新規(guī)范橋梁抗震設(shè)計(jì)詳解

新規(guī)范橋梁抗震設(shè)計(jì)詳解第1頁(yè)/共49頁(yè)一、橋梁構(gòu)造、材料概況橋梁形式：三跨混凝土懸臂梁橋梁長(zhǎng)度：L=30+50+30=110.0m，其中中跨為掛孔結(jié)構(gòu)，掛孔梁為普通鋼筋混凝土梁，梁長(zhǎng)16m，墩為鋼筋混凝土雙柱橋墩，墩高15m預(yù)應(yīng)力布置形式：T構(gòu)部分配置頂板預(yù)應(yīng)力，邊跨配置底板預(yù)應(yīng)力跨中箱梁截面墩頂箱梁截面第2頁(yè)/共49頁(yè)一、橋梁構(gòu)造、材料概況第3頁(yè)/共49頁(yè)材料混凝土主梁采用JTG04（RC）規(guī)范的C50混凝土橋墩采用JTG04（RC）規(guī)范的C40混凝土鋼材采用JTG04（S）規(guī)范，在數(shù)據(jù)庫(kù)中選Strand1860荷載恒荷載自重，在程序中按自重輸入，由程序自動(dòng)計(jì)算一、橋梁構(gòu)造、材料概況第4頁(yè)/共49頁(yè)預(yù)應(yīng)力鋼束(φ15.2mm×31)截面面積:Au=4340mm2孔道直徑:130mm鋼筋松弛系數(shù)(開),選擇JTG04和0.3(低松弛)超張拉(開)預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(fpk):1860N/mm^2預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù):0.25管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù):1.5e-006(1/mm)錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值:開始點(diǎn):6mm結(jié)束點(diǎn):6mm張拉力:抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75%，張拉控制應(yīng)力1395MPa一、橋梁構(gòu)造、材料概況第5頁(yè)/共49頁(yè)該橋位于某7度區(qū)二級(jí)公路上，水平向基本地震加速度值

0.15g。按《中國(guó)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》查的場(chǎng)地特征周期為：0.4s。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察測(cè)得場(chǎng)地土質(zhì)和剪切波速如下：二、橋梁場(chǎng)地概況第6頁(yè)/共49頁(yè)三、基本參數(shù)確定1、判別橋梁類型：二級(jí)公路大橋，故該橋?yàn)锽類橋梁。第7頁(yè)/共49頁(yè)2、確定設(shè)防烈度：在7度區(qū)，按8度設(shè)防三、基本參數(shù)確定第8頁(yè)/共49頁(yè)3、確定土層平均剪切波速：土層平均剪切波速為：209.8m/s四、場(chǎng)地類別確定第9頁(yè)/共49頁(yè)4、確定工程場(chǎng)地覆蓋層厚度：按此條規(guī)范確認(rèn)為：11.5m。四、場(chǎng)地類別確定第10頁(yè)/共49頁(yè)5、確定場(chǎng)地類別：查得場(chǎng)地類別為Ⅱ類場(chǎng)地四、場(chǎng)地類別確定第11頁(yè)/共49頁(yè)6、根據(jù)土質(zhì)判斷是否需要抗液化措施：判別地基不液化，不需進(jìn)行抗液化措施。五、液化判別第12頁(yè)/共49頁(yè)E1地震作用下抗震分析步驟第13頁(yè)/共49頁(yè)7、確定橋梁類型：確定為規(guī)則橋梁第14頁(yè)/共49頁(yè)8、確定分析方法：采用MM法。第15頁(yè)/共49頁(yè)E1地震反應(yīng)譜的確定第16頁(yè)/共49頁(yè)9、確定重要性系數(shù)

：得該橋在E1地震作用下重要性系數(shù)為，在E2地震作用下重要性系數(shù)為E1地震反應(yīng)譜的確定第17頁(yè)/共49頁(yè)10、根據(jù)基本烈度（非設(shè)防烈度）確定場(chǎng)地系數(shù)E1地震反應(yīng)譜的確定第18頁(yè)/共49頁(yè)11、確定設(shè)計(jì)基本地震動(dòng)加速度峰值A(chǔ)：在設(shè)防烈度8度區(qū)，A值取為0.3gE1地震反應(yīng)譜的確定第19頁(yè)/共49頁(yè)12、調(diào)整設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜特征周期調(diào)整后為：E1地震反應(yīng)譜的確定第20頁(yè)/共49頁(yè)13、對(duì)阻尼比為0.05的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜進(jìn)行修正阻尼比為：0.05，計(jì)算阻尼調(diào)整系數(shù)得E1地震反應(yīng)譜的確定第21頁(yè)/共49頁(yè)E1地震反應(yīng)譜的確定14、生成反應(yīng)譜第22頁(yè)/共49頁(yè)空間動(dòng)力分析模型的建立與靜力分析模型的區(qū)別：不在精細(xì)地模擬，而重點(diǎn)是要真實(shí)、準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)質(zhì)量、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件剛度、結(jié)構(gòu)阻尼及邊界條件。

----參見規(guī)范6.3模型質(zhì)量剛度阻尼邊界條件第23頁(yè)/共49頁(yè)----參見規(guī)范6.3質(zhì)量：1、將建立的模型進(jìn)行質(zhì)量轉(zhuǎn)換。

集中質(zhì)量法：一般梁橋選擇，計(jì)算省時(shí)，不能考慮扭轉(zhuǎn)振型。一致質(zhì)量法：通用，耗時(shí)，可以考慮扭轉(zhuǎn)振型。路燈質(zhì)量轉(zhuǎn)換2、將二期等反映鋪裝的荷載轉(zhuǎn)換成質(zhì)量。3、對(duì)于沒用荷載表示的附屬構(gòu)件，如路燈等，可在節(jié)點(diǎn)上施加相應(yīng)的質(zhì)量塊?？臻g動(dòng)力分析模型的建立第24頁(yè)/共49頁(yè)剛度：構(gòu)件剛度在地震來往復(fù)作用下一般會(huì)降低，理論上應(yīng)使用各個(gè)構(gòu)件的相對(duì)動(dòng)剛度，但選擇靜剛度滿足工程要求。

阻尼：一般使用阻尼比

來反應(yīng)整個(gè)橋梁的全部阻尼。1、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁橋阻尼比一般選擇

2、鋼橋阻尼比一般選擇

3、鋼混結(jié)合梁橋分別定義鋼構(gòu)件組組阻尼比

、混凝土構(gòu)件組組阻尼比

，程序計(jì)算各階振型阻尼比：4、鋼混疊合梁橋可使用介于0.02-0.05之間的阻尼比如：0.04----參見規(guī)范6.3空間動(dòng)力分析模型的建立第25頁(yè)/共49頁(yè)邊界條件：各個(gè)連接構(gòu)件（支座、伸縮縫）及地基剛度的正確模擬。支座：普通板式橡膠支座：彈性連接輸入剛度。固定盆式支座：主從約束或彈性連接。----參見規(guī)范6.3活動(dòng)盆式支座：理想彈塑性連接單元?；逯ё弘p線性連接單元。摩擦擺隔震支座、鋼阻尼器、液體阻尼器：程序?qū)ｉT的模擬單元?？臻g動(dòng)力分析模型的建立第26頁(yè)/共49頁(yè)地基剛度的模擬：在墩底加上彈簧支承，算出各個(gè)方向上的彈簧剛度。----參見規(guī)范6.3真實(shí)模擬樁基礎(chǔ)，利用土彈簧準(zhǔn)確模擬土對(duì)樁的水平側(cè)向力、豎向摩阻力。一般可用表征土介質(zhì)彈性的“M”法?？臻g動(dòng)力分析模型的建立第27頁(yè)/共49頁(yè)橋梁參與組合計(jì)算的振型階數(shù)的確定兩種方法確定結(jié)構(gòu)自振特性：特征值求解和利茲向量求解。為了快速滿足規(guī)范6.4.3，經(jīng)常會(huì)用利茲向量法來計(jì)算參與組合計(jì)算的振型。自振特性分析第28頁(yè)/共49頁(yè)SRSS法和CQC法：根據(jù)規(guī)范6.4.3，有SRSS法和CQC法以供選擇。當(dāng)結(jié)構(gòu)振型分布密集，互有耦聯(lián)時(shí)，推薦用CQC。振型組合方法的確定第29頁(yè)/共49頁(yè)根據(jù)規(guī)范5.1.1，該直線橋只需考慮順橋向X和橫橋向Y的地震作用。地震作用分量組合的確定第30頁(yè)/共49頁(yè)橋臺(tái)高4

，臺(tái)背寬10

，側(cè)寬3，土的容重為

，土的內(nèi)摩擦角為：

根據(jù)規(guī)范5.5.2，土壓力分布力

，本例轉(zhuǎn)化成集中力臺(tái)背為：412。側(cè)向?yàn)椋?24

地震主動(dòng)土壓力第31頁(yè)/共49頁(yè)一般沖刷線算起的水深為：5m。水的容重為：

，根據(jù)規(guī)范5.5.3，地震動(dòng)水壓力為0.92kN

地震動(dòng)水壓力第32頁(yè)/共49頁(yè)強(qiáng)度驗(yàn)算

按現(xiàn)行的公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范相應(yīng)的規(guī)范驗(yàn)算橋墩的抗彎強(qiáng)度第33頁(yè)/共49頁(yè)E2地震作用下抗震分析步驟第34頁(yè)/共49頁(yè)1、確定分析方法：采用MM法或NTH法。第35頁(yè)/共49頁(yè)2、E2反應(yīng)譜的確定MM法步驟與E1反應(yīng)譜的確定相同，但需注意重要性系數(shù)的取值不同，其他參數(shù)相同，得E2地震作用下反應(yīng)譜如下。第36頁(yè)/共49頁(yè)3、空間模型建立及荷載施加MM法與E1地震作用下的分析步驟相同空間動(dòng)力分析模型的建立自振特性分析振型組合方法的確定地震作用分量組合的確定地震主動(dòng)土壓力地震動(dòng)水壓力第37頁(yè)/共49頁(yè)4、強(qiáng)度驗(yàn)算MM法

按現(xiàn)行的公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范相應(yīng)的規(guī)范驗(yàn)算橋墩的抗彎強(qiáng)度，但與E1的強(qiáng)度驗(yàn)算不完全相同。第38頁(yè)/共49頁(yè)5、變形驗(yàn)算MM法規(guī)則性橋梁，故僅需按7.4.6驗(yàn)算墩頂位移第39頁(yè)/共49頁(yè)6、計(jì)算E2作用下墩頂雙向?qū)嶋H位移MM法計(jì)算得墩頂縱向水平位移橫向水平位移第40頁(yè)/共49頁(yè)6、墩頂容許位移值計(jì)算MM法橫向容許位移采用pushover分析方法計(jì)算。根據(jù)公式算得，縱橋向容許位移第41頁(yè)/共49頁(yè)6、水平位移驗(yàn)算MM法計(jì)算得墩頂橫向容許位移第42頁(yè)/共49頁(yè)6、水平位移驗(yàn)算MM法墩頂縱橋向水平位移,驗(yàn)算不通過橫橋向水平位移，驗(yàn)算通過第43頁(yè)/共49頁(yè)7、能力保護(hù)構(gòu)件設(shè)計(jì)MM法本例中墩柱的抗剪作為能力保護(hù)構(gòu)件本例為連續(xù)剛構(gòu)橋，故沿縱橋向端部為塑性鉸區(qū)域；雙柱墩，故沿橫橋向端部為塑性鉸區(qū)域第44頁(yè)/共49頁(yè)7、能力保護(hù)構(gòu)件設(shè)計(jì)MM法第45頁(yè)/共49頁(yè)7、能力保護(hù)構(gòu)件設(shè)計(jì)MM法經(jīng)過程序的p