变高钢桁组合梁抗震计算

变高钢桁组合梁抗震计算向杰01

抗

震

概

述目录02

反

应

谱

抗

震

设

计

流

程03

后

处

理

验

算

说

明01抗震概述抗

震

概

述抗

震

概

述

-

典

型

震

害上

部

结

构

破

坏桥

梁

上

部

结

构

多

数

情

况

为

桥

梁

结

构

其

他

部

位

损

坏

导

致

上

部

结

构

的

破

坏

，

其中

落

梁

、

纵

向

横

向

移

位

，

梁

体

碰

撞

较

为

常

见

。百

花

大

桥

第

五

联

整

体

垮

塌

，

第

六

联

梁

体

纵

向

移

位

7

0

c

m

，

现

场

发

现

桥

墩

所

配

螺旋

箍

筋

为

H

R

B

2

3

5

级

φ

8

钢

筋

间

距

为

2

0

c

m

，

配

箍

率

为

0

.

0

6

%

，

核

心

混

凝

土

几

乎

没有

约

束

，

极

限

应

力

应

变

大

大

降

低

，

桥

墩

几

乎

不

存

在

延

性

。抗

震

概

述

-

典

型

震

害支

承

结

构

破

坏桥

梁

伸

缩

缝

、

支

座

、

剪

力

键

等

部

位

是

比

较

薄

弱

的

环

节

，

其

主

要

破

坏

形

式

有支

座

锚

固

螺

栓

拔

出

、

剪

断

、

活

动

支

座

脱

落

等

一

系

列

破

坏

现

象

。地

震

作

用

下

支

座

受

到

很

大

剪

力

与

变

形

，

当

剪

力

超

过

支

座

容

许

剪

力

时

，

支

座

被

撕裂

，

当

变

形

超

过

支

座

容

许

剪

切

变

形

时

，

梁

与

支

座

产

生

相

对

滑

移

，

直

至

产

生

落

梁

，

正是

由

于

支

座

的

摩

擦

滑

移

，

减

小

了

上

部

结

构

的

地

震

力

。抗

震

概

述

-

典

型

震

害桥

台

桥

墩

破

坏桥

墩

桥

台

比

较

常

见

的

破

坏

形

式

有

桥

墩

轻

微

开

裂

、

混

凝

土

保

护

层

剥

落

，

较

严重

则

是

桥

墩

剪

断

、

受

压

混

凝

土

压

碎

、

钢

筋

裸

露

屈

曲

、

桥

墩

与

基

础

连

接

处

断

裂

等

。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

；

长

细

比小

的

粗

矮

桥

墩

多

为

剪

切

破

坏

，

即

脆

性

破

坏

；

基

础

破

坏

也

是

主

要

震

害

现

象

。

而

桥

台

则由

于

三

面

临

空

，

刚

度

较

大

，

多

出

现

开

裂

，

填

料

垮

塌

现

象

居

多

。抗

震

概

述

-

典

型

震

害桥

梁

基

础

破

坏基

础

自

身

破

坏

并

不

多

见

，

基

础

多

由

于

砂

土

液

化

、

地

基

下

沉

，

诸

如

此

类

现

象会

使

桥

梁

基

础

受

到

土

压

力

作

用

沿

着

液

化

层

滑

移

或

转

动

。基

础

破

坏

很

难

进

行

维

修

，

所

以

在

基

础

设

计

时

应

该

设

计

足

够

的

强

度

，

最

大

限

度

防止

基

础

的

自

身

破

坏

。抗

震

概

述

-

能

力

设

计抗

震

概

述

-

抗

震

体

系3.4.1

桥梁结构抗震体系应符合下列规定：1有可靠和稳定的传力途径。2有明确、

可靠的位移约束，

能有效地控制结构地震位移，

防止落梁。3有明确、

合理、

可靠的能量耗散部位。4应具有避免因部分结构构件的破坏而导致结构倒塌的能力。3.4.2

对B

类和

C类梁桥，

可采用以下两种抗震体系：1类型Ⅰ，

地震作用下，

桥梁的弹塑性变形、

耗能部位位于桥墩，

典型单柱墩和双柱墩的耗能部位即潜在塑性铰区域如图

3.4.2

所示。2类型Ⅱ，

地震作用下，

桥梁的耗能部位位于桥梁上、

下部连接构件，包括减隔震支座和耗能装置。思考体系I与体系II可否同时使用？为什么？抗

震

概

述

-

抗

震

体

系高墩桥梁及墩柱长细比较大桥梁，宜采用延性抗震体系；矮墩，桥梁下部高度变化不规则，刚度分配不均匀，刚度较大桥梁宜采用减隔震体系抗

震

概

述

-

抗

震

概

念

设

计3.5抗震概念设计3.5.1选择合适的桥位和桥型。在场地地质条件不连续、地震时地基可能产生较大相对位移的地段，不宜修建拱桥。在液化场地或软弱土层场地，桥梁基础应穿过液化土层或软土层。3.5.2桥梁应尽量采用对称的结构形式和均匀的布置方案。3.5.3梁式桥一联内各桥墩的刚度不宜相差太大。3.5.4多联梁式桥相邻联的基本周期不宜相差太大。3.5.5梁式桥一联内各桥墩刚度相差较大或相邻联基本周期相差较大时，

宜采用适当方法调整。3.5.6梁式桥的矮墩不宜设置固定支座，

宜设置活动支座或板式橡胶支座。3.5.7双柱墩或多柱墩在横桥向地震作用下，

盖梁的抗震设计应考虑盖梁可能会出现正负弯矩交替作用的情况。02反应谱抗震设计流程反

应

谱

抗

震

设

计

流

程思考：

为何盖梁、桩基、桥墩抗剪需要作为能力保护构件？

为何矮墩仅验算强度？反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-工

程概

况工程概况：某变截面钢桁组合连续梁，桥宽16.75m，其中主桁架桁高5.5-16m，标准节间水平长度12m，两片主桁弦杆中心距为9.5m，主桥下部结构采用空心墩，采用C50预制混凝土桥面板，桥面板后浇带采用C50自密实微膨胀混凝土，墩顶局部负弯矩区后浇带采用UHPC超高性能混凝土反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-地

震作

用反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-地

震作

用抗震重要性系数Ci注意：高速公路和一级公路大桥、特大桥的重要性系数取值反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-地

震作

用场地系数Cs本案例按照计算深度d0=30m计，第一层为粉质黏土10m，Vsi=200m/s，第二层为细砂5m，Vsi=300m/s，第三层为粉质黏土15m，Vsi=200m/s，Vse=d0/t=20/(10/200+5/300+12/200)=158m/s场地类别为Ⅱ类反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-地

震作

用阻尼调整系数Cd反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-地

震作

用地震动峰值加速度A反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-地

震作

用地震作用组合反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-地

震作

用地震振型组合当结构振型分布密集，互有耦联性时推荐采用CQC方式。反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-动

力模

型

建立荷载工况地震持续时间短，未考虑活载；支座验算考虑温度作用反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-动

力模

型

建立边界条件建模要点：本案例3#墩位置设置固定支座，4号设置单向可动支座，剩余桥墩设置双向可动支座，不考虑支座的滑动效应。反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-动

力模

型

建立桩基础模拟-六弹簧刚度反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-动

力模

型

建立桩基础模拟-m法抗震计算模型，土弹簧计算公式如图所示，其中bp计算宽度一般直接取桩基宽度即可，同时为了节省计算资源，可只在1/3~1/2桩长范围内加密。思考：1.桩底节点是否直接采用固结？2.地面线位置节点是否考虑侧向约束？反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-动

力模

型

建立质量数据抗震计算二期等荷载必须转化为质量；模型中未体现出来的荷载，例如路灯、广告牌等荷载可通过节点质量进行施加；集中质量相对一致质量计算更加省时，计算速度更快速，一致质量通用性更强。反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-动

力模

型

建立特征值分析Lanczos法子空间迭代法多重Ritz向量法子空间迭代及Lanczos可以考虑所有振型，计算较为耗时，多重ritz向量考虑了空间荷载分布状态及动力贡献，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。故可选择多重ritz进行分析。反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-动

力模

型

建立振型要求反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-弹

塑性

材

料定

义混凝土材料本构（Mander本构）：程序中混凝土本构可采用mander定义，其中矩形及圆形截面程序可自动计算侧向约束应力，其他截面需要手动定义。反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-弹

塑性

材

料定

义钢筋材料本构（双折线）：思考：钢筋强度取标准值还是设计值？反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-

M

-Φ

曲

线反应谱抗震设计流程-

E

1

结果E1状态下墩底顺桥向最大弯矩5.07e5KN

·m小于等效屈服弯矩9.37e5KN

·m，说明桥墩E1状态性处于弹性阶段，满足要求。反应谱抗震设计流程-

E

2

结果E2状态下墩底顺桥向最大弯矩1.53e6KN

·m大于等效屈服弯矩9.37e5KN

·m，说明桥墩E2状态性桥墩已进行塑性，需要进一步验算桥墩塑性铰区抗剪及墩顶位移。反

应

谱

抗

震

设

计

流

程

-

墩

柱

刚

度

折

减注意：刚度折减通过刚度调整系数进行折减，但需要放到边界组中并激活。03后处理验算说明后

处

理

验

算

说

明

-验

算

内

容类型序号验算项规范条款1234桥墩强度验算矮墩强度验算7.3.17.3.2B、C类桥梁抗震墩柱塑性铰区域斜截面抗剪强度验算

7.3.4强度验算桩基承载能力及强度验算盖梁抗弯、抗剪强度验算单柱墩容许位移验算7.3.57.3.67.4.456B、C类桥梁墩柱双柱墩、排架墩容许位移验算变形验算77.4.6板式橡胶支座厚度验算97.5.1-17.5.1-27.5.2B、C类桥梁支座板式橡胶支座抗滑稳定性验算盆式支座、球型支座验算1011验算*E1地震作用下，验算强度；E2地震作用下，验算强度和位移。*D类桥梁支座按E1地震作用验算。后

处

理

验

算

说

明

-桥

墩

强

度验

算根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》，当构件两端固定时,构件的计算长度L0取0.5L;当一端固定一端为不移动的铰时,取0.7L;当两端均为不移动的铰时,取L;当一