抗震专题1-反应谱分析前处理

,BridgingYourInnovationstoRealities,抗震专题1反应谱分析前处理,2014年12月12日北京迈达斯技术有限公司,一、抗震概述桥梁震害案例抗震分析方法抗震延性设计规范抗震设计MidasCivil抗震分析设计二、反应谱分析反应谱分析的原理结构各振型含义及计算方法Civil计算振型的三种方法已知振型计算反应谱下受力梁桥反应谱分析步骤,内容,midasCivil,一、抗震概述,桥梁震害案例,midasCivil,桥梁墩台和基础的震害是由于受到较大的水平力，瞬时反复振动在相对薄弱的截面产生破坏而引起。根据大量震害实例，长细比较大的柔性墩多为弯曲破坏，即延性破坏，表现为:混凝土的开裂、压溃、钢筋裸露与压弯，并会产生很大的塑性变形。这种破坏主要是由于约束箍筋配设不足、纵向钢筋搭接或焊接不牢等引起墩的延性不足；长细比小的粗矮桥墩多为剪切破坏，即脆性破坏，表现为：混凝土大裂缝、钢筋切断等。这种破坏主要是由于墩柱剪切强度不足引起。,一、抗震概述,桥梁震害案例,midasCivil,一、抗震概述,抗震分析方法,地震反应分析方法,静力法,弹性静力法,非线性Pushover分析,反应谱法,单振型,多振型,等效线性法,动态时程法,弹性,非线性,midasCivil,一、抗震概述,抗震延性设计,延性的定义,midasCivil,一、抗震概述,抗震延性设计,延性对桥梁抗震的意义,midasCivil,一、抗震概述,抗震延性设计,延性对桥梁抗震的意义,midasCivil,一、抗震概述,抗震延性设计,延性对桥梁抗震的意义,midasCivil,一、抗震概述,抗震延性设计,延性抗震设计方法,midasCivil,一、抗震概述,抗震延性设计,midasCivil,一、抗震概述,规范抗震设计,midasCivil,一、抗震概述,规范抗震设计,midasCivil,一、抗震概述,midasCivil抗震分析设计,反应谱分析,反应谱,钢筋/混凝土弹塑性材料特性,时程分析,地震波,骨架/纤维弹塑性铰特性,midasCivil,一、抗震概述,midasCivil抗震分析设计,E2地震梁桥抗震设计(梁桥),非规则桥梁（非矮墩）,规则桥梁,塑性铰转动能力验算,位移验算,E2地震作用下非线性时程分析塑性铰转角,E2地震作用下反应谱分析墩顶位移结果,式7.4.7&Pushover分析横桥向容许位移,式7.4.3-1,二、反应谱分析,反应谱分析的原理,二、反应谱分析,反应谱分析的原理,二、反应谱分析,反应谱分析的原理,二、反应谱分析,反应谱分析的原理,总结：（1）反应谱分析实际上是一种拟动力分析方法。将结构在动力荷载下的复杂响应情况，分解为各阶振型独立的分项响应情况。（2）地震效应通过设计规范提供的综合考虑各项因素制定的设计反应谱体现。,根据上述总结反应谱分析会涉及到三方面内容：（1）结构各阶振型的含义和求法。（2）计算各振型反应谱下结构响应。（3）将各振型结果进行组合。,二、反应谱分析,反应谱分析的原理,二、反应谱分析,结构各振型的含义及计算方法,振型参与系数,二、反应谱分析,结构各振型的含义及计算方法,振型参与质量,二、反应谱分析,结构各振型的含义及计算方法,实例分析,二、反应谱分析,结构各振型的含义及计算方法,二、反应谱分析,二、反应谱分析,二、反应谱分析,二、反应谱分析,二、反应谱分析,Civil计算振型的三种方法,在一般的有限元分析中，由于系统的自由度很多，同时在研究系统的响应时，往往只需要了解少数较低的特征值及相应的特征向量，因此在有限元分析中，发展了一些适应上述特点而效率较高的解法（子空间迭代法、lanczos）。midasCivil中除了提供精确的特征向量法分析外，还提供了与荷载相关的Ritz向量分析法。多重Ritz向量能用于线性和非线性结构的动力分析。与精确特征向量法相比，多重Ritz向量法用更少的时间可产生更精确的结果。,子空间迭代法,子空间迭代法是求解单元数多的大型矩阵特征值问题的最常用最有效的方法，被广泛应用于结构动力学的有限元分析中。,二、反应谱分析,Civil计算振型的三种方法,二、反应谱分析,Civil计算振型的三种方法,Lanczos方法对于模态数较少的特征值分析非常有效的方法。,Lanczos方法,二、反应谱分析,Civil计算振型的三种方法,多重Ritz向量法认可结构动态响应是空间荷载分布的函数，考虑动力荷载的空间分布（当定义了初始向量后，第一个向量块的静态响应就来源于该初始荷载向量），通过反映动力荷载特性的特征值，使用较少的模态数可以计算出比特征值向量法更加准确的结果。,多重Ritz向量法（求解的是一般矩阵特征值问题）,二、反应谱分析,Civil计算振型的三种方法,子空间迭代法、Lanczos法和多重Ritz向量法算例比较(荷载作用是对称),由图可以清楚的发现：多重Ritz向量法和另外2种分析方法得到的振型图是大不相同的。通过模态查看，可以发现多重Ritz向量法所有振型都是对称的（荷载作用是对称的），因为它考虑了空间荷载分布状态及动力贡献，所以他忽略了所有反对称振型。对于反对称振型，并不是由荷载激发的，荷载在这些振型的动力贡献为零。故：反应谱分析时较好的方法是采用多重Ritz向量法。,二、反应谱分析,Civil计算振型的三种方法,二、反应谱分析,已知振型计算反应谱下结构受力,单振型施加惯性力的方法,二、反应谱分析,已知振型计算反应谱下结构受力,二、反应谱分析,已知振型计算反应谱下结构受力,各振型的组合结果,二、反应谱分析,已知振型计算反应谱下结构受力,二、反应谱分析,已知振型计算反应谱下结构受力,（1）SRSS组合结果,二、反应谱分析,已知振型计算反应谱下结构受力,CQC组合结果,二、反应谱分析,已知振型计算反应谱下结构受力,反应谱工况组合结果,二、反应谱分析,梁桥反应谱分析步骤,注意：边界条件：支座刚度、桩基础的模拟荷载工况：自重、预应力、二期荷载,建立模型,二、反应谱分析,梁桥反应谱分析步骤,结构振型计算,二、反应谱分析,梁桥反应谱分析步骤,注意：反应谱函数的含义：不是随时间施加不同的加速度，而是各振型对应的加速度值。,定义反应谱函数,二、反应谱分析,梁桥反应谱分析步骤,注意：地震作用角度：当地震激发方向平行于X-Y平面，地震角度为与X轴的夹角(度)，角度的正负号以Z轴为基准，按右手法则确定。地震作用方向在整体坐标系的X轴上时角度