ch7 桥梁抗震设计示例ppt课件

1、1 2022-1-17 桥梁抗震第七章第七章 桥梁抗震设计例如桥梁抗震设计例如一座四跨延续梁桥纵桥向的抗震计算设计： “抗震设计：，采用才干设计方法延性设计 减隔震概念设计 两种对策比较桥梁工程的抗震设计普通在静力设计的根底上进展。桥梁工程抗震设计两种思绪： 采用“抗震对策进展设计：设法为构造提供较强抗震才干 采用减隔震概念进展设计：设法减小构造的地震反响2 2022-1-17 桥梁抗震7.1 根本设计资料图7.1 某一联高架桥立面图单位：cm图7.2 某一联高架桥横断面图单位：cm中墩每一立柱顶设置一个固定盆式支座，其它立柱顶设置单向活动盆式支座。桥梁上部构造的质量为：一切墩柱质量换算到墩顶

2、：在地震反响分析中，墩身惯性力可以忽略不计。tms5 .389911045.35110)6 . 25 . 21813. 05 . 2186 . 0(tmp6 .82680625. 524. 0)5 . 6476(5 . 235. 15 . 1 24. 03 2022-1-17 桥梁抗震墩柱截面主筋配置为3825，净维护层4cm。箍筋为12，纵向间距：塑性铰区段为10cm，塑性铰以外为20cm。图7.3 墩柱截面配筋图规定，该桥址场地的地震加速度峰值为0.2g，即程度地震系数为0.2。本延续梁桥为城市高架桥中的一联，构造重要性系数取1.3。桥址场地属于“规范II类场地，特征周期为0.3s，下降段

3、的反响谱值为： 98. 03 . 025. 2T4 2022-1-17 桥梁抗震多跨延续梁桥：仅在中墩设固定支座，其他墩上均设滑动支座。 “抗震设计的主要义务是设法提高固定墩的抗震才干。 “规范 与延性设计：一样之处：设计地震力的计算以及墩柱的抗弯强度验算方面区别：对墩柱剪切强度的需求，以及支座、根底等才干维护构件的强度需求。此外，“规范没有要求对墩柱的延性才干进展检算。7.2 “抗震设计7.2.1 设计地震力计算Kms图7.4 自振特性计算简图)(iidshziRGKCCP5 2022-1-17 桥梁抗震mkNlEIK/1099.17125.135.10.332325333 （ I 偏 安

4、全 考 虑 ， 不 折 减 ）体 系 的 自 振 周 期 为 ：sKmTs88.01099.15.3899225反 应 谱 值 ：784.088.03.025.298.0所 有 滑 动 支 座 的 恒 载 反 力 为 ：kNGs28360108045.35则 ， 固 定 墩 的 设 计 地 震 力 为 ：)(sdshziGGKCCP )2836002.038995784.02.0(3.03.1 kN4.21636 2022-1-17 桥梁抗震固 定 墩 一 个 墩 柱 的 墩 底 弯 矩 为 ：mkNlPM.9.7571724.21632固 定 墩 一 个 墩 柱 的 恒 载 轴 力 为 ：

5、kNN9.567110)75.235.15.11545.35(根 据 公 路 钢 筋 混 凝 土 及 预 应 力 混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 规 定 的 计 算 公 式 计 算 ， 图7.3所 示 的 截 面 在 5671.9kN 的 轴 力 作 用 下 ， 所 能 承 受 的 弯 矩 为 ：MmkNMR.5998可 见 ， 墩 柱 截 面 的 抗 弯 强 度 不 满 足 要 求 ， 必 须 增 加 截 面 纵 筋 。 在 截 面 上 下 缘 各 增 加 一排 10 25 钢 筋 ， 如 图 7.5 所 示 。 根 据 计 算 ， 该 截 面 的 抗 弯 强 度 为 ：MmkNMR.7

6、641图7.5 截面配筋修正图7.2.2固定墩的抗弯强度验算7 2022-1-17 桥梁抗震7.2.3 固定墩的延性才干检算1 固定墩的延性需求确定体系的自振周期为0.88s0.7s，等位移准那么适用假设采用等能量准那么，那么有偏于平安思索，确定构造的延性需求为6。构造延性等于桥墩的部分延性。固定墩位移延性需求63 . 0zC3 . 3R3 . 3R95. 5) 1(5 . 02R8 2022-1-17 桥梁抗震2 固定墩的延性才干确定及检算约束混凝土的应力应变关系采用Mander模型：图7.6 普通约束混凝土的应力应变曲线ffx rrxcccr1xcccccccccoff 5112085.

7、0RfcrEEEccsecEfcc 5000Efccccsec保护层的应力应变关系，假定 2co时fc 0，应变达到碎裂应变sp。约束混凝土的峰值压应力ccf 和对应的压应变cc，以及极限压应变cu9 2022-1-17 桥梁抗震y 方向的含箍率y为00477.01282100113)24(csyybsAx 方向的含箍率x为00427.01432100113)24(csxxdsA对于矩形截面，有效约束系数eK可取为 0.75，则：0427. 0)85. 030/(34000427. 075. 0/cyhxeclxffKff0477. 0)85. 030/(34000477. 075. 0/cy

8、hyeclyffKff由 图 5.12 ， 取 左 坐 标 轴 上 0.0477 和 曲 线 坐 标 上 0.0427 对 应 的 点 ， 得 到27. 1/cccff，从而求得约束混凝土的峰值压应力为39.3285. 03027. 1ccf约束混凝土的峰值应变为0047.01)127.1 (5002.0115 cocccccff箍筋在最大拉应力时的应变su取为 0.09，则约束混凝土的极限压应变为cusyhsuccff000414. 01596. 039.32/09. 0340)00427. 000477. 0(4 . 1004. 0纵向钢筋的应力应变关系采用理想弹塑性模式，屈服应力为 34

9、0Mpa，弹性模量为2.1E6Mpa。图7.5 截面配筋修正图最大约束应力比f l2/fco约束强度比fcc/fco最小约束应力比fl1/fco图5.12 约束应力比约束强度比关系曲线10 2022-1-17 桥梁抗震0.000.020.040.060.080200040006000800010000弯矩 （ kN . m ）曲率 （ 1/ m ） 实 际 理 论图7.7 固定墩墩柱截面的弯矩曲率关系在5671.9kN的恒载轴力作用下，固定墩墩柱截面绕x轴的弯矩曲率曲线屈服弯矩为9884kN.m屈服曲率为2.27310-3 1/m极限曲率为77.0510-3 1/m曲率延性系数89.33611

10、)75 . 125. 01 (75 . 189.3231)25. 01 (5 . 0) 1(31lhlhhlp5 . 0混凝土和钢筋的本构关系截面弯矩曲率分析曲率延性系数位移延性系数11 2022-1-17 桥梁抗震7.2.4 固定墩的抗剪验算1 固定墩墩柱的最大地震剪力计算墩柱底截面绕x轴的名义抗弯强度N=5671.9kNmkNMR.9884mkNMMR.8 .1186098842 . 100kNlMVc4 .169478 .11860002 固定墩墩柱的名义抗剪才干计算根据美国Caltrans抗震设计准那么scnVVV12 2022-1-17 桥梁抗震 混凝土提供的抗剪强度 eccAvV

11、塑性铰区域内 2133. 02cccffccv （Mpa）25. 0083. 0305. 05 .12025. 01dyhsfc，c1偏安全取下限值 0.0255 . 12 . 135. 15 . 18 .13109 .567118 .13132gcAPcMpaffvccc3 . 006. 02 . 1025. 02kNVc4861035. 15 . 18 . 03 . 03塑性铰区域外 233. 05 . 0cccffcv （Mpa）由于33. 06 . 05 . 02c，则kNVc26701035. 15 . 18 . 05 .2533. 03 箍筋提供的抗剪强度塑性铰区域内kNsdfAV

12、yhvs28081 . 01035. 1340113)24(3塑性铰区域外kNsdfAVyhvs14042 . 01035. 1340113)24(313 2022-1-17 桥梁抗震 墩 柱 的 名 义 抗 剪 强 度塑 性 铰 区 域 内kNVVVscn32942808486塑 性 铰 区 域 外kNVVVscn4074140426703 固定墩墩柱的抗剪验算固定墩墩柱的抗剪强度应满足ncVV0 （0.85）塑性铰区域内kNVVnc2800329485. 04 .16940塑性铰区域外kNVVnc3463407485. 04 .16940可见，墩柱的抗剪强度是足够的。14 2022-1-1

13、7 桥梁抗震7.2.5 才干维护构件检算1 固定支座的检算固定支座的最大水平力hzbE必须小于支座的最大水平抗力maxE 根据“规范”验算：2/)(2/)(GGKCRGKCEdshiiidshihzb kN8.47852/)2836002.0389952.03.1( 根据能力设计方法验算：kNlMlMERhzb4.169478.1186002 根底的检算桥梁根底的抗震检算，可根据公路桥涵设计规范进展，关键是确定根底的最大设计荷载。15 2022-1-17 桥梁抗震 根据“规范”验算：固定墩基础的设计荷载取决于墩柱所受到的设计地震力：墩柱传下来的恒载轴力： kNN8 .113439 .56712

14、墩柱传下来的地震剪力： kNQ4 .2163墩柱传下来的地震弯矩： mkNM.8 .1514374 .2163 根据能力设计方法验算：固定墩基础的设计荷载取决于墩柱可能发挥的最大抗弯强度：墩柱传下来的恒载轴力： kNN8 .113439 .56712墩柱传下来的最大剪力： kNVQc8 .33884 .1694220墩柱传下来的最大弯矩：mkNMM.6 .237218 .1186022016 2022-1-17 桥梁抗震7.3 采用减隔震概念设计* 上部构造为延续梁方式，下部构造刚度比较大* 场地条件比较好，预期地面运动特性具有较高的杰出频率选用工程运用非常广泛的普通板式橡胶支座以延伸构造周期

15、、减小地震反响，并分散上部构造惯性力。每一立柱顶均设置一个普通板式橡胶支座中墩GYZ900，边墩GJZ4007007817 2022-1-17 桥梁抗震7.3.1 设计地震力计算墩柱的设计地震力采用单自由度计算简图计算。中墩柱抗推刚度：mkNlEIKmmc/1096. 9343边墩柱抗推刚度：mkNlEIKssc/1024. 1353GYZ900138 剪切刚度：mkNtGAKyb/1063. 71 . 049 . 0102 . 1323GJZ40070078 剪切刚度：mkNtGAKjb/100 . 6056. 07 . 04 . 0102 . 133单自由度体系刚度：mkNKKKKKKKK

16、Kjbscjbscybmcybmc/1054. 6464单自由度体系自振周期：sKmTs53. 11054. 65 .3899224反应谱值：456. 053. 13 . 025. 298. 0不考虑地震力折减，单自由度体系的设计地震力kNGKCPshi2 .462338995456. 02 . 03 . 1中间桥墩一个墩柱的设计地震力kNPKKKKKPKKPybmcybmcmmc1 .5352 .46231054. 61057. 743ms图7.8 单自在度计算简图iK18 2022-1-17 桥梁抗震7.3.2 墩柱的抗弯强度验算7.3.3 墩柱的抗剪强度验算 中 间 桥 墩 一 个 墩

17、柱 的 墩 底 弯 矩 为 ：mkNlPMmc.7.374571.535中 间 桥 墩 一 个 墩 柱 的 恒 载 轴 力 为 ： kNN9.5671根 据 公 路 钢 筋 混 凝 土 及 预 应 力 混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 规 定 的 计 算 公 式 计 算 ， 图7.3 所 示 的 截 面 在 5671.9kN 的 轴 力 作 用 下 ， 所 能 承 受 的 弯 矩 为 ：MmkNMR.5998可 见 ， 墩 柱 的 地 震 反 应 远 小 于 墩 柱 的 强 度 ， 墩 柱 处 于 弹 性 工 作 状 态 。墩 柱 未 屈 服 ， 墩 柱 所 受 到 的 最 大 地 震 剪

18、力 为 墩 柱 实 际 受 到 的 水 平 地 震 力 ：kNVc1.5350远 小 于 墩 柱 的 抗 剪 强 度 ， 因 此 抗 剪 能 力 足 够 。19 2022-1-17 桥梁抗震7.3.4 支座及根底的检算1 板式橡胶支座检算2 根底检算 支座厚度检算，必须满足00XtgXt mtmKPXybmc1 . 007. 01063. 71 .53530 特别强调：根据“规范”进行验算，计算支座的水平剪切变形时，支座的地震剪力乘以3 . 0zC，则mX021. 00。但是，本桥中墩柱未屈服，不能进行折减。 支座抗滑稳定性检算，必须满足 hzbbdER kNEkNRhzbbd1 .5356 .797101545.3515. 0同样，如果支座的地震剪力乘以3 . 0zC，则kNEhzb5 .160。对于弹性工作的桥墩基础，设计荷载取决于墩柱所受到的实际地震力：墩柱传下来的恒载轴力： kNN8 .113439 .56712墩柱传下来的地震剪力：