新规范桥梁抗震设计详解MMPPT学习教案

1、会计学1第1页/共60页第2页/共60页第3页/共60页第4页/共60页二级公路大桥，故该桥为B类桥梁。第5页/共60页在7度区，按8度设防第6页/共60页土层平均剪切波速为：209.8m/s第7页/共60页按此条规范确认为：11.5m。第8页/共60页查得场地类别为类场地第9页/共60页判别地基不液化，不需进行抗液化措施。第10页/共60页第11页/共60页确定为规则桥梁第12页/共60页采用MM法。第13页/共60页第14页/共60页得该桥在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. 0iC3 . 1iCiC第15页/共60页0 . 1sCsC第16页/共60页在设防

2、烈度8度区，A值取为0.3g第17页/共60页调整后为：sTg4 . 0gT第18页/共60页阻尼比为：0.05，计算阻尼调整系数得1dC第19页/共60页第20页/共60页第21页/共60页质量：质量：1、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。 一致质量法：通用，耗时，可以考虑扭转振型。2、将二期等反映铺装的荷载转换成质量。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质量块。第22页/共60页组组阻尼比 ，程序计算各阶振型阻尼比：4、钢混叠合梁桥可使用介于0.02-0.05之间的阻尼比如：0.0405. 002. 0第23页/共6

3、0页活动盆式支座：理想弹塑性连接单元。滑板支座：双线性连接单元。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。第24页/共60页真实模拟桩基础，利用土弹簧准确模拟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。第25页/共60页两种方法确定结构自振特性：特征值求解和利兹向量求解。为了快速满足规范6.4.3，经常会用利兹向量法来计算参与组合计算的振型。第26页/共60页第27页/共60页根据规范5.1.1，该直线桥只需考虑顺桥向X和横桥向Y的地震作用。第28页/共60页mm3/20mkN43mkN /17.41kNmkN第29页/共60页3/10mkN第30页/共6

4、0页第31页/共60页第32页/共60页采用MM法或NTH法。第33页/共60页 步骤与步骤与E1E1反应谱的确定相同，但需注意反应谱的确定相同，但需注意重要性重要性系数系数 的取值不同，其他参数相同，得的取值不同，其他参数相同，得E2E2地震地震作用下反应谱如下。作用下反应谱如下。iC第34页/共60页与与E1E1地震作用下的分析步骤相同地震作用下的分析步骤相同 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） 自振特性分析 振型组合方法的确定 地震作用分量组合的确定地震主动土压力地震动水压力第35页/共60页 按现行的公路桥涵设计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

5、完全相同,与加州交通部(CALTRANS)规范一致。第36页/共60页 4 4、强度验算、强度验算effI 利用规范公式利用规范公式6.1.66.1.6计算计算查附录查附录A A得到得到effIeffI理论方法求解理论方法求解CIVILCIVIL程序计算程序计算通过轴压比、纵通过轴压比、纵筋配筋率查附录筋配筋率查附录第37页/共60页1 1、确定、确定 曲线曲线 条带法（纤维模型、将材料的应力应变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 2、根据、根据 曲线确定屈服弯矩

6、曲线确定屈服弯矩 、屈服曲率、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 曲线近视简化为双折线型或三折线型骨架模型，规范7.4.4推荐的是几何作图法中的等能量法将 曲线转换为双折线骨架模型。yMyMMMMM第38页/共60页1 1、用动力弹塑性模块中的纤维模型来求解屈服弯矩、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。2 2、用静力弹塑性模块中的铰属性来得到屈服弯矩、用静力弹塑性模块中的

7、铰属性来得到屈服弯矩 。 yMyyMyMMyMyMyMi）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 。 两种方法第39页/共60页 4.24.2、pushoverpushover分析方法分析方法第40页/共60页 yMmkNMy 3398第41页/共60页 yMmkNMy 3376 由程序的pushover图形结果得第42页/共60页本例通过civil程序求解屈服弯矩，可见用静力弹塑性模块中的铰属性来得到屈服弯矩的

8、两种方法相差甚少，均可采用 。用椭圆内插取墩底屈服弯矩：用椭圆内插取墩顶屈服弯矩：通过附录B，计算矩形截面屈服曲率： 得到墩底抗弯刚度： effImkNMy 3398003318.0100168.0975.1975.1Hyy470315111. 025. 3003318. 03398meEMIcyyeffyMymkNMy 3326第43页/共60页 规范7.4.2条是对截面层次上的曲率延性系数验算的变化形式 规范7.4.6条是对构件层次上的位移延性系数验算的变化形式第44页/共60页 规则性桥梁，故仅需按74.6验算墩顶位移第45页/共60页 计算得墩顶纵向水平位移 横向水平位移0 . 1cc

9、md16cmd6 .5计算计算E2E2作用下墩顶双向实际位移作用下墩顶双向实际位移第46页/共60页横向容许位移采用pushover分析方法计算。 根据公式算得 ，纵桥向容许位移 cmLp30cmu54.10第47页/共60页 因为塑性铰的容许转动能力对应的是塑性铰的极限状态，通过对结构做pushover分析得到墩的底部塑性铰在第52载荷步先达到极限状态。第48页/共60页由规范7.4.8条知，此时对应的墩顶处处横向水平位移既为容许位移。第49页/共60页cmu13查看能力曲线：第50页/共60页墩顶纵桥向水平位移 ,验算不通过 横桥向水平位移 ，验算通过 cmcmud54.1016cmcmu

10、d136 .5第51页/共60页本例中墩柱的抗剪作为能力保护构件 本例为连续刚构桥，故沿纵桥向端部为塑性铰区域；双柱墩，故沿横桥向端部为塑性铰区域第52页/共60页第53页/共60页第54页/共60页 C点对应的为极限状态。第55页/共60页点C为铰的极限状态点。查看下图可得：25.1yuMM墩底极限弯矩mknMu5 .42473398*25.1墩顶极限弯矩mknMu5 .41573326*25.1双向截面特性完全一样双向截面特性完全一样第56页/共60页经过程序的pushover计算得到 ，由上页式（6.8.2-2）计算得到mkNMszc5 .4157mkNMxzc5 .4247kNVc3 .111995 .42475 .41572 .10纵桥向由轴压比和材料、截面属性计算的剪力设计值。纵桥向由轴压比和材料、截面属性计算的剪力设计值。截面属性双向同性，横桥向剪力设计值也为1119.3KN第57页/共60页计算得到纵桥向横桥向 kNVc1 .4370kNVc7 .1146计算计算E2E2地震作用下的双向剪力实际值