1、新規范橋梁抗震設計詳解新規范橋梁抗震設計詳解北京邁達斯技術 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019 該橋位于某7度區二級公路上，程度向根本地震加速度值 0.15g。按查的場地特征周期為：0.45s。經現場勘察測得場地土質和剪切波速如下：一、橋梁場地和地基一、橋梁場地和地基 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20191 1、橋梁場地概略：、橋梁場地概略：2 2、場地類別確定：、場地類別確定：土層平均剪切波速為：209.8m/s 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019a a、確定土層平均剪切波速：、確定土層平均剪切波速：一、橋梁場地和地基一、

2、橋梁場地和地基按此條規范確以為：11.5m。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20192 2、場地類別確定：、場地類別確定：b b、確定工程場地覆蓋層厚度：、確定工程場地覆蓋層厚度：一、橋梁場地和地基一、橋梁場地和地基查得場地類別為類場地 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20192 2、場地類別確定：、場地類別確定：一、橋梁場地和地基一、橋梁場地和地基 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、地基抗震驗算：、地基抗震驗算：一、橋梁場地和地基一、橋梁場地和地基根據土質判別能否需求抗液化措施：根據土質判別能否需求抗液化措施：判別地基不液

3、化，不需進展抗液化措施。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20194 4、液化判別：、液化判別：一、橋梁場地和地基一、橋梁場地和地基二、橋梁構造、資料概略二、橋梁構造、資料概略橋梁方式：三跨混凝土懸臂梁橋梁方式：三跨混凝土懸臂梁橋梁長度：橋梁長度：L = 30+50+30 = 110.0 mL = 30+50+30 = 110.0 m，其中中跨為掛孔構，其中中跨為掛孔構造，掛孔梁為普通鋼筋混凝土梁，梁長造，掛孔梁為普通鋼筋混凝土梁，梁長16m 16m ，墩為鋼筋混，墩為鋼筋混凝土雙柱橋墩，墩高凝土雙柱橋墩，墩高9m9m預應力布置方式：預應力布置方式：T T構部分配置頂板預應力

4、，邊跨配置底構部分配置頂板預應力，邊跨配置底板預應力板預應力 跨中箱梁截面跨中箱梁截面 墩頂箱梁截面墩頂箱梁截面 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019二、橋梁構造、資料概略二、橋梁構造、資料概略 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019資料資料混凝土混凝土 主梁采用主梁采用JTG04JTG04RCRC規范的規范的C50C50混凝土混凝土 橋墩采用橋墩采用JTG04JTG04RCRC規范的規范的C40C40混凝土混凝土鋼材鋼材 采用采用JTG04JTG04S S規范，在數據庫中選規范，在數據庫中選StrandStrand18601860荷載荷載恒荷載恒荷載

5、 自重，在程序中按自重輸入，由程序自動計自重，在程序中按自重輸入，由程序自動計算算二、橋梁構造、資料概略二、橋梁構造、資料概略 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019預應力預應力 鋼束鋼束(15.2 mm(15.2 mm31)31) 截面面積截面面積: Au = 4340 mm2: Au = 4340 mm2 孔道直徑孔道直徑: 130 mm: 130 mm 鋼筋松弛系數鋼筋松弛系數( (開開),),選擇選擇JTG04JTG04和和0.3(0.3(低松弛低松弛) ) 超張拉超張拉( (開開) ) 預應力鋼筋抗拉強度規范值預應力鋼筋抗拉強度規范值(fpk):1860N/mm2

6、(fpk):1860N/mm2 預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數:0.25:0.25 管道每米部分偏向對摩擦的影響系管道每米部分偏向對摩擦的影響系數數:1.5e-006(1/mm):1.5e-006(1/mm) 錨具變形、鋼筋回縮和接縫緊縮值錨具變形、鋼筋回縮和接縫緊縮值: : 開場點開場點:6mm:6mm 終了點終了點:6mm:6mm 張拉力張拉力: :抗拉強度規范值的抗拉強度規范值的75%75%，張拉，張拉控制應力控制應力5MPa5MPa二、橋梁構造、資料概略二、橋梁構造、資料概略 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019三、根本參數確定三、根本參

7、數確定1 1、確定橋梁抗震設防類別：、確定橋梁抗震設防類別：二級公路大橋，故該橋為B類橋梁。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20192 2、確定抗震設防等級：、確定抗震設防等級：在7度區，按8度構造措施設防三、根本參數確定三、根本參數確定 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019抗震設計總流程抗震設計總流程E1地震作用下抗震分析步驟 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20191 1、確定橋梁類型：、確定橋梁類型：確定為規那么橋梁 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2

8、0192 2、確定分析方法：、確定分析方法：采用MM法。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、E1E1地震反響譜確實定：地震反響譜確實定：a a、確定重要性系數、確定重要性系數 ：得該橋在E1地震作用下重要性系數為 ，在E2地震作用下重要性系數為43. 0iC3 . 1iCiC 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、E1E1地震反響譜確實定：地震反響譜確實定：b b、確定場地系數、確定場地系數0 . 1sCsC 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、

9、E1E1地震反響譜確實定：地震反響譜確實定：c c、確定設計根本地震動加速度峰值、確定設計根本地震動加速度峰值A A：在設防烈度7度區，A值為0.15g 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、E1E1地震反響譜確實定：地震反響譜確實定：d d、調整設計加速度反響譜特征周期、調整設計加速度反響譜特征周期調整后為：sTg45. 0gT 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、E1E1地震反響譜確實定：地震反響譜確實定：e e、對阻尼比為、對阻尼比為0.050.05的規范反響譜進展修正的規范反響譜進展修正阻尼比為：0.05，計算阻尼調整系數得1d

10、C 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、E1E1地震反響譜確實定：地震反響譜確實定：f f、生成反響譜、生成反響譜 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、E1E1地震反響譜確實定：地震反響譜確實定： 與靜力分析模型的區別：不在精細地模擬，而重點是要真實、準確地反映構造質量、構造及構件剛度、構造阻尼及邊境條件。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019)()()()(tumtuctkutp 4 4、空間動力分析模型的建立：、空間動力分析模型的建立：質量：質量：將建立的模型進展質量將建立的模型進展質量轉換。集中質量法：轉換

11、。集中質量法：普通梁橋選擇，計算普通梁橋選擇，計算省時，不能思索改動省時，不能思索改動振型。一致質量法：振型。一致質量法：通用，耗時，可以思通用，耗時，可以思索改動振型。索改動振型。 將二期等反映鋪裝的荷載轉換成質量。 對于沒用荷載表示的附屬構件，如路燈等，可在節點上施加相應的質量塊。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20194 4、空間動力分析模型的建立：、空間動力分析模型的建立： 剛度：剛度：構件剛度在地震往復作用下普通會降低，實際上構件剛度在地震往復作用下普通會降低，實際上應運用各個構件的相對動剛度，但選擇靜剛度應運用各個構件的相對動剛度，但選擇靜剛度滿足工程要求。滿足

12、工程要求。 阻尼：阻尼： 普通運用阻尼比普通運用阻尼比 來反響整個橋梁的全來反響整個橋梁的全部阻尼。部阻尼。1 1、鋼筋混凝土、預應力鋼筋混凝土梁橋阻尼比普、鋼筋混凝土、預應力鋼筋混凝土梁橋阻尼比普通選擇通選擇 2 2、鋼橋阻尼比普通選擇、鋼橋阻尼比普通選擇 3 3、鋼混結合梁橋分別定義鋼構件組組阻尼比、鋼混結合梁橋分別定義鋼構件組組阻尼比 、混凝土構件組組阻尼比混凝土構件組組阻尼比 ，程序計算各階振型阻，程序計算各階振型阻尼比：尼比：4 4、鋼混疊合梁橋可運用介于、鋼混疊合梁橋可運用介于0.02-0.050.02-0.05之間的阻之間的阻尼比如：尼比如：05. 002. 0 橋 梁 抗 震

13、培 訓 JTG/T B02-01-20194 4、空間動力分析模型的建立：、空間動力分析模型的建立：04. 0 邊境條件：各個銜接構件支座、邊境條件：各個銜接構件支座、伸縮縫及地基剛度的正確模擬。伸縮縫及地基剛度的正確模擬。銜接構件：銜接構件：普通板式橡膠支座：彈性銜接輸入普通板式橡膠支座：彈性銜接輸入剛度。剛度。固定盆式支座：主從約束或彈性銜固定盆式支座：主從約束或彈性銜接。接。活動盆式支座：理想彈塑性銜接單元。摩擦擺隔震支座、鋼阻尼器、液體阻尼器：程序專門的模擬單元。預應力拉索：普通銜接鉤單元。伸縮縫和橡膠擋塊：普通銜接間隙單元。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019

14、4 4、空間動力分析模型的建立：、空間動力分析模型的建立： 地基剛度的模擬：地基剛度的模擬： 在墩低加上彈簧支承，算出各個方向上的彈簧剛度。在墩低加上彈簧支承，算出各個方向上的彈簧剛度。 真實模擬樁根底，利用土彈簧準確模擬土對樁的程度側向力、豎向摩阻力。普通可用表征土介質彈性的“M法。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20194 4、空間動力分析模型的建立：、空間動力分析模型的建立： 橋梁參與組合計算的振型階數確實定橋梁參與組合計算的振型階數確實定兩種方法確定構造自振特性：特征值求解和利茲向量求解。為了快速滿足規范6.4.3，經常會用利茲向量法來計算參與組合計算的振型。 橋

15、梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019a a、自振特性分析：、自振特性分析：SRSS法和CQC法：根據規范6.4.3，有SRSS法和CQC法以供選擇。 當構造振型分布密集，互有耦聯時，引薦用CQC。b b、振型組合方法確實定、振型組合方法確實定 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019根據規范5.1.1，該直線橋只需思索順橋向X和橫橋向Y的地震作用。c c、地震作用分量組合確實定、地震作用分量組合確實定 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019 橋臺高4 ，臺背寬10 ，側寬3 ，土的容重為 ，土的內摩擦角為： 根據規范5.5.2，土壓力分布

16、力 ，本例轉化成集中力臺背為：412 。側向為：124 d d、地震自動土壓力、地震自動土壓力mm3/20mkN43mkN /17.41kNmkN 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019普通沖刷線算起的水深為：5m。水的容重為： ，根據規范5.5.3，地震動水壓力為0.92kN e e、地震動水壓力、地震動水壓力3/10mkN 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019 按現行的公路橋涵設計規范相應的規范驗算橋墩強度。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20195 5、強度驗算：、強度驗算：E2地震作用下抗震分析步驟MM 橋 梁 抗 震 培

17、訓 JTG/T B02-01-20191 1、確定分析方法：、確定分析方法：采用MM法或NTH法。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20192 2、E2E2反響譜確實定反響譜確實定 步驟與步驟與E1E1反響譜確實定一樣，但需留意反響譜確實定一樣，但需留意 重要重要性系數性系數 的取值不同，其他參數一樣，得的取值不同，其他參數一樣，得E2E2地震作用下反響譜如下。地震作用下反響譜如下。iC 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019一、選用實錄地震波并進展適當調整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

18、提供的人工地震波；b、clan和Sacks在1974年提出的用三角級數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選擇實錄地震波。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波地震波的三要素地震波的三要素地震動三要素：頻譜特性、有效峰值和繼續時間。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波按反響譜面積控制先計算EPA、EPV，據此計算 并比較調取實錄地震波持時判別峰值判別是否否是是是否與設計反響譜分析結果比較

19、, 雙目的控制1TgT選用是gT 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019否3 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波普通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是地面運動劇烈程度最直觀的描畫參數。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 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193.13.1、幅值的調整、幅值的調整3 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波由于峰值參數并非描畫地

20、震動的最理想參數，由高頻成分所確定的個別鋒利峰值對構造的影響并不非常顯著，所以美國ATC-30樣本規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 ，而我國采用峰值加速度PGA。美國采用有效加速度峰值EPA，而我國采用的是加速度峰值PGA3.13.1、幅值的調整、幅值的調整有效加速度峰值有效加速度峰值 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波以設計加速度反響譜最大值Smax除以放大系數約2.25得到。設計加速度峰值設計加速度峰值PGAPGA的求法的求法ACCCACCCSPGAdsidsi

21、25.225.225.2maxE1地震時程分析所用地震加速度時程曲線的最大值：21/6321.09.80.15110.43smACCCPGAdsiE2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： 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193.13.1、幅值的調整、幅值的調整3 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波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

22、maxA)(tamaxA 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193.13.1、幅值的調整、幅值的調整3 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波本例選擇程序自帶實錄地震波：1940, El Centro Site, 270 Deg進展調整 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193.13.1、幅值的調整、幅值的調整3 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波翻開工具地震波數據生成器GenerateEarthquake Response Spectra選擇程序自帶實錄地震波：1940, El Centro

23、Site, 270 Deg加速度峰值PGA調整系數5464.03569.0911.13569.0ggPGA 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193.13.1、幅值的調整、幅值的調整3 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波gT由于擬相對速度反響譜PSV和擬絕對加速度的反響譜PSA之間有近似關系： 那么可得到特征周期 ：其中： 為有效峰值加速度 為有效峰值速度。PSVwPSAEPAEPVwTg212EPAEPV對選定的實錄地震波，首先求EPV、EPA 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193.23.2、確定實錄波的特征周期、確

24、定實錄波的特征周期3 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波在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據生成器，生成后保管為SGS文件，用戶可以利用保管的SGS文件文本格式文件根據上面所述方法計算EPV、EPAa、1978年美國ATC-3規范中的定義求EPA、EPV頻段固定；b、1990年求EPA、EPV頻段不固定；詳細過程參見資料3.23.2、確定實錄波的特征周期、確定實錄波的特征周期gT1、確定EPV、EPA 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波1

25、、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坐標對數化gT3.23.2、確定實錄波的特征周期、確定實錄波的特征周期2、求EPA3 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波1、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坐標對數化gT3.23.2、確定實錄波的特征周期、確定實錄波的特征周期3、求EPV 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波采用1978年美國ATC-3規范中的定義求EPA、EPV頻段固定；3.23.2

26、、確定實錄波的特征周期、確定實錄波的特征周期gTsmEPV/327. 02/96. 3smEPA sEPAEPVwTg519.096.3327.022123 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波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，故實錄波的特征周期符合要求。3.33.3、比較實錄波的特征周期與橋址特征周期、比較實錄波的特征周期與橋址特征周期 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波雙目的選波采用兩個頻段控制：一、對地震記錄加速度反響譜值在 平臺段

27、的均值進展控制，要求所選地震記錄加速度譜在該段的均值與設計反響譜相差不超越10-20%；二、對構造根本周期T1附近 段加速度反響譜均值進展控制可近似對構造根本周期T1處加速度反響譜值進展控制 ，要求與設計反響譜相差不超越10-20%。3.43.4、雙目的控制、雙目的控制gT，1 . 02211TTTT， 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波經比較：用0.5464系數調整了峰值的1940, El Centro Site, 270 Deg實錄波生成的長周期加速度反響譜符合E2設計加速度反響譜的雙目的控制。3

28、.43.4、雙目的控制、雙目的控制 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波3.53.5、雙目的控制、雙目的控制3 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波3.53.5、持時、持時繼續時間的概念不是指地震波數據中總的時間長度。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普通取0.30.5。不論實踐的強震記錄還

29、是人工模擬波形，普通繼續時間取構造根本周期的510倍。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019 gktamaxak 3 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波3.63.6、與設計反響譜計算結果比較、與設計反響譜計算結果比較：對橋梁構造，也可采用基底剪力結果比較 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波3.63.6、與設計反響譜基底剪力比較、與設計反響譜基底剪力比較設計反響譜基底剪力： 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、設計加速度

30、時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波3.63.6、與設計反響譜基底剪力比較、與設計反響譜基底剪力比較某墩柱時程基底剪力： 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波3.73.7、最終確定所選波能否符合條件、最終確定所選波能否符合條件根據以上各方面的控制比較，闡明程序提供的1940, El Centro Site, 270 Deg實錄波經用0.5464系數調整了峰值后適宜作為本橋E2地震作用下的設計加速度時程。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、設計加速度時程確實

31、定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波3.83.8、用戶導入其它地震波或自定義地震波、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, -0.00610.1000, -0.00630.1200, -0.0090*SGSw*TITLE, Earthquake Record*TITLE, *X-AXIS, Time (sec)*Y-AXIS, Ground Accel. (g)*UNIT&TYPE,

32、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*ENDDATA 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、設計加速度時程確實定選用實錄波、設計加速度時程確實定選用實錄波3.93.9、按以上原那么繼續選波、按以上原那么繼續選波最終選擇出符合條件的多條實錄地震波 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20193 3、設計加速度時程確實定選用實錄波

33、、設計加速度時程確實定選用實錄波4 4、時程分析中恒載效應的思索、時程分析中恒載效應的思索4.14.1、時程分析中思索恒載效應的必需性、時程分析中思索恒載效應的必需性根據在橋梁動力分析時，普通取成橋階段分析，此時自重恒載曾經對構造變形，內力產生了影響。在動力分析時，必需思索自重恒載的初始效應。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20194 4、時程分析中恒載效應的思索、時程分析中恒載效應的思索4.24.2、CivilCivil時程分析中思索恒載效應時程分析中思索恒載效應在程序中，做時程分析時經過“時程荷載工況加載順序對話框思索恒載效應，當前時程荷載工況可在前次荷載工況可以是時程

34、荷載、靜力荷載、最后一個施工階段荷載、初始內力形狀作用下的位移、速度、加速度、內力形狀下繼續分析。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20194.24.2、CivilCivil時程分析中思索恒載效應時程分析中思索恒載效應 思索恒載效應思索恒載效應 非線性振型疊加法：接續非線性振型疊加法非線性振型疊加法：接續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展疊加的，本例主要討論非線性時程分析情況。在Civil時程分析中，做接續分析時，只能接續一樣類型的分析工況非線性直接積分法非線性直接積分法 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG

35、/T B02-01-20194.24.2、CivilCivil時程分析中思索恒載效應時程分析中思索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“RAMP如圖，在相對構造第一周期較長如10倍的時間段上，從0到1線性添加，且在相等的時間段上堅持恒定。2定義一個非線性振型疊加法分析工況如以下圖，分析時間為“RAMP函數繼續時間，振型阻尼輸入高阻尼比：0.999，其它默許。3接續動力非線性振型疊加法分析工況。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20194.24.2、CivilCivil時程分析中思索恒載效應時程分析中思索恒載效應1、避開構造根本周期的長時間加載2、

36、高阻尼使構造后續振動迅速衰減3、無量綱加速度 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20194.24.2、CivilCivil時程分析中思索恒載效應時程分析中思索恒載效應直接積分法：a與振型疊加法一樣定義函數，接續直接積分法分析；b運用靜力法。1定義一個斜坡類型的無量綱函數。2定義非線性靜力法分析工況，分析時間為1S，其它默許。3接續動力非線性直接積分法分析工況。 靜力法詳細內容參見用戶手冊 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20194.24.2、CivilCivil時程分析中思索恒載效應時程分析中思索恒載效應1、函數為無量綱2、靜力荷載工況都定義 橋 梁 抗 震

37、培 訓 JTG/T B02-01-20194.24.2、CivilCivil時程分析中思索恒載效應時程分析中思索恒載效應綜述：a運用重力加速度g作為時程函數時，只能思索能轉換為質量的荷載效應，包括：模型自重、能轉換為質量的荷載、節點質量。對于預應力荷載是不能思索的；b運用靜力法。可以思索一切靜力荷載工況，所以在運用直接積分法時，優先選擇靜力法來思索恒載效應。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20194.34.3、空間模型建立及荷載施加、空間模型建立及荷載施加空間動力分析模型的建立，延性構件抗彎剛度反響譜分析中需做相應折減，時程分析中需對能夠進入塑性的構件運用彈塑性梁單元分布鉸

38、或纖維模型或用彎曲彈簧模型集中鉸。自振特性分析振型組合方法確實定地震作用分量組合確實定 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20195 5、截面屬性求解、截面屬性求解 按現行的公路橋涵設計規范相應的規范驗算橋墩的抗彎強度，但與E1的強度驗算不完全一樣,延性構件的有效截面抗彎剛度需折減 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20195 5、截面屬性求解、截面屬性求解 求延性構件的有效求延性構件的有效截面抗彎剛度截面抗彎剛度effI 利用規范公式利用規范公式6.1.66.1.6計算計算effIeffI實際方法求解實際方法求解CIVILCIVIL程序計算程序計算經過軸壓比、

39、縱經過軸壓比、縱筋配筋率得筋配筋率得 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20195.15.1、實際方法求解、實際方法求解 、5 5、截面屬性求解、截面屬性求解1 1、確定、確定 曲線曲線 纖維模型條帶法、將資料的應力應變關纖維模型條帶法、將資料的應力應變關系曲線轉換成截面內力變形關系曲線系曲線轉換成截面內力變形關系曲線 根本假定：根本假定：1 1平截面假定；平截面假定；2 2剪切應變的影響忽略不計；剪切應變的影響忽略不計；3 3鋼筋與混凝土之間無滑移景象鋼筋與混凝土之間無滑移景象 普通采用逐級加變形的方法求普通采用逐級加變形的方法求 曲線。曲線。2 2、根據、根據 曲線確定屈服

40、彎矩曲線確定屈服彎矩 、屈服曲率、屈服曲率 普通采用幾何作圖法包括等能量法、通用普通采用幾何作圖法包括等能量法、通用屈服彎矩法等將確定的屈服彎矩法等將確定的 曲線近似簡曲線近似簡化為雙折線型或三折線型恢復力模型，規范化為雙折線型或三折線型恢復力模型，規范7.4.47.4.4引薦的是幾何作圖法中的等能量法將曲引薦的是幾何作圖法中的等能量法將曲線線 轉換為雙折線理想彈塑性恢復力模型。轉換為雙折線理想彈塑性恢復力模型。yMyMMMMM 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20195.25.2、CivilCivil程序計算程序計算 、5 5、截面屬性求解、截面屬性求解yMy 對截面進展配

41、筋設計后，將程序中美國聯邦緊急管理廳出版的FEMA定義的根本鉸屬性，分配給定義好的單元，自動計算屈服面特性值，得到截面屈服彎矩 。yM 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20191 1、用動力彈塑性模塊中的纖維模型來求解屈服彎矩、用動力彈塑性模塊中的纖維模型來求解屈服彎矩 、 。2 2、用動力彈塑性模塊中的骨架模型來求解屈服彎矩、用動力彈塑性模塊中的骨架模型來求解屈服彎矩 、 。3 3、用靜力彈塑性模塊中的鉸屬性來得到屈服彎矩、用靜力彈塑性模塊中的鉸屬性來得到屈服彎矩 、 。 yMyMyMyyy5.2.15.2.1、CivilCivil程序纖維模型程序纖維模型) )計算計算 、

42、1 1、纖維截面的劃分原那么。、纖維截面的劃分原那么。1 1根據橫向和縱向鋼筋布置，將截面初步分為鋼筋區域和混凝土區根據橫向和縱向鋼筋布置，將截面初步分為鋼筋區域和混凝土區域，混凝土又分為受約束和不受約束兩類。域，混凝土又分為受約束和不受約束兩類。2 2根據截面受力特點，對非線性變化很猛烈的部分要有一定的細化，根據截面受力特點，對非線性變化很猛烈的部分要有一定的細化，但是詳細的細化程度要有效把握，不可過大或過小。但是詳細的細化程度要有效把握，不可過大或過小。3 3可在纖維單元中添加用以模擬鋼筋與混凝土之間粘結滑移效應的可在纖維單元中添加用以模擬鋼筋與混凝土之間粘結滑移效應的拉拔纖維以及模擬裂痕

43、面的拉拔纖維以及模擬裂痕面的“裂面效應的隙縫纖維以彌補普通纖裂面效應的隙縫纖維以彌補普通纖維模型對充分粘結假定的局限性。維模型對充分粘結假定的局限性。采用先粗后細原那么采用先粗后細原那么第一步粗劃分：思索箍筋對混凝土的約束作用，普通可將維護層范圍內第一步粗劃分：思索箍筋對混凝土的約束作用，普通可將維護層范圍內的混凝土劃分為非約束混凝土區域，剩下的就是約束混凝土區域；的混凝土劃分為非約束混凝土區域，剩下的就是約束混凝土區域；第二步細劃分：對某些區域進展細化。荷載后期，伴隨著鋼筋滑移、混第二步細劃分：對某些區域進展細化。荷載后期，伴隨著鋼筋滑移、混凝土開裂和大的塑性變形以及外圍混凝土的零落，非約束

44、混凝土在凝土開裂和大的塑性變形以及外圍混凝土的零落，非約束混凝土在后期所起的作用是不大的，邊緣纖維有向中間纖維逐漸卸載的趨勢。后期所起的作用是不大的，邊緣纖維有向中間纖維逐漸卸載的趨勢。于是，對非約束混凝土可以選用較大的纖維面積，而對約束混凝土于是，對非約束混凝土可以選用較大的纖維面積，而對約束混凝土區域的外緣要細化，再逐漸過渡到中部適當放大。區域的外緣要細化，再逐漸過渡到中部適當放大。 yMy 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20195.2.15.2.1、CivilCivil程序纖維模型計算程序纖維模型計算 、1 1、纖維截面的劃分原那么。、纖維截面的劃分原那么。 yMy

45、橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20195.2.15.2.1、CivilCivil程序纖維模型計算程序纖維模型計算 、2 2、纖維的本構模型。、纖維的本構模型。 yMy約束與非約束混凝土纖維普通運用程序提供的修正的Kent & Park 模型。一定要正確了解該本構模型，參數輸入要準確，否那么將導致最終結果完全錯誤。為了方便用戶輸入，專門提供Kent & Park 模型本構計算器。 Kent & Park 模型本構計算器 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20195.2.15.2.1、CivilCivil程序纖維模型計算程序纖維模型計算

46、、2 2、纖維的本構模型。、纖維的本構模型。 yMy鋼筋纖維可運用近似的理想彈塑性骨架曲線、思索了Bauschinger效應和硬化階段的“Menegotto-Pinto模型或思索了流動階段和硬化階段的三折線骨架曲線。理想彈塑性模型適用于構造破壞時鋼筋應變未進入強化段， “Menegotto-Pinto模型的優點在于可思索鋼筋的“Bauschinger效應，而三折線骨架曲線那么可較準確地描畫鋼筋的大變形性能。本橋計算采用Menegotto-Pinto模型。 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20195.2.15.2.1、CivilCivil程序纖維模型計算程序纖維模型計算 、3

47、3、截面的纖維劃分。、截面的纖維劃分。 yMy對于墩柱不同的箍筋配筋處應進展不同的纖維截面分割，本橋墩頂及墩底2米處箍筋間距為10cm，墩身中部箍筋間距為20cm，所以建立2個纖維截面。截面纖維劃分參考前述纖維劃分原那么。截面的纖維劃分 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20195.2.15.2.1、CivilCivil程序纖維模型計算程序纖維模型計算 、4 4、施加單調遞增彎矩及定軸力。、施加單調遞增彎矩及定軸力。 yMy節點動力荷載施加單調遞增彎矩時變靜力荷載施加定軸力 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20195.2.15.2.1、纖維模型計算、纖維模型計

48、算 曲線曲線5 5、“時程分析結果時程分析結果“纖維截面分析結果查看墩根部繞纖維截面分析結果查看墩根部繞Y Y軸軸 曲線曲線 M曲線M 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019M5.2.15.2.1、纖維模型計算順橋向、纖維模型計算順橋向 、6 6、根據維護層混凝土初始開裂時對應彎矩查看墩根部順橋向開裂彎、根據維護層混凝土初始開裂時對應彎矩查看墩根部順橋向開裂彎矩矩 cMccM 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019墩根部單元開裂彎矩1176 kNm，屈服曲率為0.0004174rad/m。截面開裂形狀圖5.2.15.2.1、纖維模型計算順橋向、纖維模型計

49、算順橋向 、7 7、根據最外層受拉鋼筋屈服時對應彎矩查看墩根部順橋向截面屈服、根據最外層受拉鋼筋屈服時對應彎矩查看墩根部順橋向截面屈服彎矩彎矩 yMy截面屈服形狀圖墩根部單元屈服彎矩3274kNm，屈服曲率為0.003162rad/m。yM 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20195.2.15.2.1、纖維模型計算、纖維模型計算 8 8、根據受拉縱筋應變到達極限拉應變找到順橋向截面極限曲率、根據受拉縱筋應變到達極限拉應變找到順橋向截面極限曲率 u截面極限曲率形狀圖墩根部單元極限曲率為0.01595rad/m 。對應彎矩為3470kNmu 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B

50、02-01-20195.2.15.2.1、由、由“等能量法計算等能量法計算 、9 9、根據、根據 曲線利用曲線利用“等能量法求等效屈服彎矩，等效屈服曲等能量法求等效屈服彎矩，等效屈服曲率。率。 yM yM等效屈服彎矩 、等效屈服曲率KNmMy3694mrad /003568. 0y 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20196、順橋向鼓勵纖維梁單元動力模型 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20196.16.1、全橋纖維彈塑性梁單元模型、全橋纖維彈塑性梁單元模型 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019順橋向地震鼓勵時，因墩柱反彎點出如今墩頂處

51、，塑性鉸由墩底截面向上開展，所以墩底處構件應細化，為了在后面方便建立等效Giberson彎曲彈簧模型，也為了方便提取纖維彈塑性梁單元節點轉角結果，每個纖維單元積分點選1，但此時要留意單元一定要細分。墩底部分NTHNTH法纖維彈塑性梁單元法纖維彈塑性梁單元6.26.2、順橋向地震作用下墩底彎矩曲率曲線、順橋向地震作用下墩底彎矩曲率曲線NTHNTH法纖維彈塑性梁單元法纖維彈塑性梁單元 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019在順橋向地震鼓勵下，墩底截面的最大彎矩可達3735kNm，大于在恒載作用下的截面等效屈服彎矩3689kNm，小于截面極限彎矩3799kNm。滿足大震不倒但不滿

52、足大震可修。在時程中初次屈服彎矩為3297kNm，與單調屈服彎矩3273kNm根本相當。墩底彎矩曲率曲線某時辰墩底截面初次屈服6.36.3、順橋向地震作用下墩底塑性鉸開展位置、順橋向地震作用下墩底塑性鉸開展位置 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019查看在順橋向地震鼓勵下，墩底纖維梁單元彎矩最大值判別塑性鉸在時程中的開展位置。以下圖為最后屈服的截面滯回曲線。可知墩底由下至上四個單元進入屈服形狀。由圖可看出，屈服后截面滯回曲線明顯比屈服前開裂后豐滿，開裂后屈服前也根本呈非線性彈性。塑性鉸等效長度為：mLp33333.13333333.046.46.4、順橋向地震作用下墩頂位移

53、曲線、順橋向地震作用下墩頂位移曲線NTHNTH法纖維彈塑性梁單元法纖維彈塑性梁單元 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019在順橋向地震鼓勵下，墩頂在5.61s處到達最大位移9.114cm。6.56.5、順橋向地震作用下橋墩塑性鉸轉角、順橋向地震作用下橋墩塑性鉸轉角NTHNTH法纖維彈塑性梁單元法纖維彈塑性梁單元 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019由“結果“分析結果表格“非彈性鉸“變形查看該墩底四個進入塑性的纖維梁單元在時程中在5.61秒處到達的曲率。根據共軛梁法可求得整個橋墩構件的塑性轉角為：)0.0031624003305.0003859.0004

54、724.0(0.0062940.33333333maxrad001845.0此即為中的 p7、順橋向鼓勵Giberson動力模型 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20197.17.1、GibersonGiberson集中鉸彈塑性梁單元原理集中鉸彈塑性梁單元原理 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019計算原理：計算原理：把整個單元作為彈性資把整個單元作為彈性資料，在外力作用下曲率料，在外力作用下曲率逞直線分布，單元只發逞直線分布，單元只發生彈性變形；單元的塑生彈性變形；單元的塑性變形全部集中于構件性變形全部集中于構件的兩端，用的兩端，用2個零長度、個零長度、

55、配置在單元節點處的彎配置在單元節點處的彎曲塑性彈簧來表示。曲塑性彈簧來表示。集中鉸定義對話框NTHNTH法法 Giberson Giberson集中鉸彈塑性梁單元集中鉸彈塑性梁單元7.27.2、GibersonGiberson集中鉸彈塑性梁單元滯回模型集中鉸彈塑性梁單元滯回模型 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019鋼筋混凝土構件滯回模型普通選擇經典的Clough雙折線、Takeda三折線。本橋選擇Takeda三折線滯回模型。滯回模型定義NTHNTH法法 Giberson Giberson集中鉸彈塑性梁單元集中鉸彈塑性梁單元7.37.3、GibersonGiberson集中

56、鉸彈塑性梁單元骨架曲線集中鉸彈塑性梁單元骨架曲線 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019鋼筋混凝土構件骨架曲線普通為2折線或3折線，本橋選擇Takeda三折線滯回模型，相應選擇開裂強度、屈服強度為雙折線定義強度，相應的剛度折減率可按如下求解：當墩底單元細分后，可近似以為單元節點間無外荷載且單元兩節點處彎矩正對稱，此時端截面處彎矩曲率曲線與端截面處彎矩轉角曲線成比例。所以根據纖維截面分析結果自定義骨架曲線關鍵點：骨架曲線定義NTHNTH法法 Giberson Giberson集中鉸彈塑性梁單元集中鉸彈塑性梁單元7.47.4、順橋向位移曲線、順橋向位移曲線 橋 梁 抗 震 培

57、訓 JTG/T B02-01-2019NTHNTH法法 Giberson Giberson集中鉸彈塑性梁單元集中鉸彈塑性梁單元在順橋向地震鼓勵下，墩頂在5.64s處到達最大位移9.463cm。7.57.5、順橋向地震作用下橋墩塑性鉸轉角、順橋向地震作用下橋墩塑性鉸轉角NTHNTH法法 Giberson Giberson集中鉸彈塑性梁單元集中鉸彈塑性梁單元 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019由“結果“分析結果表格“非彈性鉸“變形查看該墩底四個進入塑性的纖維梁單元在時程中的最大轉角在5.63秒處到達。可求得整個橋墩構件的塑性轉角為：000505.050.0010590.00

58、09790.0008990.0008190.000739maxrad00197.0此即為中的p7.67.6、順橋向地震作用下兩結果比較、順橋向地震作用下兩結果比較NTHNTH法法 Giberson Giberson集中鉸彈塑性梁單元集中鉸彈塑性梁單元 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019最不利時刻墩頂最大位移（cm）墩柱最大轉角（rad）纖維模型5.61s9.1140.001845集中鉸模型5.63s9.4630.001978、橫橋向鼓勵纖維梁單元動力模型 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-20198.18.1、全橋纖維彈塑性梁單元模型、全橋纖維彈塑性梁單

59、元模型 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019與順橋向分析模型不一致，墩頂墩底均需求布置塑性鉸。墩底部分NTHNTH法纖維彈塑性梁單元法纖維彈塑性梁單元整體模型8.28.2、橫橋向地震作用下墩底彎矩曲率曲線、橫橋向地震作用下墩底彎矩曲率曲線NTHNTH法纖維彈塑性梁單元法纖維彈塑性梁單元 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019在橫橋向地震鼓勵下，墩底截面遭到猛烈變化的軸力影響，時程中初次屈服時對應彎矩為3801kNm，遠大于在恒載下的屈服彎矩2691kNm。與定軸力彎矩曲率曲線比較發現變軸力使得構造剛度退化明顯。橫橋向變軸力墩底彎矩曲率曲線順橋向定軸力墩底彎矩曲率曲線8.38.3、橫橋向地震作用下墩頂軸力時程圖、橫橋向地震作用下墩頂軸力時程圖NTHNTH法纖維彈塑性梁單元法纖維彈塑性梁單元 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019在橫橋向地震鼓勵下，墩柱所接受的軸力與恒載時相比急劇變化，最大到達8947kN，最小到達3012kN。墩柱軸壓比由初始的0.31變為0.160.48。8.48.4、順橋向地震作用下墩頂軸力時程圖、順橋向地震作用下墩頂軸力時程圖NTHNTH法纖維彈塑性梁單元法纖維彈塑性梁單元 橋 梁 抗 震 培 訓 JTG/T B02-01-2019而在順橋向地震鼓