梁桥抗震结构分析-MidasCivil（PPT230）

“老朱陪您学Civil”之梁桥抗震抗震分分析难难点：：1.规范关关于分分析计计算方方面的的内容容介绍绍较少少。2.工程师师对结结构动动力学学分析析相对对陌生生。3.边界非非线性性及材材料非非线性性在静静力分分析中中接触触较少少。4.抗震分分析需需要综综合上上述三三点内内容，，短期期学习习很难难掌握握。个人总总结抗抗震设设计的的知识识体系系：一个理念念、两种方法法、四个工具具、三项注意意目录一、延延性设设计理理念二、反反应谱谱分析析方法法（M-phi曲线、Pushover）三、时时程分分析方方法（选波波工具具、纤纤维/骨架模模型））四、抗震震分析析的三点注意意事项项1.非线性性边界界的模模拟。。2.桩基础础的模模拟。。3.Mander本构定定义约约束混混凝土土。1972年12月23日首都都马那那瓜发发生罕罕遇强强烈地地震至至少0.35g，5000多人死死亡，，市区区1万多栋栋楼房房夷为为平地地，而而马那那瓜当当时最最高的的建筑筑美洲洲银行行虽位位于震震中，，昂然然不倒倒，楼楼立墟墟群。。延性抗抗震-成功典典范1.延性设设计思思路第一道道防线线：将连梁梁中部部开孔孔，结结构遭遭遇地地震作作用时时，在在连梁梁开洞洞处开开裂屈屈服，，形成成塑性性铰，，可以以耗散散能量量；第二道道防线线：连梁破破坏后后，各各分体体系（（L形柔性性筒））作为为独立立抗震震单元元，整整体结结构变变柔，，自振振周期期变长长，地地震动动力反反应大大大减减小。。延性设设计：：桥梁体体系中中设置置延性性构件件，桥桥梁在在E2地震作作用，，延性性构件件进入入塑性性状态态进行行耗能能，同同时可可以减减小结结构刚刚度，，增大大结构构周期期，达达到减减小地地震动动响应应的目目的。。何为延延性设设计？？2.规范中中如何何体现现延性性设计计规范流流程图图参照照：抗抗震细细则23页桥墩-弯曲破破坏桥墩-剪切破破坏日本福福岛地地震1.反应谱谱分析析的原理-振型叠叠加法法总结：：（1）反应应谱分分析实实际上上是一一种拟拟动力力分析析方法法。将将结构构在动动力荷荷载下下的复复杂响响应情情况，，分解解为各各阶振振型独独立的的分项项响应应情况况。（2）地震震效应应通过过设计计规范范提供供的综综合考考虑各各项因因素制制定的的设计计反应应谱体体现。。根据上上述总总结反反应谱谱分析析会涉涉及到三方方面内内容：（1）结构构各阶阶振型型的含含义和和求法法。（2）计算算各振振型反反应谱谱下结结构响响应。。（3）将各各振型型结果果进行行组合合。2.结构各各振型型的含义义及计计算方方法2.1振型参与系系数2.2振型参与质质量2.3实例分分析在一般般的有有限元元分析析中，，由于于系统统的自由度度很多多，同时时在研研究系系统的的响应应时，，往往往只需需要了了解少少数较较低的的特征征值及及相应应的特特征向向量，，因此此在有有限元元分析析中，，发展展了一一些适适应上上述特特点而而效率较较高的的解法法（子子空间间迭代代法、、lanczos）。midasCivil中除了了提供供精确确的特特征向向量法法分析析外，，还提提供了了与荷荷载相相关的的Ritz向量分分析法法。多多重Ritz向量能能用于于线性性和非非线性性结构构的动动力分分析。。与精精确特特征向向量法法相比比，多重Ritz向量法法用更更少的的时间间可产产生更更精确确的结结果。3.Civil程序计计算振振型的的三种种方法法3.1子空间间迭代代法（wilson著作《结构静静力与与动力力分析析》）子空间间迭代代法是是假设设r个起始始向量量（采采用移移频法法，通通过特特征值值的移移动和和已收收敛的的特征征向量量的移移出，，使r保持在在较小小的数数值，，从而而显著著提高高计算算效率率和改改进收收敛速速度））同时时进行行迭代代（通通过求求解减减缩广广义特特征值值问题题）以以求得得矩阵阵的前前p（<r）个特特征值值和特特征向向量。。（如如果r不是足足够大大，一一方面面可能能漏掉掉可能能激起起的振振型；；另一一方面面又可可能引引入不不可能能激起起的振振型））。子空间间迭代代法是是求解解大型型矩阵阵特征征值问问题的的最常常用最最有效效的方方法之之一，，它适适合于于求解解部分分特征征值解解，被被广泛泛应用用于结结构动动力学学的有有限元元分析析中。。Lanczos方法和和Ritz向量法法的共共同特特点是是直接接生成成一组组Lanczos向量或或者Ritz向量，，对运运动方方程进进行缩缩减，，然后后求解解缩减减了的的运动动方程程的特特征值值问题题，避避免了了迭代代步骤骤（采采用直直接叠叠加法法），，从而而具有有更高高的计计算效效率。。Lanczos法和Ritz向量法法本质质上一一致，，但是是在实实际计计算中中，由由于计计算机机的截截断误误差和和舍入入误差差，导导致数数值上上的不不稳定定性（（例如如虚假假的多多重特特征值值现象象），，因此此妨碍碍了Lanczos方法的的实际际应用用。20世纪70年代以以后，，很多多研究究工作作者提提出了了不少少Lanczos向量的的重正正交技技术以以调高高其算算法的的稳定定性，，Ritz向量法法从这这个意意义上上说可可以是是这种种，但但由于于他改改变了了成Lanczos向量的的算法法公式式，导导致以以后求求解的的不是是对角角矩阵阵的特特征值值问题题，而而是一一般矩矩阵特特征值值问题题。3.2Lanczos方法多重Ritz向量法法认可可结构构动态态响应应是空空间荷荷载分分布的的函数数，考考虑动动力荷荷载的的空间间分布布（当当定义义了初初始向向量后后，第第一个个向量量块的的静态态响应应就来来源于于该初初始荷荷载向向量）），可可以避避免漏漏掉可可能激激起的的振型型和引引入不不可能能激起起的振振型，，能够够显著著提高高计算算效率率。3.3多重Ritz向量法法（求求解的的是一一般矩矩阵特特征值值问题题）3.4子空间间迭代代法、Lanczos法和多多重Ritz向量法法算例例比较(荷载作用是是对称)子空间迭代法多重Ritz向量法Lanczos法由图可可以清清楚的的发现现：多多重Ritz向量法法和另另外2种分析析方法法得到到的振振型图图是大大不相相同的的。通通过模模态查查看，，可以以发现现多重重Ritz向量法法所有有振型型都是是对称称的（（荷载载作用用是对对称的的），，因为为它考考虑了了空间间荷载载分布布状态态及动动力贡贡献，，所以以他忽忽略了了所有有反对对称振振型。对于于反对对称振振型，，并不不是由由荷载载激发发的，，荷载载在这这些振振型的的动力力贡献献为零零。故：反反应谱谱分析析时较较好的的方法法是采采用多重Ritz向量法。4.已知振振型（（模态态）情情况下下如何何计算算反应应谱下下的结结构受受力情情况4.1单振型型施加加惯性性力的的方法法4.2各振型型的组组合结结果（1）SRSS组合结结果（2）CQC组合结结果4.3各反应谱谱工况况的组组合结结果5.梁桥反反应谱谱分析析的基基本步步骤5.1建立模模型21注意：：边界条条件：：支座座刚度度、桩桩基础础的模模拟荷载工况：：自重重、预预应力力、二二期荷荷载5.2计算结结构振振型2134565.3添加反反应谱谱函数数注意：：反应谱谱函数数的含含义：：不是随随时间间施加加不同同的加加速度度，而而是各各振型型对应应的加加速度度值。。5.5添加反反应谱谱荷载载工况况注意：：地震作用角度：：当地震激激发方方向平平行于于X-Y平面，，地震震角度度为与与X轴的夹夹角(度)，角度度的正正负号号以Z轴为基基准，，按右右手法法则确确定。。地震震作用用方向向在整整体坐坐标系系的X轴上时时角度度为0。注意：：如修改改振型型组合合类型型必须须点击击编辑辑才会会保存存。5.6荷载组组合——自动生生成注意：：选择城市桥桥梁设设计规规范后后，程程序自自动将将抗震震验算算的内内容调调整为为城市市桥梁梁抗震震设计计规范范。E1地震下下的验验算内内容E2地震下下的验验算内内容5.7定义M-Ф曲线5.7.1规范中中M-Ф曲线的的说明明5.7.2定义弹弹塑性性材料料——钢材5.7.3定义弹弹塑性性材料料——Mander模型无无约束束混凝凝土12345注意：：导入混混凝土土抗压压强度度须修修改为为立方方体抗抗压强强度（（0.85倍）5.7.4定义弹弹塑性性材料料——Mander模型约约束混混凝土土12345注意：：1.导入混混凝土土抗压压强度度须修修改为为立方方体抗抗压强强度（（0.85倍）。。2.矩形圆圆形截截面可可自动动计算算约束束混凝凝土强强度。。3.需要注注意：：应提提前应应输入入截面面钢筋筋(RC设计里里输入入)。5.7.5计算截截面M—Ф曲线213注意：：1.中和轴0度表示示y向。2.角度仅仅决定定显示示结果果的计计算角角度。。程序序会计计算各各角度度对应应值。。6RC抗震验验算12346.1选择规规范及及验算算内容容，并并设定定材料料类型型。6.2定义桥桥墩截截面钢钢筋12注意：：1.当选择择抗震震规范范时箍箍筋为为双向向尺寸寸。2.柱的钢钢筋必必须在在这里里输入入。6.3定义抗抗震设设计构构件类类型13注意：：1.双柱墩需用用Pushover计算横横向容容许位位移。。2.塑性铰铰区域域位置置根据据规范范选择择。3.单元必必须为为连续续单元元。双双柱墩墩需分分别定定义。。4.最终定定义结结果可可通过过表格格形式式查看看。246.3定义自自由长长度及及长度度系数数126.4查看E1下桥墩墩强度度的验验算结结果6.5修改E2下的反反应谱谱，并并验算算E2弹性的的计算算结果果6.6根据M-Ф曲线修修正墩墩刚度度6.7验算E2塑性状状态下下的抗抗剪能能力和和墩顶顶位移移7.双柱墩墩排架架墩横横向允允许位位移求求解-Pushover7.1Pushover的分析析目的的7.2.Pushover的分析析方法法7.3Pushover的总体体思路路为了得得到双双柱墩墩的横横向允允许位位移需需要做做两项项分析析：（1）通过过迭代代计算算得到到墩底底（顶顶）处处于塑塑性屈屈服状状态（（考虑虑安全全系数数2）时的的轴力力。（2）通过过pushover分析得得到屈屈服状状态墩墩顶的的横向向位移移（1）建立立双柱柱墩和和盖梁梁的计计算模模型，，边界界条件件按实实际情情况考考虑。。（2）荷载工工况7.4.迭代计算算的详细细过程自重和上上部结构构的目的的是考虑虑实际墩墩的受力力情况。。迭代计算算的目的的是得到到屈服状状态的轴轴力。水平力为为下一步步pushover分析做准准备。7.4.1求解屈服服轴力过过程（3）求恒载载轴力：：进行上上部结构构和自重重的荷载载组合，，运行程程序查看看反力组组合结果果。（4）通过M-Ф曲线查看看初次迭迭代的理理想屈服服弯矩。。M-Ф曲线的定定义方法法见本篇篇相关内内容。（5）计算初初次迭代代盖梁质质心水平平力。并并修改模模型迭代代水平力力。（6）建立新新的荷载载组合（（包含自自重、上上部荷载载、迭代代水平力力），运运行程序序，查看看组合结结果。（7）查看M-phi对应理想想屈服弯弯矩(8)计算下次次迭代水水平力。。修改模模型中的的迭代水水平力。。以此类类推，反反复迭代代直至满满足要求求。（1）主控数数据7.4.2Pushover的详细过过程Pushover分析的大大体思路路：“Pushover”程序考虑虑初始荷荷载的情情况下，，根据设设定的推推倒方式式（本例例为横向向水平力力），逐逐级加载载，最终终达到预预期的位位移或者者内力状状态的全全过程。。程序可可以输出出每次加加载的结结果。（2）定义pushover荷载工况况计算步骤骤数：决决定了0.05m等分步长长。位移控制制：pushover的分析目目的主控点：：pushover的关注位位置。方向：直直至62节点X方向位移移达到0.05m为止。荷载模式式：按指指定荷载载工况加加载（推推倒）。。（3）定义铰铰特征值值（由于于左右墩墩的轴力力不同应应分别定定义）定义：塑塑性铰的的类型，，交互状态态：轴力力及两个个方向上上的弯矩矩之间是是否相关关。本模型采用用自设定定三折线的的特性，，故选择择无。组成成分分：根据据上面设设定的内内容，设设定塑性性铰的力力学模型型。（4）定义塑塑性铰特特性的三三折线参参数（5）根据M-phi结果换算算极限曲曲率0.014/2=0.007（6）查看表表结果变变形，寻寻找最先先屈服步步骤表格查看看可以快快捷的找找到墩顶顶底对应应位置屈屈服（考考虑安全全系数））时对应应的pushover步骤。（7）查看pushover的位移结结果，选选择相应应步骤查查看允许许位移1.时程分析析总体思思路：（1）时程分分析是纯纯粹的动动力分析析方法，，不同于于反应谱谱分析，，可以考考虑各时时间点结结构对地震震的响应应情况。。（2）对于桥桥梁结构构，地震震时程分分析采用用方法：：动力弹弹塑性分分析。2.时程分析析（动力力弹塑性性分析））需要解解决的3个重要问问题：（1）动力荷荷载的确确定：地地震波的的选取。。（2）结构弹弹塑性的的考虑方方式：塑塑性铰（（纤维模模型，骨骨架模型型）。（3）边界非线性的引引入：减减隔震支支座、滑滑动支座座。3.地震波的的选取《建筑抗震震设计规规范》（GB50011-2010）确定实录录波的特特征周期期Tg因为拟相对速速度反应应谱PSV和拟绝对对加速度度的反应应谱PSA之间有近近似关系系：则可得到到特征周周期：其中：EPA为有效峰峰值加速速度,EPV为有效峰值值速度。。桥梁抗抗震震培训训JTG/TB02-01-2008有效峰值值速度（（EPV）:取0.1s-2秒范围的的速度平平均值除除2.5，一般来来说加速速度最大大值发生生在中间周期范围围。有效峰值值加速度度（EPA）:取0.1s-0.5秒范围的的加速度度平均值值除2.5，一般来来说加速速度最大大值发生生在短周周期范围围。确定实录录波的持续时时间桥梁抗抗震震培训训JTG/TB02-01-2008峰值调整整系数=设计EPA/地震EPA桥梁抗抗震震培训训JTG/TB02-01-2008设计反应应谱的有有效峰值值实录波有有效峰值值加速度度（EPA）:取0.1s-0.5秒范围的的加速度度平均值值除2.5，一般来来说加速速度最大大值发生生在短周周期范围围。总结选波波原则：：频谱特性性：所选选波的特特征周期期与设计计桥梁对对应场地地的特征征周期相相近。（（10%）持续时间间：5-10倍结构基基本周期期有效峰值值：通过过调幅来来实现。选波难点点：实录波的的特征周周期和有有效峰值值计算需需要将实实录波进进行时域域到频域域的转换换，必须须借助相相关的辅辅助工具具才能实实现。故故手算周周期、有有效峰值值基本不不可行。。解决方法法：利用MidasBuilding软件选波波。（1）启动Building程序中的的结构大大师（2）根据地地勘情况况选择相相应的分分组、烈烈度等注意：1.输入的目目的是让让程序根根据特征征周期Tg选择与之相近的地地震波。。2.地震分组组可以在在建筑规规范中差差得。桥桥梁结构构无需考考虑此项项影响，，只要最最终的特特征周期期与桥梁梁规范一一致即可可。（3）在列表表中根据据特征周周期（实实录波））及持续续时间选选择地震震波注意：1.特征周期期通过查查反应谱谱差得。。2.持续时间间可以直直接查看看注意：1.此处可以以查看实实录波的的特征周周期。2.EPA及EPV结果在此此可以查查看。（4）选择满满足周期期、持续续时间要要求的地地震波后后，对其其进行调调幅。峰值调整整系数=设计EPA/地震EPA注意：1.竖向反应谱与与横向反应应谱的smax值不同，故故应为不同同的调幅系系数。（规范5.2.3竖向设计加加速度反应应谱可用水水平向设计计加速度反反应谱乘以以0.65得到）2.不可以用程程序自动计计算的调幅幅系数。程程序自动计计算的调幅幅系数0.597是根据设计计加速度有有效值0.224算出的。桥桥梁规范与与建筑规范范设计有效效值不同，，应按桥梁梁规范对应应的设计反反应谱计算算smax/2.25得到。（5）找到Building安装文件目目录下对应应波的“dbs文件”注意：1.在Dbase目录下利用用查找功能能，查找选选择波的名名称。（文文件名以波波的名称命命名）。2.尽量将其复复制出，以以免误操作作丢失源文文件。（6）根据“dbs”文件生成成Civil的时程函数数12435687956879小结：抗震计算实实质是动力力弹塑性分分析问题，，地震波的的选取确定定了动力荷荷载的大小小和形式，，纤维或骨架塑性铰铰的定义将将用于虑结结构的弹塑塑性特性。。目前的问题题：（1）荷载如何何添加：其其中包括恒恒载和地震震荷载。（2）弹塑性铰铰如何定义义，并如何何分配给相相应单元。。4.动力荷载的的添加4.1通过时变静静力荷载考考虑恒载效效应时程分析不不像反应谱谱分析可以采用用荷载载组合的方方式考虑地地震荷载与与恒载累加加效应。故故，civil中可以采用用时变静力力荷载的形形式首先将将恒载通过过很短的时间（（1s）以动力荷荷载的形式式施加。具具体步骤如如下：1（1）添加时程程函数23注意：1.单位选为无无量纲，表表示仅在1秒内将荷载载（恒载））从0到1施加。12注意：1.像静力分析析相同，动动力分析也也必须定义义荷载工况况，查看结结果以荷载载工况的形形式查看。。2.与静力荷载载不同。这这里需要定定义动力分分析的分析析方法。（2）添加时程程荷载工况况（3）添加时变变静力荷载载1注意：1.本操作目的的是将自重重及二期荷荷载以动力力（1s内从无到有有）的形式式添加到结结构上。2.最终效果是是将静力荷荷载工况对对应的荷载载以动力的的形式添加加到结构后后转化为时时程（动力力）荷载工工况。3.时程分析函函数确定加加载的形式式（随时间间加载的量级））。23步骤1确定动力荷载随时间的变化情况（时程函数）恒载——1s加载地震荷载——随时间地震加速度的变化情况（地震波）步骤2确定动力分析方法（定义荷载工况）恒载——非线性静力法地震荷载——接续前次的非线性直接积分发步骤3添加具体的荷载恒载—时变静力荷载地震——地面加速度4.2添加接续恒恒载的地震震荷载从时变静力力荷载的添添加方式可可以发现，，动力荷载载添加一般般三步：1（1）添加时程程函数（地地震波）23注意：1.具体的地震震波添加方方式详见选选波部分。。2.注意根据地地震波数据据的类型选选择无量纲纲加速度或或加速度。。地震波数据据一般有两两种，随时时间变化实实际的加速速度值/g的倍数。（2）定义时程程荷载工况况123456注意：1.每条地震波单单独定义荷荷载工况。。2.分析方法采采用非线性性直接积分分法。3.分析步长，，特征周期期的1/10或者地震波波记录的时时间间隔。。4.勾选累加位位移的目的的是查看恒恒载作用下下的地震效效应。（2）定义时程程荷载工况况78注意：1.阻尼的计算算方法根据据规范建议议采用瑞利利阻尼的方方法。2.输入特征周周期为基频频及高阶振振型对应频频率3.对于混凝土土结构阻尼尼比填0.054.时间积分参参数选择长长加速度是是稳定收敛敛的。比例阻尼质量比例型刚度比例型瑞利型柯西型非比例阻尼能量比例型各单元阻尼各单元阻尼尼粘性阻尼(Voigt型、Maxwell型)滞回型阻尼尼摩擦型阻尼尼-内部摩擦型型阻尼(材料阻尼)-外部摩擦型型阻尼-滑动摩擦阻阻尼-离散阻尼结构的阻尼尼一般可分分为如下几几种形式：比例阻尼又称为古典典阻尼(ClassicalDamping)，是指阻尼尼与质量或或刚度矩阵阵成比例。。一般结构构的动力分分析可以使使用比例阻阻尼，比例例阻尼可分分解为各振振型的阻尼尼。非比例阻尼是指阻尼不不与质量或或刚度矩阵阵成比例，，一般用于于由不同材材料构成的的结构或具具有消能减减震装置的的结构。非非比例阻尼尼不能直接接分解为各各振型的阻阻尼，需要要通过振型型形状计算算各振型的的应变能和和耗能来计计算各振型型的阻尼比比。瑞利阻尼改善了刚度度比例型阻阻尼在计算算高阶振型型的影响时时的缺陷，，将阻尼表表现为质量量矩阵和刚刚度矩阵的的线性组合合。当已知知第i个振型和第第j个振型的阻阻尼比和圆圆频率时，，瑞利阻阻尼的阻尼尼矩阵和各各振型的阻阻尼比如下下。第i、j个振型必须须是结构的的主振型。。主振型：两个方向质质量参与最最大的振型型查看对应振振型的周期期1（3）添加地面面加速度注意：1.每条地震波波独立的定定义一个地地面加速度度荷载。2.曲线桥在步步骤4参照规范调调整地震波波的角度。。2344至此小结：：动力荷载通通过上述方方法已添加加完毕。再再次总结步步骤如下：：步骤1确定动力荷载随时间的变化情况（时程函数）恒载——1s加载地震荷载——随时间地震加速度的变化情况（地震波）步骤2确定动力分析方法（定义荷载工况）恒载——非线性静力法地震荷载——接续前次的非线性直接积分发步骤3添加具体的荷载恒载—时变静力荷载地震——地面加速度弹塑性铰的类类型可分为为单轴铰模模型、基于于塑性理论论的多轴铰铰模型、纤纤维模型。。单轴铰模模型不考虑虑各内力之之间的相互互影响，一一般用于希希望快速获获得大致结结果的简化化计算中。。多轴铰模模型可考虑虑轴力和弯弯矩、以及及两个弯矩矩间的相互互影响，但但是同样具具有不能反反映复杂受受力影响的的缺陷。纤纤维模型不不仅可以准准确模拟受受弯构件的的力学特性性，而且可可以考虑截截面内纤维维的局部损损伤状态。。另外纤维维模型同样样可以考虑虑轴力和弯弯矩、两个个弯矩之间间的相互影影响，但是是因为不能能反映剪切切破坏，所所以一般用用于剪切变变形不大的的线单元。。纤维模型型的计算也也是基于平平截面假定定的。5.定义纤维模模型（1）定义纤维模模型的目的的：考虑材料的的弹塑性特特性。纤维模型的的基本假定定如下：（1）满足平截截面假定，，即变形过过程中截面面保持平面面状态并与与构件纵轴轴垂直。所所以不能考考虑钢筋与与砼之间的的粘结滑移移。（2）单元各位位置截面形形心的连线线为直线。。（2）纤维模型的的基本假定定：（3）纤维模型的的计算思路路：各纤维的轴向向应变对应的纤维的应应力和纤维维的切线刚刚度可通过过纤维材料料的本构关关系(constitutiverelation)计算，并由由此判断纤纤维的状态态。将一个个截面内所所有纤维的的应力进行行积分可获获得截面的的轴力和弯弯矩，对各各纤维的切切线刚度进进行积分可可获得截面面的柔度矩矩阵，对对单元内所所有积分点点上的截面面的柔度进进行积分可可得单元的的柔度。在计算过程程中使用牛牛顿-拉普森迭代代方法计算算至满足收收敛条件。。纤维模型型中单元的的非线性特特性表现在在纤维的非非线性应力力-应变关系(材料本构关关系)上。下面介介绍程序中中提供的钢钢材、混凝凝土的本构构关系。（3）纤维模型的的定义步骤骤123456注意：1.截面和钢筋筋均可通过过345三步导入，，但前提是是已经在设设计中定义义好截面的的钢筋。2.6步中程序默默认钢筋的的材料为类类型1材料。3.程序支持此此处自定义义钢筋（上上图蓝色区区域）。注意：1.2步为选择截截面外框线线321注意：1.1步为选择截截面外框线线及上页生生成的保护护层内线。。231注意：即将被分割割的区域会会以阴影形形式显示。。必须注意修修改材料号号。1234132123注意：最终程序以以不同颜色色显示不同同材料。6.定义并分配配弹塑性铰铰注意：1.Civil考虑结构的的弹塑性特特性，通过过定义并分配弹塑性性铰的方式式实现。2.Civil提供的弹塑塑性铰的类类型有两种种：骨架铰和纤纤维铰。6.1.定义纤维铰铰注意：1.纤维铰必须须选择分布布铰。2.纤维铰无需需选择滞回回模型的类类型。3.注意根据结结构的实际际情况选择择截面类型型和截面的的材料。4.纤维模型的的定义见本本文前面章章节。5.分布铰和集集中铰的区区别是分布布铰考虑单单元任何位位置都可能能出现塑性性铰，集中中铰仅考虑虑单元端点点及中心出出现塑性铰铰。1234567注意：1.铰的特性值值程序可以以自动考虑虑截面的配配筋情况及及材料的本本构关系计计算求得。。6.3.分配塑性铰铰注意：1.本操作目的的将定义好好的塑性铰铰赋予相应应单元。2.不同的墩（（截面、配配筋）应定定义不同的的塑性铰。。3.程序支持从从其它模型型中导入塑塑性铰特性性值。7查看时程结结果7.1查看非弹性性铰状态——不同点随时时间变化的状状态注意：1.单纯查看内内力可以选选择左图““内力图””。2.非弹性较状状态可以得得到塑性铰铰更详细的的结果。（1）查看铰内内力位移结结果注意：1.通过激活关关注的结构构组方便查查询结果。。2.注意输出的的方向，是是单元局部部坐标的结结果。12345注意：1.同一荷载工工况下可以以有多条地地震波，通通过步骤3选择具体查查看哪条。。2.内力结果为为单元坐标标方向上的的结果。3.变形结果与与内力结果果查看方法法一致，但但须注意变形结果为为整体坐标标系下结果果。（2）查看塑性性铰状态注意：1.上页图中图图例中出现现level1～level5，表示塑性性铰的屈服服状态。具具体屈服等等级的划分分界限见右右图。2.纤维模型如如果没有定定义铰特性性值，程序序不会输出出此项结果果。（2）查看塑性性铰状态注意：1.图例中可以以看到程序序用三种颜颜色表示铰铰所处的状状态：线性性/三个区域。。2.本例为三折折线模型故故仅考虑四四个区域。。如选择武武田四折线线，将出现现5个区域。3.区域划分点点分别为：：原点，开开裂点（第第一次屈服服），屈服服点（第二二屈服）。。（2）查看塑性性铰屈服状状态注意：1.延性系数顾顾名思义就就是对应变变形与屈服服点变形的的比值。铰铰状态level水平根据此此值划分。。2.D1D2分别表示第第一屈服于于第二屈服服点（开裂裂状态及屈屈服状态））。（3）查看塑性性铰延性系系数注意：1.纤维分析结结果可以得得到单元截截面的详细细计算结果果。2.输入单元号号后一定要要点击右边边的en键。3.点击输出图图形后会同同时弹出时时程表格（（见下页图图）7.2查看纤维截截面分析结结果——单元截面随随时间变化化的状态注意：1.通过选择时时程表格相相应时间点点，可以查查看截面纤纤维的屈服服状态和变变形（内力力）情况。。7.3查看时程分分析图形/文本（1）定义结果果函数1234567注意：1.定义结果函函数的目的的是为了下下一步查看看时间历程程下相应的的结果。（2）查看时程程图形结果果2341注意：1.函数列表中中函数为上上页中定义义的结果函函数。2.横轴可以选选择时间或或者结果函函数。3.输出图形支支持鼠标点点选功能，，同时输出出最大值及及相应的时时间点。（3）查看时程程文本结果果231注意：1.函数列表中中函数为上上页中定义义的结果函函数。7.4查看结果表表格中的作作用时间注意：1.本操作可以以显示各单单元塑性铰铰出现第一一或第二屈屈服的时间间点。2.注意根据塑塑性铰的类类型选择集集中或者分分布结果。。7.4按静力方法法查看内力力或位移结结果注意：1.此处显示位位移或内力力为整个地地震波时间间历程下的的极值。2.比较发现与与图表结果果一致。支座分类普通支座减隔震支座板式橡胶支座铅芯橡胶支座盆式支座高阻尼隔震橡胶支座盆式抗震支座摩擦摆隔震支座1普通支座1.1普通板式橡橡胶支座（1）竖向压缩缩刚度(SDX=EA/L)E值求法：《04混规》8.4.2-8由上式不难难推倒整体体刚度为:注意:支座形状系系数S可以从规格格表中直接接查得。A值求法：从上图可以以发现A值仅许考虑虑规格型号号-10mm计算面积。。L值求法:此处为橡胶胶层总厚度度te类型E(MPa)A(mm2)L(mm)SDx=EA/L（N/mm）圆形，d250/52263.70045238.93437.000322419.704矩形，La×Lb-200×400/52293.73274100.00037.000588258.114竖向刚度SDX（2）剪切刚度度(SDy=SDz=GA/L)类型G(MPa)Ar

(mm2)te

(mm)SDy=SDz=GA/L（N/mm）圆形(d250/52)1.240715.041371320.5矩形(200×400/52)1.261750372002.7Ar的计算Ar=kAeAe计算见前页剪切系数:圆形k=0.9,矩形k=5/61.2.活动盆式（（滑板）支支座WxyμdFmaxk72890.0030.02014648591（单位：kNm）查看弹性连连接反力的的方法：通过边界条条件>一般连接>一般连接特特性注意：1.静力或者反应应谱计算程程序采用线线性特性值值。2.动力时程分分析，程序序采用非线线性特性值值。通过边界界条件>一般连接接>一般连接接特性WxyμdFmaxk72890.0030.02014648591（单位：kNm）注意：1.弹性刚度度为规范范计算出出的k值。2.屈服强度度为规范范算出的的Fmax值。3.r值表示屈屈服后刚刚度与弹弹性刚度度的比值值，对于规范范推荐的的恢复力力模型，，取较小小值。4.S表示弹性性进入塑塑性的状状态，按按规范推推荐此处输入入较大值值。1.3固定支座座（抗震震盆式支支座）及及单向滑滑动支座座的处理理方式(1)一般固定定支座（（单向或或者双向向），固固定方向向上对主主梁的位位移能够够有效的的约束，，故考虑其其刚度取取较大刚刚度值，，比如10e7。(2)对于盆式式支座竖竖向刚度度相对较较大，可可取较大大刚度，，比如10e7.(3)抗震盆式式支座本本身并不不具备耗耗能效果果，进起起到限制制地震作作用下主主梁位移移的作用用，因此此处理方方法同普普通的固固定支座座，取三三个方向向的刚度度为较大大值。减隔振支支座2.1铅芯橡胶胶支座K1—弹性刚度度K2—屈服刚度度KE—等效刚度度Qy—屈服强度度实际滞回回曲线等价线性性化模型型K1—弹性刚度：屈屈服前刚刚度K2—屈服刚度：屈屈服后刚刚度KE—等效刚度：水水平等效效刚度Qy—屈服强度度：铅心心屈服力力注意：1.自重和使使用质量量仅体现现支座本本身的重重力效应应，及计计算动力力问题的的质量。。2.非线性直直接积分分法，有有效阻尼尼无需输输入，程程序仅调调用非线线性特性性值中输输入的信信息。程序输入参数规范规格表中对应值有效刚度(KE)水平等效刚度弹性刚度（K1）屈服前刚度屈服强度(Qy)铅心屈服力屈服刚度/弹性刚度（k2/k1）屈服后刚度/屈服前刚度2.2高阻尼隔隔振橡胶胶支座2.2高阻尼隔隔振橡胶胶支座注意：1.高阻尼相对对铅芯橡橡胶支座座，仅输输入参数数发生变变化。对对于程序序采用同同样方法法处理。。2.高阻尼中中给出了了竖向压压缩刚度度，便于于我们输输入竖向向刚度。。（10e6左右的单单位）3摩擦摆减减隔振支支座力学模型恢复力模模型注意：1.右图并不是是滞回曲曲线，表表示摩擦擦系数与与加载速速度的关关系。2.z值表示恢恢复力模模型内部部滞回变变量。凡应力摩擦擦力与变变形之间间的关系系：F=-PμZ设计参数程序处理方式摩擦系数

（μ）慢（快）时摩擦系数（us）用户输入时程分析时自动计算摩擦系数变化参数r用户输入滞回变量

（Z）滑动前初始刚度k用户输入摩擦摆轴力P时程分析自动计算摩擦系数μ根据公式3自动计算时程分析自动计算滞回循环参数αβ用户输入（一般采用默认值0.5）恢复力

（f）滑动面半径R用户输入剪切位移d及摩擦摆轴力P时程分析时自动计算μ、Z根据公式12自动计算设计人员选取取参数面面临问题题：1.厂家规格格表中提提供的参参数相对对较少。。2.理论公式式中刚度度k值的取法法。厂家规格格表厂家规格格表一般厂家家会提供供各规格格支座实实验数值值（右图为为《桥梁减震震、隔振振支座和和装置》p180页插图））通过实验验数据可可确定快快时及慢慢时摩擦擦系数，，以及速速度变化化参数r：μ一般在0.01-0.06之间，根根据产品品实验曲曲线比较较容易确确定。本本例取0.04/0.03r一般取20sec/m这个数量量级，本本例取22（3）滑动前前刚度取取值注意：W取计算轴轴力还是是取支座座的承载载力结果果会不同同.取支座承承载力便便于操作作，如支座承承载力与与计算反反力相当当，对计计算结果果影响不不大。的模拟1.承台底6个自由度度的弹簧簧刚度模模拟桩基基础注意：1.静力计算与与动力计计算采用用的m值应不同同。2.各刚度计计算方法法参加基基础规范范附录，，但建议议采用下下部计算算软件计计算。的模拟2.等代土弹弹簧模拟拟桩基础础的模拟注意：1.m的取值应应取静土土的（2-3倍）2.计算宽度度的取值值应根据据基础规规范附录录方法计计算。3.刚度值与与各层土土中心到到地面距距离成比比例。切切勿忘记记考虑此此项。谢谢！Email：zhufeng@QQ:4380438141.计算冲击击系数基基频的求求法:问题:结构的基基频只有有一个值值。但结结构的震震动方向向可以是是六个方方向。规规范中提提到的基基频是广广义理解解的基频频吗？个人看法法：规范中所所指的基基频是指指竖向振振动的““基频””。振型结果果中竖向向“基频频”的查查看方法法：程序计算算出的模模态排列列顺序是是根据频频率从大大到小的的顺序排排列的，，结合基基频的含含义（频频率最小小的模态态），不不难得出出如下查查看方法法：首先查看看第一次次出现竖竖向主导导的振动动（振型型方向因因子），，然后查查看对应应模态的的频率。。注意：1.振型方向向因子是是反映各各振型每每个方向向参与振振动的比比例（6个方向之之和为100%）。2.通过振型型方向因因子可以以直观的的查看各各振型的的主要振振动方向向。2.瑞利阻尼尼的计算算方法结论：1.计算瑞利利阻尼需需要两个个振型的的周期（（频率））。2.应选择结结构基频频的周期期，以及及一个高高阶振型型的周期期。3.如已计算算出振型型参与质质量>90%的各振型型，是否否可以取取最后一一个振型型的周期期作为计计算瑞利利阻尼的的第二个个振型？？？谢谢！Email：zhufeng@QQ:438043814截面选取取：数据据库用户户界面。。注意：1.反应谱可可以用荷荷载组合合将地震震作用和和恒载组组合。2.时程分析析是通过过接续前前次的方方式考虑虑恒载作作用的。。3.边界和材材料非线线性不能能用振型型叠加法法。4.分析步长长。分析析时间的的十分之之一。5.加载顺序序：产看看结果是是只需产产看地震震工况就就包含了了恒载的的效应了了。6.阻尼的计计算方法法：规范范推荐瑞瑞利阻尼尼。振型型1和振型2.取两个计计算方向向上的主主振型。。时程分析析：开始学习习时程分分析塑性铰定定义，可可以多定定义不能能少定义义。这个个与反应应谱说的的不一直直。结合合动力平平衡方程程说明。。1.质量转换换成质量量（结构构类型，，质量——荷载转换换质量））2。计算各阶阶振型求振型的的目的是是计算阻阻尼？？？？多重ritz向量可能能忽略荷荷载向量量中没有有设计的的振型。。所以反反应谱分分析中有有优势。。特征值向向量必须须设置较较多的振振型数量量。保证证质量参参与质量量足够。。3.动力弹塑塑性本构构的定义义（1）钢筋上上双折线线本构（（如果延延性变形形比较多多大，可可以采用用三折线线本构））。（2）混凝土土本构mander本构（抗震细则则哪里？？）mander支持圆形形和矩形形截面的的本构。。Kentparck只支持圆圆形。注意：选选择抗震震规范，，钢筋的的箍筋才才是双向向的4.定义纤维维本构4.定义非弹弹性铰特特性值铰的数量量最多可可提供20个，一般般大于5效果不明明显。为何只有有fx？？？？？？？？？可多赋值值不能少少赋值。。5.动力弹塑塑性分析析非线性时时程分析析，同时时考虑边边界非线线性和材材料非线线性，必必须采用用直接积积分发。。分析时间间：分析步长长：十分分之一特特征周期期，地震震波的间间隔时间间。最终终分析可可以调小小些。输出时间间步骤：：分析步步骤细分分。加载顺序序：是否否考虑接接续前次次恒载：恒载非线线性静力力法：时时变静力力荷载。。非线性性边界只只能选择择时变静静力荷载载工况。。累加位移移：采用用默认值值（时变变）保持最终终的荷载载步骤：：采用默默认值（（时变））如果不是是时变静静力荷载载，两项项不允许许选择。。如果不不勾选，，值累加加效应不不累加变变形。阻尼：规范建议议瑞利阻阻尼。及及刚度因因子。程序提供供方式：：振型阻尼尼：每个个振型的的阻尼比比。质量和刚刚度因子子：瑞利利阻尼。。应变能阻阻尼：用用能量方方法计算算阻尼。。必须进进行特征征值分析析单元质量量和刚度度因子：：单元瑞瑞利阻尼尼。得到到结构的的总体阻阻尼矩阵阵。计算算比较耗耗时。如如果勾选选更新阻阻尼矩阵阵，则程程序自动动根据刚刚度变化化更新阻阻尼矩阵阵，耗时时更长。。常加速度度法：无无条件稳稳定的方方法。纤维模型型只能用用在动力力弹塑性性分析，，不能用用在静力力弹塑性性分析，，静力弹弹塑性只只能用骨骨架。地面加速速度：定定义地震震，各支支承位置置同时采采用地面面加速度度。节点动力力荷载：：做检测测，体现现不同节节点位置置荷载到到达的时时间点。。时变静力力荷载：：把动力力荷载转转化为动动力荷载载。多支座激励励：只能能用于线线性时程程，将个个工况叠叠加。考考虑大跨跨径的行行波效应应，及桥桥梁跨越越不同地地震区域域时。线性时程程的适用用范围？？？地面加速度一一次只能能施加一一个地震震波？？？？？？？多支座座可以一一次施加加多条地地震波。。彭泽友友例题为为何横梁梁位置有有附加干干系单元元？地面加速速度解释释：地震效应应来了之之后，地地震从结结构底部部往上传传。计算算结果基基地加速速度是0.因为程序序采用的的相对加加速度。。支座相相对地面面的加速速度。多多支座激激励程序序采用绝绝对加速速度。时程产看看结果：：直接查看内力力应力等等，为所所有时间间点的最最大最小小值及包包落值。。时程分析产产看结果果：随时时间内力力及应力力的变化化，解释释加速度度为相对对加速度度的方式式。（注注意选择择dx等单向））查看纤维维计算结结果：查看转角角：Civil结果查看看的是曲曲率不是是转角。。规范里的的曲率查查看方式式：为何选择择位置2.曲率跟位位置有关关系吗?如上可以以得到单单元的曲曲率范围围，视频频中说与与规范的的要求做做比较，，布置如如何比较较?P-d分析只能能进行线线性的分分析，所所以程序序会提示示边界取取线性部部分。骨架型动动力弹塑塑性分析析1.转化质量量（自重重，荷载载）2.特征值分分析3.定义非弹弹性较。。无需定定义混凝凝土和钢钢筋的本本构。3.定义非弹弹性较。。无需定定义混凝凝土和钢钢筋的本本构。集中叫和和分布较较铰。分分布铰比比集中铰铰更精确确。作用类型型：无：下面面的fxmymz都是独立立的。强度PM：pm的相关性性？？？？推荐这这个。状态PMM:空间的相相关性。。只能选选择随动动强化本本构模型型。会高高估混凝凝土的延延性耗能能能力。。可以结合合两部分分内容：：老规范钢筋筋混凝土土设计，，得到曲曲线。可以用m-phi曲线得到到屈服曲曲率和极极限曲率率为何选不不了武田田模型？？？？？？？5.产看结果果：纤维没有有考虑混混凝土的的粘滞效效应。与与骨架模模型的计计算结果果不同。。截面选取取：数据据库用户户界面。。7.输入地震震波应同同时输入入三个方方向。非弹性铰铰特征值值定义：：1.骨架和纤纤维：纤纤维模型型，把截截面划分分成n个单元。。各单元元定义相相应的材材料本构构，考虑虑平截面面假定，，考虑截截面的受受力反应应。骨架滞回回模型：：程序根根据学者者的研究究理论自自动考虑虑非弹性性较的特特性。区别：大大损伤用用骨架曲曲线，小小损伤用用纤维。。纤维模模型不考考虑钢筋筋和混凝凝土的相相对滑移移。2.定义弹塑塑性材料料：钢筋采用用双折线线。混凝土采采用mander本构。Mander本构：双双向应力力状态混混凝土的的强度有有提升。。而且由由于箍筋筋的作用用，混凝凝土的延延性得到到大幅提提升。3.Mander本构基于于美国的的act规范提出出的。故故应将圆圆柱体抗抗压强度度调整为为国内的的立方体体强度（（0.85）非弹性铰铰特征值值定义：：4.纤维分割割：选择择对象和和设定区区域要选选择选择择两次，，变成红红色表示示选择成成功。材材料类型型要注意意选择对对应的类类型：约约束混凝凝土或无无约束混混凝土。。5.定义非弹弹性铰特特征值的的时候。。纤维模模型是不不需要定定义mymz的。在纤纤维分割割的时候候已经考考虑了。。程序自自动计算算屈服弯弯矩。但但自动计计算结果果是没有有轴力时时候的结结果。那那么纤维维模型中中的如何何考虑轴轴力对弯弯矩的影影响呢？？6.查看结果果的时候候推荐图图形方法法。非弹性铰铰特征值值定义——骨架曲线线：1.混凝土结结构做滞滞回模型型的：武武田，克克拉夫，，刚度退退化三折折线。2.骨架曲线线根据结结构的钢钢筋很混混凝土的的情况况自动计计算。3.钢筋骨架架模型的的刚度折折减率程程序默认认的0.50.1。但不同同的结构构是不一一样的。。有的算算法，用用纤维数数据反推推刚度折折减率，，在非弹弹性较特特征值的的结果里里修正刚刚度折减减率，最最终两种种结果应应相当。。刚度折减减是对整整个桥墩墩的折减减？？？？？？？？？，程程序中如如何体现现的？分分配特性性铰吗？？反应谱中通过过m-phi手动调整整的。桥墩变截截面：程程序目前前不支持持变截面面桥墩的的验算。。变截面面验算规规范没有有现成的的计算长长度的依依据，所所以程序序不支持持此类桥桥墩。铁路桥墩墩刚度较较大,列车荷载载比公路路大，横横桥向地地震作用用需要考考虑50%活载引起起的地震震的相应应。不用pushover求解屈服服玩具或或者屈服服曲率，，而是用用mpih或者纤维维模型球球屈服弯弯矩和屈屈服曲率率。桥墩E2弹性状态态下的抗抗剪桥梁梁08细则及城城市桥梁梁抗震规规范没有有给出标标准。混混凝土柱柱的斜截截面抗剪剪可以参参考建筑筑上的混混凝土规规范。可能是由于于桥墩墩的柱柱子比比较粗粗。这这个和和细则则里的的抗剪剪验算算怎么么理解解？？？？？？？1.Pushover的分析析目的的2.Pushover的分析析方法法3.Pushover的总体体思路路为了得得到双双柱墩墩的横横向允允许位位移需需要做做两项项分析析：（1）通过过迭代代计算算得到到墩顶顶地处处于塑塑性屈屈服状状态（（考虑虑安全全系数数2）时的的轴力力。（2）通过过pushover分析得得到屈屈服状状态墩墩顶的的横向向位移移（1）建立立双柱柱墩和和盖梁梁的计计算模模型，，边界界条件件按实实际情情况考考虑。。（2）荷载载工况况4.迭代计计算的的详细细过程程自重和和上部部结构构的目目的是是考虑虑实际际墩的的受力力情况况。迭代计计算的的目的的是得得到屈屈服状状态的的轴力力。水平力为下下一步步pushover分析做做准备备。（3）求恒恒载轴轴力：：进行上上部结结构和和自重的的荷载载组合合，运运行程程序查查看反反力组组合结结果。（4）通过过mphi曲线查查看初初次迭迭代的的理想想屈服服弯矩矩。M-hpi曲线的的定义义方法法见本本篇相相关内内容。。（5）计算算初次迭迭代盖盖梁之之心水水平