彈性時程分析重點PPT精選文檔

1、1北京midas技術有限公司2橋梁形式：橋梁形式：三跨混凝土懸臂梁橋梁長度：橋梁長度：l = 30+50+30 = 110.0 m，其中中跨為掛孔結構，掛孔梁為普通鋼筋混凝土梁，梁長16m ，墩為鋼筋混凝土雙柱橋墩，墩高15m預應力布置形式：預應力布置形式：t構部分配置頂板預應力，邊跨配置底板預應力 跨中箱梁截面跨中箱梁截面 墩頂箱梁截面墩頂箱梁截面34材料材料混凝土混凝土 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混凝土鋼材鋼材 采用jtg04（s）規(guī)范，在數(shù)據(jù)庫中選strand1860荷載荷載恒荷載恒荷載 自重，在程序中按自重輸入，由程序自動計算5

2、預應力預應力 鋼束(15.2 mm31) 截面面積: au = 4340 mm2 孔道直徑: 130 mm 鋼筋松弛系數(shù)(開),選擇jtg04和0.3(低松弛) 超張拉(開) 預應力鋼筋抗拉強度標準值(fpk):1860n/mm2 預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù):0.25 管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù):1.5e-006(1/mm) 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值: 開始點:6mm 結束點:6mm 張拉力:抗拉強度標準值的75%，張拉控制應力1395mpa6 該橋位于某7度區(qū)二級公路上，水平向基本地震加速度值 0.15g。按中國地震動反應譜特征周期區(qū)劃圖查的場地特征周期為：0.45s。經(jīng)現(xiàn)場勘

3、察測得場地土質和剪切波速如下：71 1、判別橋梁類型：、判別橋梁類型：二級公路大橋，故該橋為b類橋梁。82 2、確定構造措施設防烈度：、確定構造措施設防烈度：在7度區(qū)，按8度構造措施設防93 3、確定土層平均剪切波速：、確定土層平均剪切波速：土層平均剪切波速為：209.8m/s104 4、確定工程場地覆蓋層厚度：、確定工程場地覆蓋層厚度：按此條規(guī)范確認為：11.5m。115 5、確定場地類別：、確定場地類別：查得場地類別為類場地126 6、根據(jù)土質判斷是否需要抗液化措施：、根據(jù)土質判斷是否需要抗液化措施：判別地基不液化，不需進行抗液化措施。13e2地震作用下抗震分析難點147 7、確定橋梁類型

4、：、確定橋梁類型：確定為規(guī)則橋梁158 8、確定分析方法：、確定分析方法：采用nth法。161、設計加速度時程的確定（選用實錄波）17一、選用實錄地震波并進行適當調整；a.midas civil中提供了近40種實錄地震波b.用戶定義c.導入 二、人工地震波；a、相關部門提供的人工地震波；b、clan和sacks在1974年提出的用三角級數(shù)疊加來模擬地震動加速度；地震波的來源地震波的來源本例中主要講解如何選擇實錄地震波。18地震波的三要素地震波的三要素地震動三要素：頻譜特性、有效峰值和持續(xù)時間。19按反應譜面積控制先計算epa、epv，據(jù)此計算 并比較實錄地震波持時峰值是否否是是是否與設計反應譜

5、結果比較 , 雙指標控制1tgt選用是否gt20一、幅值的調整一、幅值的調整一般用加速度幅值調整地震動幅值包括加速度、速度和位移的峰值、最大值或者某種意義上的有效值。加速度峰值pga、速度峰值pgv和位移峰值pgd是地面運動強烈程度最直觀的描述參數(shù)。加速度峰值是最早提出來的、也是最直觀的地震動幅值定義。幅值的種類幅值的種類21因為峰值參數(shù)并非描述地震動的最理想?yún)?shù)，由高頻成分所確定的個別尖銳峰值對結構的影響并不十分顯著，所以美國atc-30樣本規(guī)范所采用的是有效峰值加速度epa，對有效峰值加速度epa的求法參見midas/civil 2006橋梁抗震設計功能說明 ，而我國規(guī)范及工程實際運用其實

6、都是采用峰值加速度pga（雖然建筑抗震設計規(guī)范的5.1.2條文說明中專門提到了有效峰值加速度，但概念其實就是峰值加速度pga)。美國采用有效加速度峰值epa，而我國而我國實際采用的是加速度峰值實際采用的是加速度峰值pgapga一、幅值的調整一、幅值的調整有效加速度峰值有效加速度峰值22以設計加速度反應譜最大值smax除以放大系數(shù)（約2.25）得到。一、幅值的調整一、幅值的調整設計加速度峰值設計加速度峰值pgapga的求法的求法acccacccspgadsidsi25.225.225.2maxe1地震時程分析所用地震加速度時程曲線的最大值：21/6321.09.80.15110.43smaccc

7、pgadsie2地震時程分析所用地震加速度時程曲線的最大值：22/911.19.80.15113 .1smacccpgadsi對于本例：對于本例：23一、幅值的調整一、幅值的調整調整加速度曲線調整加速度曲線maxmax/)()(aatata式中： 、 分別是調整后的加速度曲線和峰值； 、 分別是原記錄的加速度曲線和峰值；)(ta maxa)(tamaxa24本例選擇程序自帶實錄地震波：1940, el centro site, 270 deg進行調整一、幅值的調整一、幅值的調整25打開工具地震波數(shù)據(jù)生成器generateearthquake response spectra選擇程序自帶實錄地震

8、波：1940, el centro site, 270 deg加速度峰值pga調整系數(shù)一、幅值的調整一、幅值的調整5464.03569.0911.13569.0ggpga26二、確定實錄波的特征周期二、確定實錄波的特征周期gt因為擬相對速度反應譜psv和擬絕對加速度的反應譜psa之間有近似關系： 則可得到特征周期 ：其中： 為有效峰值加速度， 為有效峰值速度。psvwpsapsvwpsaepaepvwtg212epaepv對選定的實錄地震波，首先求epv、epa27在midas程序中提供將地震波轉換為各種長周期譜的功能（工具地震波數(shù)據(jù)生成器，生成后保存為sgs文件），用戶可以利用保存的sgs文

9、件（文本格式文件）根據(jù)上面所述方法計算epv、epaa、 1978年美國atc-3規(guī)范中的定義求epa、epv（頻段固定）；b、 1990年中國地震烈度區(qū)劃圖求epa、epv（頻段不固定）；詳細過程參見資料midas/civil 2006橋梁抗震設計功能說明二、確定實錄波的特征周期二、確定實錄波的特征周期gt1、確定epv、epa281、幅值調整為0.54642、阻尼比輸入0.053、輸入長周期到10秒4、勾選x坐標對數(shù)化在gt二、確定實錄波的特征周期二、確定實錄波的特征周期2、求epa291、幅值調整為0.54642、阻尼比輸入0.053、輸入長周期到10秒4、勾選x坐標對數(shù)化在gt二、確定

10、實錄波的特征周期二、確定實錄波的特征周期3、求epv30采用1978年美國atc-3規(guī)范中的定義求epa、epv（頻段固定）；二、確定實錄波的特征周期二、確定實錄波的特征周期gtsmepv/327. 02/96. 3smepa sepaepvwtg519.096.3327.0221231該橋址場地特征周期為0.45s，與實錄波特征周期0.519比較接近，故是錄波的特征周期符合要求。三、比較實錄波的特征周期與橋址特征周期三、比較實錄波的特征周期與橋址特征周期32雙指標選波采用兩個頻段控制：一是對地震記錄加速度反應譜值在 平臺段的均值進行控制，要求所選地震記錄加速度譜在該段的均值與設計反應譜相差不

11、超過10-20%；二是對結構基本周期t1附近 段加速度反應譜均值進行控制，要求與設計反應譜相差不超過10-20%。四、雙指標控制四、雙指標控制gt，1 . 02211tttt，33四、雙指標控制四、雙指標控制34經(jīng)比較：用0.5464系數(shù)調整了峰值的1940, el centro site, 270 deg實錄波生成的長周期加速度反應譜符合e2設計加速度反應譜的雙指標控制。四、雙指標控制四、雙指標控制35五、持時五、持時持續(xù)時間的概念不是指地震波數(shù)據(jù)中總的時間長度。持時td的定義可分為兩大類，一類是以地震動幅值的絕對值來定義的絕對持時，即指地震地面加速度值大于某值的時間總和，即絕對值 的時間總

12、和，k常取為0.05；另一類為以相對值定義的相對持時，即最先與最后一個之間的時段長度，k一般取0.30.5。不論實際的強震記錄還是人工模擬波形，一般持續(xù)時間取結構基本周期的510倍。36六、與設計反應譜計算結果比較六、與設計反應譜計算結果比較公路橋梁抗震設計細則：建筑抗震設計規(guī)范gb50011_2001條文說明：對橋梁結構，也可采用基底剪力結果比較37六、與設計反應譜基底剪力比較六、與設計反應譜基底剪力比較設計反應譜基底剪力：38六、與設計反應譜基底剪力比較六、與設計反應譜基底剪力比較時程基底正向剪力最大值：39六、與設計反應譜基底剪力比較六、與設計反應譜基底剪力比較時程基底負向剪力最大值：4

13、0六、與設計反應譜基底剪力比較六、與設計反應譜基底剪力比較某墩柱時程基底剪力：41七、最終確定所選波是否符合條件七、最終確定所選波是否符合條件根據(jù)以上各方面的控制比較，說明程序提供的1940, el centro site, 270 deg實錄波經(jīng)用0.5464系數(shù)調整了峰值后適合作為本橋e2地震作用下的設計加速度時程。42八、用戶導入其它地震波或自定義地震波八、用戶導入其它地震波或自定義地震波fn.thd.* unit,m,kn*type,accel*data0.0000, -0.00470.0200, -0.00570.0400, -0.00700.0600, -0.00840.0800,

14、 -0.00610.1000, -0.00630.1200, -0.0090*sgsw*title, earthquake record*title, *x-axis, time (sec)*y-axis, ground accel. (g)*unit&type, grav, accel*flags, 0, 0*data0.0000, -0.00470.0200, -0.00570.0400, -0.00700.0600, -0.00840.0800, -0.00610.1000, -0.00630.1200, -0.0090*enddata43九、按以上原則繼續(xù)選波九、按以上原則繼續(xù)選波最終

15、選擇出符合條件的多條實錄地震波442、時程分析中恒載效應的考慮45一、時程分析中考慮恒載效應的必須性一、時程分析中考慮恒載效應的必須性根據(jù)在橋梁動力分析時，一般取成橋階段分析，此時自重恒載已經(jīng)對結構變形，內力產(chǎn)生了影響。在動力分析時，必須考慮自重恒載的初始效應。46二、二、civilcivil時程分析中考慮恒載效應時程分析中考慮恒載效應在midas civil中，做時程分析時通過“程度荷載工況加載順序”對話框考慮恒載效應，當前時程荷載工況可在前次荷載工況（可以是時程荷載、靜力荷載、最后一個施工階段荷載、初始內力狀態(tài)）作用下的位移、速度、加速度、內力狀態(tài)下繼續(xù)分析。詳細參見midas/civil

16、 2006 橋梁抗震設計功能說明47二、二、civilcivil時程分析中考慮恒載效應時程分析中考慮恒載效應 考慮恒載效應考慮恒載效應 非線性振型疊加法：接續(xù)非線性振型疊加法非線性振型疊加法：接續(xù)非線性振型疊加法靜力法靜力法非線性直接積分法非線性直接積分法對于線性時程分析，其時程結果和靜力結果是可以進行疊加的，本例主要討論非線性時程分析情況。在civil時程分析中，做接續(xù)分析時，只能接續(xù)相同類型的分析工況非線性直接積分法非線性直接積分法48二、二、civilcivil時程分析中考慮恒載效應時程分析中考慮恒載效應非線性振型疊加法：（1）定義一個斜坡類型的無量綱加速度時程函數(shù)如圖，在相對結構第一周

17、期較長（如10倍）的時間段上，從0到1線性增加，且在相等的時間段上保持恒定。（2）定義一個非線性振型疊加法分析工況如圖，分析時間為“ramp”函數(shù)持續(xù)時間，振型阻尼輸入高阻尼比：0.999，其它默認。（3）接續(xù)動力非線性振型疊加法分析工況。49二、二、civilcivil時程分析中考慮恒載效應時程分析中考慮恒載效應1、避開了結構基本周期的長時間加載2、高阻尼使結構后續(xù)振動迅速衰減3、無量綱加速度50二、二、civilcivil時程分析中考慮恒載效應時程分析中考慮恒載效應直接積分法：（a）與振型疊加法一樣定義函數(shù)，接續(xù)直接積分法分析；（b）使用靜力法。 （1）定義一個斜坡類型的無量綱函數(shù)。（2）定義非線性靜力法分析工