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1、新规范桥梁抗震设计详解,北京迈达斯技术有限公司,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,该桥位于某7度区二级公路上，水平向基本地震加速度值 0.15g。按中国地震动反应谱特征周期区划图查的场地特征周期为：0.45s。经现场勘察测得场地土质和剪切波速如下：,一、桥梁场地和地基,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,1、桥梁场地概况：,2、场地类别确定：,土层平均剪切波速为：209.8m/s,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,a、确定土层平均剪切波速：,一、桥梁场地和地基,按此条规范确认为：11.5m。,桥 梁 抗 震 培 训 J
2、TG/T B02-01-2008,2、场地类别确定：,b、确定工程场地覆盖层厚度：,一、桥梁场地和地基,查得场地类别为类场地,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,2、场地类别确定：,一、桥梁场地和地基,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,3、地基抗震验算：,一、桥梁场地和地基,根据土质判断是否需要抗液化措施：,判别地基不液化，不需进行抗液化措施。,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,4、液化判别：,一、桥梁场地和地基,二、桥梁构造、材料概况,桥梁形式：三跨混凝土悬臂梁 桥梁长度：L = 30+50+30 = 110.0 m
3、，其中中跨为挂孔结构，挂孔梁为普通钢筋混凝土梁，梁长16m ，墩为钢筋混凝土双柱桥墩，墩高9m 预应力布置形式：T构部分配置顶板预应力，边跨配置底板预应力,跨中箱梁截面,墩顶箱梁截面,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,二、桥梁构造、材料概况,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,材料 混凝土 主梁采用JTG04（RC）规范的C50混凝土 桥墩采用JTG04（RC）规范的C40混凝土 钢材 采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860 荷载 恒荷载 自重，在程序中按自重输入，由程序自动计算,二、桥梁构造、材料概况,桥 梁 抗 震 培
4、训 JTG/T B02-01-2008,预应力 钢束(15.2 mm31) 截面面积: Au = 4340 mm2 孔道直径: 130 mm 钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛) 超张拉(开) 预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1860N/mm2 预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25 管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:1.5e-006(1/mm) 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值: 开始点:6mm 结束点:6mm 张拉力:抗拉强度标准值的75%，张拉控制应力1395MPa,二、桥梁构造、材料概况,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,三、基本参数确定,1
5、、确定桥梁抗震设防类别：,二级公路大桥，故该桥为B类桥梁。,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,2、确定抗震设防等级：,在7度区，按8度构造措施设防,三、基本参数确定,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,抗震设计总流程,E1地震作用下抗震分析步骤,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,1、确定桥梁类型：,确定为规则桥梁,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,2、确定分析方法：,采用MM法。,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-20
6、08,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,3、E1地震反应谱的确定：,a、确定重要性系数 ：,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,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,3、E1地震反应谱的确定：,b、确定场地系数,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,3、E1地震反应谱的确定：,c、确定设计基本地震动加速度峰值A：,在设防烈度7度区，A值为0.15g,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,3、E1地震反应谱的确定：,d、调整设计加速度反应谱特征周期,调整后为：,桥 梁 抗
7、震 培 训 JTG/T B02-01-2008,3、E1地震反应谱的确定：,e、对阻尼比为0.05的标准反应谱进行修正,阻尼比为：0.05，计算阻尼调整系数得,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,3、E1地震反应谱的确定：,f、生成反应谱,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,3、E1地震反应谱的确定：,与静力分析模型的区别：不在精细地模拟，而重点是要真实、准确地反映结构质量、结构及构件刚度、结构阻尼及边界条件。,-参见规范6.3,模 型,质量,刚度,阻尼,边界条件,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,4、空间动力分析模型的
8、建立：,质量： 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。,路灯质量转换,将二期等反映铺装的荷载转换成质量。,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。,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,-参见规范6.3,4、空间动力分析模型的建立：,刚度： 构件刚度在地震往复作用下一般会降低，理论上应使用各个构件的相对动刚度，但选择静刚度满足工程要求。 阻尼： 一般使用阻尼比 来反应整个桥梁的全部阻尼。 1、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土梁桥阻尼比一般选择 2、钢桥阻尼比一般选择
9、3、钢混结合梁桥分别定义钢构件组组阻尼比 、混凝土构件组组阻尼比 ，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：,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,-参见规范6.3,4、空间动力分析模型的建立：,边界条件：各个连接构件（支座、伸缩缝）及地基刚度的正确模拟。 连接构件： 普通板式橡胶支座：弹性连接输入刚度。 固定盆式支座：主从约束或弹性连接。,活动盆式支座：理想弹塑性连接单元。,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。,预应力拉索：一般连接钩单元。,伸缩缝和橡胶挡块：一般连接间隙 单元。,桥 梁 抗 震 培
10、训 JTG/T B02-01-2008,-参见规范6.3,4、空间动力分析模型的建立：,地基刚度的模拟： 在墩低加上弹簧支承，算出各个方向上的弹簧刚度。,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。,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,-参见规范6.3,4、空间动力分析模型的建立：,桥梁参与组合计算的振型阶数的确定,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。,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,a、自振特性分
11、析：,SRSS法和CQC法： 根据规范6.4.3，有SRSS法和CQC法以供选择。 当结构振型分布密集，互有耦联时，推荐用CQC。,b、振型组合方法的确定,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,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。,c、地震作用分量组合的确定,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,桥台高4 ，台背宽10 ，侧宽3 ，土的容重为 ，土的内摩擦角为： 根据规范5.5.2，土压力分布力 ，本例转化成集中力台背为：412 。侧向为：124,d、地震主动土压力,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-20
12、08,一般冲刷线算起的水深为：5m。 水的容重为： ， 根据规范5.5.3，地震动水压力为0.92kN,e、地震动水压力,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,按现行的公路桥涵设计规范相应的规范验算桥墩强度。,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,5、强度验算：,E2地震作用下抗震分析步骤MM,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,1、确定分析方法：,采用MM法或NTH法。,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,2、E2反应谱的确定,步骤与E1反应谱的确定相同，但需注意 重要性系数 的取值不同，其他参数相同
13、，得E2地震作用下反应谱如下。,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,一、选用实录地震波并进行适当调整 a.midas Civil中提供了近40种实录地震波 b.用户定义 c.导入 二、人工地震波 a、相关部门提供的人工地震波； b、clan和Sacks在1974年提出的用三角级数叠加来模拟地震动加速度；,地震波的来源,本例中主要选择实录地震波。,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,3、设计加速度时程的确定（选用实录波）,地震波的三要素,地震动三要素： 频谱特性、有效峰值和持续时间。,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,3、
14、设计加速度时程的确定（选用实录波）,按反应谱面积控制,先计算EPA、EPV，据此计算 并比较,调取实录 地震波,持时判断,峰值判断,是,否,否,是,是,是,否,与设计反应谱分析结果比较, 双指标控制,选用,是,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,否,3、设计加速度时程的确定（选用实录波）,一般用加速度幅值调整,地震动幅值包括加速度、速度和位移的峰值、最大值或者某种意义上的有效值。加速度峰值PGA、速度峰值PGV和位移峰值PGD是地面运动强烈程度最直观的描述参数。加速度峰值是最早提出来的、也是最直观的地震动幅值定义。,幅值的种类,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02
15、-01-2008,3.1、幅值的调整,3、设计加速度时程的确定（选用实录波）,因为峰值参数并非描述地震动的最理想参数，由高频成分所确定的个别尖锐峰值对结构的影响并不十分显著，所以美国ATC-30样本规范所采用的是有效峰值加速度EPA，对有效峰值加速度EPA的求法参见midas/Civil 2006桥梁抗震设计功能说明 ，而我国08细则采用峰值加速度PGA。,美国采用有效加速度峰值EPA，而我国采用的是加速度峰值PGA,3.1、幅值的调整,有效加速度峰值,桥 梁 抗 震 培 训 JTG/T B02-01-2008,3、设计加速度时程的确定（选用实录波）,以设计加速度反应谱最大值Smax除以放大系数（约2.25）得到。,设计加速度峰值PGA的求法,E1地震时程分析所用地震加速度时程曲线
