桥梁抗震知识详解

1、目录相关规范学习减隔震设计桥梁动力分析模型振型分析反应谱分析123451相关规范学习1.1 相关规范公路桥梁抗震设计规范JTG/T 2231-01-2020公路工程抗震规范JTG B02-2013城市桥梁抗震设计规范CJJ 166-2011公路桥梁抗震性能评价细则JTG/T 2231-02-2021两水准设防、两阶段设计1.2 三本规范的对比（1） 抗震设防分类13规范、20规范：A、B、C、D共4类11规范：甲、乙、丙、丁共4类1.2 三本规范的对比（2） 反应谱1.2 三本规范的对比（3） 阻尼比3本规范均采用阻尼调整系数对反应谱峰值进行调整；13规范和11规范完全相同，20规范相同阻尼比

2、下调整系数略小。1.2 三本规范的对比（4） 场地因素3本规范均需要根据地震场地对反应谱特征周期进行调整，20规范对类场地进行了细分外，3本规范在、场地类型的特征周期调整上完全一致；13规范20规范采用场地调整系数对地震动反应谱峰值进行调整，11规范中未有针对场地调整系数的相关规定。1.2 三本规范的对比（5） 总结20规范与 13规范的地震动参数的体系基本相同，仅在部分数值上存在少量差别，桥梁结构的地震响应差异基本上是由修订中部分系数的调整造成的。11规范13规范的地震动参数体系差别较大，在桥梁结构地震响应上存在明显的差异。1.3 公路桥梁抗震设计规范（1）适用范围1.3 公路桥梁抗震设计规

3、范（2）特点保持两水准设防、两阶段设计，抗震设防标准（地震作用重现期）和性能目标与原细则一致。E1地震作用下，采用弹性抗震设计，要求墩、梁、基础等桥梁主体结构保持弹性状态，主要验算结构和构件的强度以及支座的抗震能力。E2地震作用下，对采用延性抗震设计的桥梁，主要验算结构变形（位移）和能力保护构件的强度以及支座的抗震能力，对采用减隔震设计的桥梁，主要验算结构强度以及减隔震装置的能力。1.3 公路桥梁抗震设计规范（3）主要修订内容将类场地细分为0、 1两个亚类；对桩基础验算和承载能力调整系数进行了修订。设计加速度反应谱的计算常数取值由2.25改为2.5。将竖向设计反应谱的图形和公式进行修订，使水平

4、向设计反应谱的图形与公式一致，采用了不同场地系数、特征周期的规定。桥梁延性抗震计算方法进行了大幅变更；细化减隔震体系的设计要求。明确“抗震构造措施”的等级概念。2减隔震设计引入减隔震技术的目的就是利用减隔震装置在满足正常使用功能要求的前提下，延长结构自振周期和增大阻尼达到消耗地震能量和降低结构地震响应的目的抗震计算：正常支座：允许桥梁结构出现塑性铰，进行结构塑形计算；减隔震支座：不允许桥梁结构出现塑形，E1、E2作用下均为弹性；计算方法主要为反应谱法（线性）、时程分析法（线性/非线性）。常用的减隔震装置分为整体型和分离型两类常用的整体型减隔震装置有：铅芯橡胶支座。高阻尼橡胶支座。摩擦摆式减隔震

5、支座。常用的分离型减隔震装置有：橡胶支座+金属阻尼器。橡胶支座+摩擦阻尼器。减隔震支座：初始刚度：弹性时采用。（例如高阻尼支座等）等效刚度：支座进入塑性时，在反应谱线性计算中模拟非线性。（例如高阻尼支座、摩擦摆支座等）屈服后刚度：支座进入塑性时，模拟非线性。高阻尼橡胶支座。摩擦摆支座。3桥梁动力分析模型与静力分析模型的区别：不在于精细地模拟结构，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。000002 4 4131400000442110 0 0 0 0 质量：1、将建立的模型自重进行质量转换。集中质量法：一般梁桥选择，计算省时，不能考虑扭转振型。一致质量法：通用，

6、耗时，可以考虑扭转振型。2、将桥面铺装等二期荷载转换成质量。3、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节点质量。一致质量矩阵 集中质量矩阵1 1 3 0 0 0 0 0 2 4 1 1 3 3 4 2 4刚度：构件刚度在地震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，但选择静刚度能满足工程要求。阻尼：通常使用阻尼比来反映整个桥梁结构的阻尼。l 钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥梁阻尼比一般选择为=0.05l 钢桥阻尼比一般选择为=0.03l 钢混结合梁桥分别定义钢构件组的组阻尼比 、混凝土构件组的组阻尼比 ，程序计算各阶振型对应的阻尼比l 钢混叠合梁桥可使用介于0.

7、02-0.05之间的阻尼比l 斜拉桥的阻尼比不宜大于0.03l 悬索桥的阻尼比不宜大于0.02边界条件：主要包括连接构件及地基刚度的模拟。l 普通板式橡胶支座：弹性连接输入刚度或者采用梁单元模拟l 盆式支座：主从约束或弹性连接l 伸缩缝和橡胶挡块：一般连接的间隙单元l 摩擦摆隔震支座、钢阻尼器、液体粘滞阻尼器等减隔震装置：一般连接中对应的非线性边界l 地基刚度的简化模拟：在墩底加各个方向的弹簧支撑，需要进行等效简化计算l 地基刚度的真实模拟：在桩单元上利用节点弹性支承来模拟土对桩的水平侧向力，弹簧刚度可采用M法计算得到的数值放大23倍。4振型分析当没有外荷载和阻尼时，n个自由度体系的运动方程n

8、个自由度体系的n个自振频率和模态向量:振型矩阵谱矩阵 n n n 利用振型向量的正交性，可生成对角质量矩阵和刚度矩阵，将结构体系的动力方程分解为独立的n个单自由度体系。线性多自由度体系运动方程mu(t)ku(t) mug(t)解耦得(Tmn)qn(t)(Tmn)qn(t) Tmug(t) 1 11 1 1 00 1子空间迭代法子空间迭代法求出结构的前r阶振型Lanczos法Ritz向量法Ritz向量法求出的是和激发荷载向量直接相关的振型。因此用振型分解反应谱法和振型叠加法进行结构动力分析时，一般建议采用Ritz向量法进行结构的振型分析。5反应谱分析反应谱是单自由度弹性体系在给定的地震作用下，某

9、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。单自由度弹性体系 周期T地震输入位移反应位移谱速度谱加速度谱10 T(s)Tg0 0.1SSmax水平设计加速度反应谱Smax 2.5CiCsCdA式中，Ci为重要性系数，Cs为场地系数，Cd为阻尼调整系数，A为设计基本地震动加速度峰值。由同一场地上所得到的地面运动加速度记录分别计算出它们的反应谱曲线，进行统计分析，求出的谱曲线为抗震设计反应谱。max= R R R R R 1/2max= i ij j R R R 反应谱分析法是把多自由度系统假设为单自由度系统的复合体，组合并分析预先通过数值积分求出的任意周期（或者频率）范围对应的最大反应值（加速度，速度，位移）的方法，主要应用于利用设计频谱所进行的抗震设计中。反应谱分析方法是先求出每个振型对应最大反应值，然后用适当的组合方法，预测最大反应值。由于各振型并不同时出现，它们对结构的贡献也各不相同，因此不可能将各振型简单相加来得到结构的响应，从目前情况看，应用广泛的是基于随机振动理论所提出各种组合方案，如CQC和SRSS法。2 2 2 2 1/21 2 3 nN N i1 j1 Rmax R1 R2 R3 Rnijn ni1 j1Ri,maxR j,maxRmax l完整二次项组合法（CQC法） CQC法用于振型密集型结构，如考虑平移扭转耦连