反应量（位移、速度、加速用下，某个最大反应量（位移、速度、加速度）与体系自振周期的关系曲线。度）与体系自振周期的关系曲线。单自由度弹性体系单自由度弹性体系 周期周期T假定地震输入假定地震输入假定位移反应假定位移反应最大值最大

5、值Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.位移谱位移谱速度谱速度谱加速度谱加速度谱Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd. 新旧规范比较新旧规范比较n 现行公路工程抗震设计规范（现行公路工程抗震设计规范（JTJ 004-89）已经很落后）已经很落后 单一水准强度抗震设计单一水准强度抗震设计 地震作用强度地震作用强度烈度烈度 地震力方面地震力方面n 新规范的发展方向新规范的发展方向 抗震设防标准抗震设防标准两水准两水准设防，设防，两阶段两阶段设计设计

6、 地震作用强度地震作用强度地震动参数地震动参数 延性和位移延性和位移设计设计时程分析法时程分析法 能力保护设计能力保护设计 特殊桥梁抗震设计特殊桥梁抗震设计 桥梁桥梁减隔震减隔震设计设计 合理的抗震构造合理的抗震构造Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.抗震设防目标抗震设防目标E1地震作用下，各类桥梁不受损坏或不需修复可继续使用；地震作用下，各类桥梁不受损坏或不需修复可继续使用；E2地震作用下，地震作用下，A类桥梁不受损坏或不需修复可继续使用，类桥梁不受损坏或不需修复可继续使用， B、C类桥梁不致倒塌或产生严重结构损伤

7、，经修复后可继续使类桥梁不致倒塌或产生严重结构损伤，经修复后可继续使用。用。抗震设防目标：抗震设防目标：第一阶段：第一阶段： E1地震作用下的地震作用下的弹性弹性抗震设计；抗震设计；第二阶段：第二阶段： E2地震作用下的地震作用下的弹塑性弹塑性抗震设计，采用抗震设计，采用延性延性抗震设计方法，抗震设计方法， 并并引入能力保护设计原则。引入能力保护设计原则。两个阶段抗震设计：两个阶段抗震设计：抗震设防烈度为抗震设防烈度为6度及以上地区的公路桥梁，须进行抗震设计。度及以上地区的公路桥梁，须进行抗震设计。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology

8、Co., Ltd.地震动加速度值地震动加速度值表表3.2.2 抗震设防烈度和水平设计基本地震加速度值抗震设防烈度和水平设计基本地震加速度值A抗震设防烈度抗震设防烈度6789设计基本地震动设计基本地震动加速度值加速度值0.05g0.10（0.15）g0.20（0.3）g0.40gCopyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.桥梁抗震等级桥梁抗震等级A类桥梁是指单跨跨径超过类桥梁是指单跨跨径超过150m的特大桥；的特大桥；B类桥梁是指除类桥梁是指除A类以外的高速公路和一级公路上的桥梁及二级公路上的大桥、类以外的高速公路和一级公路上

9、的桥梁及二级公路上的大桥、特大桥等；特大桥等；C类桥梁是指除类桥梁是指除A、B、D类以外的公路桥梁；类以外的公路桥梁；D类桥梁是指位于三、四级公路上的中桥、小桥。类桥梁是指位于三、四级公路上的中桥、小桥。 地震基本烈度地震基本烈度桥梁分类桥梁分类67890.050.10.150.20.30.4A7899更高，专门研究更高，专门研究B78899=9C677889D677889表表3.1.2-1 各类公路桥梁抗震措施等级各类公路桥梁抗震措施等级Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.抗震重要性系数抗震重要性系数桥梁类别桥梁类

10、别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 各类桥梁的抗震重要性系数各类桥梁的抗震重要性系数新规范：桥梁的抗震重要性系数与桥梁结构和地震作用有关新规范：桥梁的抗震重要性系数与桥梁结构和地震作用有关旧规范：桥梁重要性系数仅与桥梁结构有关旧规范：桥梁重要性系数仅与桥梁结构有关Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.抗震重要性系数抗震重要性系数新规范在新规范在E2地震作用下的桥梁重要性系数相当于旧规范的重要性系数地震作用下的桥梁重要性系数相当于旧规范

11、的重要性系数新规范在新规范在E1地震作用下的桥梁重要性系数相当于旧规范的重要性系数与综地震作用下的桥梁重要性系数相当于旧规范的重要性系数与综合影响系数的乘积合影响系数的乘积新规范取消了综合影响系数的概念新规范取消了综合影响系数的概念旧规范的综合影响系数：旧规范的综合影响系数：Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.地震动作用地震动作用n 直线桥可分别考虑顺桥向和横桥向的地震作用。直线桥可分别考虑顺桥向和横桥向的地震作用。n 曲线桥曲线桥应应分别沿相邻桥墩连线方向和垂直于连线水平方向进行多方分别沿相邻桥墩连线方向和垂直于连

12、线水平方向进行多方向地震输入，以确定向地震输入，以确定最不利地震水平输入方向最不利地震水平输入方向。n 设防烈度为设防烈度为8度和度和9度时的拱式结构、长悬臂桥梁结构和大跨度结构，度时的拱式结构、长悬臂桥梁结构和大跨度结构，应应同时考虑同时考虑竖向地震竖向地震作用。作用。n 地震作用分量组合。（地震作用分量组合。（1+0.3+0.3）n 地震作用可以用设计加速度反应谱、设计地震动时程和设计地震动地震作用可以用设计加速度反应谱、设计地震动时程和设计地震动功率谱表达。功率谱表达。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.设计加

13、速度反应谱设计加速度反应谱10T(s)0.1Tg0SmaxS水平设计加速度反应谱水平设计加速度反应谱ACCCSdsi25. 2max式中，式中，Ci为重要性系数，为重要性系数，Cs为场地系数，为场地系数，Cd为阻尼调整系数，为阻尼调整系数，A为设计基本地震动加速度峰值。为设计基本地震动加速度峰值。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.桥梁抗震设计流程桥梁抗震设计流程为了实现两级抗震设防原则，桥梁抗震设计流程：为了实现两级抗震设防原则，桥梁抗震设计流程：n 确定地震中预期的确定地震中预期的延性构件延性构件和和能力保护构件

14、能力保护构件，选择地震中延性构件潜，选择地震中延性构件潜在的在的塑性铰塑性铰位置；位置；n 进行多遇地震、设计烈度地震作用下结构地震反应分析。进行多遇地震、设计烈度地震作用下结构地震反应分析。n多遇地震多遇地震反应谱方法反应谱方法n设计烈度地震设计烈度地震时程分析方法；时程分析方法；n 进行多遇地震作用下进行多遇地震作用下墩柱强度检算墩柱强度检算；设计烈度地震作用下桥梁上部结；设计烈度地震作用下桥梁上部结构和下部结构的构和下部结构的连接构件检算连接构件检算；n 根据能力保护原则进行根据能力保护原则进行能力保护构件设计能力保护构件设计，以确保在地震作用下能力，以确保在地震作用下能力保护构件处于弹

15、性范围内；保护构件处于弹性范围内；n 抗震构造细部设计。抗震构造细部设计。Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.n 静力法：等效静力法，静力法：等效静力法， 非线性静力法，静力弹塑性分析，又叫非线性静力法，静力弹塑性分析，又叫Pushover分析分析n 动力法：反应谱分析方法，单模态、多模态动力法：反应谱分析方法，单模态、多模态 功率谱法，单模态、多模态功率谱法，单模态、多模态 动力时程法（线弹性时程分析，非线性时程分析）动力时程法（线弹性时程分析，非线性时程分析） GFCopyright 2000-2007MIDAS

16、 Information Technology Co., Ltd.桥梁抗震分析方法桥梁抗震分析方法地震作用地震作用B类类C类类D类类规则规则非规则非规则规则规则非规则非规则规则规则非规则非规则E1SM/MMMM/THSM/MMMM/THSM/MMMME2SM/MMTHSM/MMTH表中：表中：TH：代表线性和非线性时程计算方法：代表线性和非线性时程计算方法 SM：单模态反应谱和功率谱方法：单模态反应谱和功率谱方法 MM：多模态反应谱和功率谱方法：多模态反应谱和功率谱方法表表6.1.4 桥梁抗震分析可采用的计算方法桥梁抗震分析可采用的计算方法Copyright 2000-2007MIDAS In

17、formation Technology Co., Ltd.桥梁动力分析模型桥梁动力分析模型公路桥梁抗震设计规范（公路桥梁抗震设计规范（报批稿报批稿）6.3节节n 首先建立首先建立桥梁结构的空间动力计算模型桥梁结构的空间动力计算模型n 反映质量、阻尼、刚度的分布与性质反映质量、阻尼、刚度的分布与性质 梁、墩柱（空间杆系单元）、支座（连接单元）梁、墩柱（空间杆系单元）、支座（连接单元） 混凝土结构的阻尼比可取为混凝土结构的阻尼比可取为0.05，钢结构的可取为，钢结构的可取为0.02 应考虑相邻结构和边界条件的影响。应考虑相邻结构和边界条件的影响。n 小震与中震下采用的模型小震与中震下采用的模型

18、小震应采用总体空间模型小震应采用总体空间模型 中震可采用局部空间模型中震可采用局部空间模型n非线性时程分析时采用的单元特性（支座连接、墩柱）非线性时程分析时采用的单元特性（支座连接、墩柱）Copyright 2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.其他其他n公路桥梁抗震设计规范（公路桥梁抗震设计规范（报批稿报批稿）6.3.6条，进行非线性时程分条，进行非线性时程分析时，墩柱应采用析时，墩柱应采用钢筋混凝土弹塑性空间梁柱单元钢筋混凝土弹塑性空间梁柱单元。根据抗震设。根据抗震设防原则，防原则，E2地震作用下，允许结构出现塑性，发生损伤，因此需地震作用下，允许结构出现塑性，发生损伤，因此需要进行动力弹塑性分析。要进行动力弹塑性分析。梁柱单元的弹塑性可以采用梁柱单元的弹塑性可以采用 Bresler建议建议的屈服面来表示，也可采用非线性梁柱纤维单元模拟。的屈服面来表示，也可采用非线性梁柱纤维单元模拟。n公路桥梁抗震设计规范（公路桥梁