桥梁地震反应分析(动力时程、pushover)[优质工程范文]

1、第四章 桥梁地震反应分析,非线性时程分析方法,1、材料非线性 2、几何非线性 3、接触非线性,工程结构非线性问题的分类,线弹性行为,弹性、非线性弹性、弹塑性,脆性材料和延性材料,反复荷载下材料的加载、卸载、再加载过程,混凝土的非线性特征,钢筋的非线性特征,荷载和变形的相互关系,RC截面的弯矩曲率关系,端部集中受荷悬臂梁的非线性行为,RC悬臂梁在反复荷载下的力-位移曲线,滞回行为,强度退化,刚度、强度退化,耗能特征,线弹性/弹塑性动力反应对比,线弹性/弹塑性动力反应对比,延性（Ductility）的定义,Paulay和Priestley的定义： 结构或构件的滞回延性，是指在抗力没有明显下降的情况

2、下，结构或构件所能经受的反复弹塑性变形循环的能力。 （1）结构或构件至少能够经受住5次反复的弹塑性变形循环，而且最大幅值可达设计容许变形值； （2）结构或构件在经理反复的弹塑性变形循环时，抗力的下降量始终不超过最大抗力的20。（国内常用15）,延性指标,曲率延性系数（曲率延性比） 位移延性系数（位移延性比）,曲率延性比,屈服曲率,极限曲率,位移延性比,位移延性比与曲率延性比的关系,位移延性比与曲率延性比的关系,集中塑性单元模型 分布塑性单元模型,杆系模型,Giberson单分量梁柱单元模型,Clough双分量梁柱单元模型,集中塑性单元模型,集中塑性单元模型,Lai氏多弹簧单元,集中塑性单元模型

3、的优缺点,优点：对计算机存储容量要求较低，耗费机时少、数值稳定 缺点：无法反映钢筋混凝土构件的非弹性变形区域具有一定的长度、而且这个塑性区长度是随加载历史的变化而变化的这一客观规律。,分布塑性单元模型,分段变刚度模型 曲线分布柔度模型 有限单元模型 经典刚度法单元（位移插值函数） 基于柔度法单元（内力插值函数）,端部受荷悬臂梁材料非线性分析,材料应力-应变关系,1个单元 5个积分截面,梁端荷载-位移关系曲线,积分点数目对精度的影响,曲率沿杆长变化图,William肘式框架的几何非线性分析,EA = 8.38x106 N/m EI = 2.66x107 N.mm2,荷载-挠度曲线分析结果与试验数

4、据比较,压弯构件的非线性分析,RC结构非线性静动力分析,材料本构模型库 滞回模型库 截面分析 求解算法荷载控制、位移控制,材料本构模型,混凝土 Hognestad 模型 KentPark模型及其修正模型 SheikhUzumeri模型 Mander模型 Saatcioglu-Razvi模型 Hoshikuma模型 钢筋 多线性模型 曲线弹塑性强化模型,混凝土本构模型Hognestad模型,无约束混凝土,混凝土本构模型Kent-Park模型,KP模型,KP修正模型,混凝土本构模型 SheikhUzumeri模型,基于24个方形截面混凝土柱试件的轴心抗压试验,混凝土本构模型 Mander模型,0.

5、12,钢筋的本构关系,钢筋的本构关系多线性模型,钢筋的本构关系曲线强化模型,截面弯矩曲率关系分析程序,截面力平衡条件,传统求解方法：多次迭代、可能发散,推荐方法,分析步骤,分析步骤,算例,仅需1-2次迭代！,滞回模型,精确的滞回模型应能考虑： （1）刚度退化 （2）强度退化 （3）捏拢效应,常见的滞回模型,Park三参数模型,光滑滞回模型,使用微分方程表示 n个形状控制参数 可考虑刚度退化、强度退化、捏拢效应,形状控制参数对光滑模型的影响,形状控制参数对光滑模型的影响,形状控制参数对光滑模型的影响,形状控制参数对光滑模型的影响,各形状控制参数的共同影响,RC构件的拟静力试验仿真,Ang等人的试

6、验 No.1,圆形截面 D=400mm L=1600mm 配筋率 2.43% 含箍率 0.76% 轴压比 20% 弯曲延性破坏,Arakawa 等人的试验,圆形截面 D=275mm L=300mm 配筋率 2.54% 含箍率 0.94% 轴压比 11% 剪切破坏,Davey的试验,圆形截面 D=500mm L=2750mm 配筋率 2.61% 含箍率 0.44% 轴压比 6% 随机荷载,Ang 等人的试验u3,矩形截面 400400mm L=1600mm 配筋率 1.51% 含箍率 2.83% 轴压比 38% 强度和刚度明显退化,单层RC框架的非线性静动力分析算例,OpenSees （Open System for Earthquake Engineering Simulation）,模型,弯矩-曲率分析结果对比,Pushover分析结果,单层RC框架的非线性时程分析,滞回模型,算例,普通桥梁 上部结构和盖梁总重估计为7000kN 类场地 地震动峰值加速度为0.3g,罕遇地震下动力时程分析,PGA调整至510 cm/s2（0.52g）,模型,非线性时程反应分析应注意的问题,单元模型及滞回模型的选择 地震波的选择 “3+1”原则3条实际地震