1、midas Civil 2010抗震抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題Integrated Solution System for Bridge and Civil Strucutres目錄目錄 二、結(jié)構(gòu)動力學(xué)概念二、結(jié)構(gòu)動力學(xué)概念 四、模態(tài)分析（振型分析）四、模態(tài)分析（振型分析） 三、空間動力分析模型三、空間動力分析模型 一、前言一、前言1. 地震及橋梁震害分析32. 08公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則推出 4 五、反應(yīng)譜分析五、反應(yīng)譜分析 六、時程分析六、時程分析目錄目錄 八、結(jié)合八、結(jié)合08抗震規(guī)范進(jìn)行橋梁抗震設(shè)計抗震規(guī)范進(jìn)行橋梁抗震設(shè)計 七、七、08公路常規(guī)橋梁抗震設(shè)計流程公路常規(guī)橋梁抗震設(shè)計流程

2、1.橋梁概況72. 有限元模型73. 抗震分析方法114. E1反應(yīng)譜分析75. Mander本構(gòu)和MPhi曲線76. 荷載組合247. 結(jié)合08抗震規(guī)范進(jìn)行橋梁抗震設(shè)計248. E2時程分析241. 7度及7度以上地區(qū)常規(guī)橋梁總體設(shè)計流程32. 7度及7度以上地區(qū)常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震設(shè)計流程 4midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震4 一、前言一、前言 隨著社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展、科技進(jìn)步日新月異，人口分布逐漸密集于城市。地震作為一種嚴(yán)重自然災(zāi)害不僅因其巨大能量釋放而造成大量地面構(gòu)筑物和各種設(shè)施的破壞與倒塌，且次生災(zāi)害中因交通及其它設(shè)施的毀壞而造成的間接經(jīng)濟(jì)損失更是十

3、分巨大。我國是一個多地震的國家，最近二十多年來，橋梁建設(shè)快速發(fā)展，各種型式的橋梁大量涌現(xiàn)。如何確保橋梁在可能發(fā)生的地震作用下安全可靠地運行，最大限度地避免人員傷亡，減輕震災(zāi)帶來的經(jīng)濟(jì)損失，且設(shè)計又不過于保守，成為工程界及其關(guān)注的問題。 為了能夠有效的進(jìn)行新橋設(shè)計和確定現(xiàn)有橋梁的加固措施，有必要對潛在的問題領(lǐng)域有一個清楚的了解。而加深這種了解的最好辦法就是對地震中已經(jīng)發(fā)生的橋梁失效及破壞進(jìn)行系統(tǒng)地研究和分類。常言道“前車之鑒，后世之師”，這句話對橋梁抗震設(shè)計尤為適用。因而進(jìn)行橋梁震害調(diào)查分析，對發(fā)展橋梁抗震設(shè)計原理和設(shè)計細(xì)節(jié)是非常必要的。 分析橋梁震害及其產(chǎn)生的原因是建立正確的抗震設(shè)計方法、采取

4、有效抗震措施的科學(xué)依據(jù)。鑒于現(xiàn)有的大量震害實例及有關(guān)資料(范立礎(chǔ)，卓衛(wèi)東，2001)總結(jié)，可將橋梁震害的具體表現(xiàn)形式可分為以下幾種情況:板式橡膠支座剪切破壞1. 地震及橋梁震害地震及橋梁震害1)支撐連接部件支撐連接部件(支座支座)的震害的震害: 支座作為支撐連接部件在地震中損壞極為常見，如阪神地震中支座損壞的比例達(dá)到調(diào)查總數(shù)的28%,支座的破壞會改變力的傳遞方式，從而對結(jié)構(gòu)其他部位的抗震性能產(chǎn)生影響。支座破壞形式主要有支座位移;錨固螺栓拔出、剪斷;活動支座脫落等。支座滑動、破壞及梁體位移midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震5 2)上部結(jié)構(gòu)移位震害上部結(jié)構(gòu)移位震害

5、 所謂上部結(jié)構(gòu)移位震害即橋梁上部結(jié)構(gòu)的縱向、橫向、及扭轉(zhuǎn)發(fā)生的移位造成的震害。這種震害比較常見，一般來說設(shè)置伸縮縫的地方容易發(fā)生。這種震害的具體表現(xiàn)形式之一是梁間開脫、錯位、或頂撞;另一種表現(xiàn)形式就是大位移使上部結(jié)構(gòu)超出了墩、臺的支持面導(dǎo)致落梁。資料表明，順橋向落梁情形遠(yuǎn)多于橫橋向，它約占全部落梁總數(shù)的80%-90%(西山獸伸等，1983)。順橋向落梁時，梁端撞擊橋墩側(cè)壁，這種沖擊作用對下部結(jié)構(gòu)會造成很大影響，因為落梁的能量比梁在墩頂發(fā)生振動時的能量具有壓倒性優(yōu)勢。如，日本福井地震時就發(fā)現(xiàn)了落梁沖撞橋墩而使墩身傾斜的現(xiàn)象。橋梁上部結(jié)構(gòu)的破壞很多都是碰撞、落梁兼而有之。日本福井地震中的板垣橋落梁

6、震害就是一個例子:所有的梁都朝左岸方向產(chǎn)生了位移，梁的右岸端在墩頂處脫落并下墜。事后調(diào)查，原因之一是由于左岸橋臺胸墻在地震中被剪斷倒塌，右岸胸墻沒有破壞，迫使梁向左岸移動;另外一個原因是該橋的鋼筋混凝土梁在兩端支座只安裝了油毛氈，而且墩頂寬只有1.2米，從而產(chǎn)生了很大的震害。midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震6 3）下部結(jié)構(gòu)的震害）下部結(jié)構(gòu)的震害 下部結(jié)構(gòu)指橋墩、橋臺和基礎(chǔ)。 下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的嚴(yán)重破壞是引起橋梁倒塌，并在震后難以修復(fù)使用的主要原因。橋梁墩臺和基礎(chǔ)的震害是由于受到較大的水平力，瞬時反復(fù)振動在相對薄弱的截面產(chǎn)生破壞而引起。根據(jù)大量震害實例，長細(xì)比較

7、大的柔性墩多為彎曲破壞彎曲破壞，即延延性破壞性破壞，表現(xiàn)為:混凝土的開裂、壓潰、鋼筋裸露與壓彎，并會產(chǎn)生很大的塑性變形。這種破壞主要是由于約束箍筋配設(shè)不足、縱向鋼筋搭接或焊接不牢等引起墩的延性不足；長細(xì)比小的粗矮橋墩多為剪切破壞剪切破壞，即脆性破壞脆性破壞，表現(xiàn)為：混凝土大裂縫、鋼筋切斷等。這種破壞主要是由于墩柱剪切強(qiáng)度不足引起。橋臺的震害，除地基承載力失效(如砂土液化、邊坡滑移等)引發(fā)的橋臺傾覆、滑移外，還表現(xiàn)為上部結(jié)構(gòu)的頂撞破壞。基礎(chǔ)破壞基礎(chǔ)破壞也是主要震害現(xiàn)象，主要是由于場地土的液化導(dǎo)致的傾覆、不均勻沉陷，或者由于上部結(jié)構(gòu)慣性力影響引起的樁基剪切、彎曲破壞等。基礎(chǔ)的破壞帶有很大的隱蔽性，

8、震后不易發(fā)現(xiàn)，往往通過上部結(jié)構(gòu)的震害體現(xiàn)出來，而且不易修復(fù)。大量震害綜合分析表明，引發(fā)橋梁震害原因主要可大致歸為以下三種:a.所發(fā)生的地震強(qiáng)度超過了抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn);b.橋梁場地對抗震不利，地震引起地基失效、變形或邊坡滑移;c.人為原因造成橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工不當(dāng)，使橋梁結(jié)構(gòu)本身抗震能力不足。剪切破壞彎曲破壞midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震7 公路工程抗震設(shè)計規(guī)范(J丁J 004-89) 是單一水準(zhǔn)強(qiáng)度抗震設(shè)計，僅僅使用烈度來描述地震作用強(qiáng)度，很多方面的規(guī)定過于籠統(tǒng)、模糊。例如，通過引入綜合影響系數(shù)來折減地震力后采用彈性抗震設(shè)計，其隱含的意思是允許結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性，對

9、結(jié)構(gòu)的延性性能有相應(yīng)的要求，但在設(shè)計上又沒有進(jìn)行必要的延性抗震設(shè)計，其延性能力能否滿足要求是不確定的，這也是原規(guī)范存在的一個較大缺陷。 根據(jù)交通部關(guān)于下達(dá)1999年度建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、定額等編制、修訂工作計劃的通知(交通部公路發(fā)199982號)，由重慶交通科研設(shè)計院組織對公路工程抗震設(shè)計規(guī)范( JTJ 004-89)橋梁抗震設(shè)計部分進(jìn)行修訂，編寫(公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則。 修訂后的公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則共有11章、4個附錄。修訂的主要內(nèi)容包括: (1)擴(kuò)大了適用范圍，增加了非規(guī)則橋梁的抗震設(shè)計內(nèi)容;對斜拉橋、懸索橋、單跨跨徑超過150m的特大跨徑梁橋和拱橋，給出了抗震設(shè)計原則和有關(guān)規(guī)定;增加了減隔震

10、橋梁的設(shè)計原則和有關(guān)規(guī)定。 (2)修訂了相應(yīng)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)防目標(biāo)，采用了兩水平設(shè)防、兩階段設(shè)計的抗震設(shè)計思想，由單一的強(qiáng)度抗震設(shè)計修改為強(qiáng)度和變形雙重指標(biāo)控制的抗震設(shè)計。 (3)補(bǔ)充、細(xì)化了場地和地基部分的有關(guān)規(guī)定。 (4)修訂了地震作用部分，修訂了水平設(shè)計加速度反應(yīng)譜，反應(yīng)譜周期由Ss增加到lOs，增加了場地系數(shù)、阻尼調(diào)整系數(shù)、豎向設(shè)計加速度反應(yīng)譜等內(nèi)容，增加了地震作用分量組合、設(shè)計地震動時程等有關(guān)規(guī)定，取消了綜合影響系數(shù)。補(bǔ)充修訂了地震土壓力計算公式。 (5)增加了橋梁延性抗震設(shè)計和能力保護(hù)原則的有關(guān)規(guī)定，增加了延性構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計的有關(guān)規(guī)定。 (6)增加了抗震分析建模原則和抗震分析方法等有關(guān)

11、規(guī)定。 (7)修訂了抗震措施的有關(guān)規(guī)定。 隨著新規(guī)范的推出，工程師急迫需要具備橋梁抗震分析與設(shè)計的能力。Midas Civil不但具備強(qiáng)大的橋梁抗震分析功能（包括振型分析、反應(yīng)譜分析、時程分析、邊界非線性分析、靜力彈塑性分析以及動力彈塑性分析），而且還新增了與規(guī)范相結(jié)合的抗震設(shè)計驗算功能，可以很好地輔助工程師進(jìn)行橋梁抗震設(shè)計。2. 08公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則推出公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則推出midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震8 二、結(jié)構(gòu)動力學(xué)概念二、結(jié)構(gòu)動力學(xué)概念 結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題在兩個重要的方面不同于它的靜荷載問題：結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題在兩個重要的方面不同于它的靜荷載問題：

12、1、荷載是隨著時間變化的，因此結(jié)構(gòu)的反應(yīng)也是隨著時間變化的；2、因為有阻尼和加速度，所以產(chǎn)生了粘滯阻尼力和慣性力，也正是這個原因，我們做動力分析要模擬阻尼和質(zhì)量。 經(jīng)典物理學(xué)告訴我們：我們所在的物理世界是一個動態(tài)的世界，靜止只是相對的，荷載作用過程及結(jié)構(gòu)的響應(yīng)本質(zhì)是一個動態(tài)的過程。 在結(jié)構(gòu)動力分析和設(shè)計中，需要解決的威脅結(jié)構(gòu)安全的主要因素地震作用和風(fēng)作用，也是典型的動力問題，因此對結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力分析是必要的。b. 結(jié)構(gòu)動力平衡方程結(jié)構(gòu)動力平衡方程)()()()(tuMtuCtKutF KuF 彈性力粘滯阻尼力慣性力a. 結(jié)構(gòu)靜力平衡方程結(jié)構(gòu)靜力平衡方程彈性力)(tumg 自由振動：自由振動：指F

13、(t)=0的情況， F(t)0的振動為強(qiáng)迫振動。無阻尼振動：無阻尼振動：指C=0的情況。無阻尼自由振動：無阻尼自由振動：指C=0且F(t)=0的情況，無阻尼自由振動方程就是一般特征值分析方程特征值分析方程。簡諧荷載：簡諧荷載：F(t)可用簡諧函數(shù)表示，簡諧荷載作用下的振動為簡諧振動。非簡諧周期荷載：非簡諧周期荷載：F(t)為周期性荷載，但是無法用簡諧函數(shù)表示，如動水壓力。任意荷載：任意荷載：F(t)為隨機(jī)荷載（無規(guī)律），如地震作用，隨機(jī)荷載作用下的振動為隨機(jī)振動。沖擊荷載：沖擊荷載：F(t)的大小在短時間內(nèi)急劇加大或減小，沖擊后結(jié)構(gòu)將處于自由振動狀態(tài)。midas Civil 2010抗震專題0

14、8公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震9 三、三、空間動力分析模型空間動力分析模型 1、在E1和E2地震作用下，一般情況下應(yīng)首先建立橋梁結(jié)構(gòu)的空間動力計算模型。計算模型應(yīng)反映實際橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性。 2、橋梁結(jié)構(gòu)動力計算模型應(yīng)能正確反映橋梁上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、支座和地基的剛度、質(zhì)量分布及阻尼特性，從而保證在E1和E2地震作用下引起的慣性力和主要振型能得到反映。一般情況下，橋梁結(jié)構(gòu)的動力計算模型應(yīng)滿足下列要求: 1）計算模型中的梁體和墩柱可采用空間桿系單元模擬，單元質(zhì)量可采用集中質(zhì)量集中質(zhì)量代表;墩柱和梁體的單元劃分應(yīng)反映結(jié)構(gòu)的實際動力特性。 2）支座單元應(yīng)反映支座的力學(xué)特性。 3）混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比可取為

15、0.05;進(jìn)行時程分析時，可采用瑞利阻尼。（非線性分析時采用瑞利阻尼，Midas中組阻尼比的運用。） 4）計算模型應(yīng)考慮相鄰結(jié)構(gòu)和邊界條件的影響。 3、在E1和E2地震作用下采用的模型 在El地震作用下，宜采用總體空間模型計算橋梁的地震反應(yīng)；在E2地震作用下，可采用局部空間模型計算。總體和局部空間模型應(yīng)滿足以下要求: 1）總體空間模型宜包括所有橋梁結(jié)構(gòu)及其連接方式，通過對總體空間模型的分析確定結(jié)構(gòu)的空間藕聯(lián)地震反應(yīng)特性和地震最不利輸人方向。 2）局部空間模型應(yīng)根據(jù)總體模型的計算結(jié)果，取出部分橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算，局部模型應(yīng)考慮相鄰結(jié)構(gòu)和邊界條件的影響。 對于地震作用，結(jié)構(gòu)動力方程可以表述如下：對于

16、地震作用，結(jié)構(gòu)動力方程可以表述如下：)()()()()()(tuMtuMtuMtuMtuCtKuzgzygyxgx midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震10 4、規(guī)則橋梁可按08抗震細(xì)則第6. 7節(jié)的要求選用簡化計算模型。 5、進(jìn)行直線橋梁地震反應(yīng)分析時，可分別考慮沿順橋向和橫橋向兩個水平方向地震輸人;進(jìn)行曲線橋梁地震反應(yīng)分析時，可分別沿相鄰兩橋墩連線方向和垂直于連線水平方向進(jìn)行多方向地震輸人用曲梁單元時，只需計算一聯(lián)兩端連線(割線)和垂直割線方向的地震輸人，以確定最不利地震水平輸人方向。 6、進(jìn)行非線性時程分析時，墩柱可采用鋼筋混凝土彈塑性空間梁柱單元。 7、

17、抗震分析時應(yīng)考慮支座的影響。板式橡膠支座可用線性彈簧單元模擬；活動盆式支座可用雙線性理想彈塑性彈簧單元模擬。 8、建立橋梁抗震分析模型應(yīng)考慮樁土的共同作用，樁土的共同作用可用等代土彈簧模擬，等代土彈簧的剛度可采用表征土介質(zhì)彈性值的m參數(shù)來計算。 9、墩柱的計算長度與矩形截面短邊尺寸之比大于8時，或墩柱的計算長度與圓形截面直徑之比大于6時，應(yīng)考慮P-效應(yīng)。midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震11 四、四、模態(tài)分析（振型分析）模態(tài)分析（振型分析） 在一般的有限元分析中，由于系統(tǒng)的自由度很多，同時在研究系統(tǒng)的響應(yīng)時，往往只需要了解少數(shù)較低的特征值及相應(yīng)的特征向量，因此

18、在有限元分析中，發(fā)展了一些適應(yīng)上述特點而效率較高的解法（子空間迭代法）。 midas Civil中除了提供精確的特征向量法分析外，還提供了與荷載相關(guān)的Ritz向量分析法。多重Ritz向量能用于線性和非線性結(jié)構(gòu)的動力分析。與精確特征向量法相比，多重Ritz向量法用更少的時間可產(chǎn)生更精確的結(jié)果。 1. 子空間迭代法（子空間迭代法（wilson著作著作結(jié)構(gòu)靜力與動力分析結(jié)構(gòu)靜力與動力分析） 子空間迭代法是求解大型矩陣特征值問題的最常用最有效的方法之一，它適合于求解部分特征值解，被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)動力學(xué)的有限元分析中。 子空間迭代法是假設(shè)r個起始向量（采用移頻法，通過特征值的移動和已收斂的特征向量的移出

19、，使r保持在較小的數(shù)值，從而顯著提高計算效率和改進(jìn)收斂速度）同時進(jìn)行迭代（通過求解減縮廣義特征值問題）以求得矩陣的前p（地震波數(shù)據(jù)生成器，生成后保存為SGS文件），用戶可利用保存的SGS文件（文本格式文件）根據(jù)上面所述方法計算Sv、Sa、Tg。通過Tg值可判斷該地震波是否適合當(dāng)?shù)貓龅仡悇e和地震設(shè)計分組，然后將抗震規(guī)范中表5.1.2-2中的EPA值與Sa相比求出調(diào)整系數(shù)，將其代入到地震波調(diào)整系數(shù)中。將地震波轉(zhuǎn)換為擬加速度反應(yīng)譜和擬速度反應(yīng)譜時注意周期范圍要到6秒（建筑抗震規(guī)范規(guī)定）。 建筑抗震設(shè)計規(guī)范5.1.2條中規(guī)定，采用時程分析方法時，應(yīng)按照場地類別和設(shè)計地震分組選用不少于二組的實際強(qiáng)震記錄

20、和一組人工模擬的加速度時程曲線，其平均地震影響系數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計意義上相符。所謂“在統(tǒng)計意義上相符”指的是，其平均影響系數(shù)曲線與振型分解反應(yīng)譜法所用的地震影響系數(shù)曲線相比，在各周期點上相差不大于20%。 在MIDAS程序中，可選取兩組實際強(qiáng)震記錄生成兩個SGS文件（調(diào)整Sa后的），然后將一組人工模擬的加速度時程曲線也保存為SGS文件，將三個SGS文件的數(shù)值取平均后與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線相比較看是否滿足“在統(tǒng)計意義上相符”，由此也可判斷選取的地震波是否合適。midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震20 2.

21、關(guān)于分析類型選項關(guān)于分析類型選項 目前有線性和非線性兩個選項。該選項將直接影響分析過程中結(jié)構(gòu)剛度矩陣的構(gòu)成。非線性選項一般用于定義了非彈性鉸的動力彈塑性分析和在一般連接中定義了非線性連接(非線性邊界)的結(jié)構(gòu)動力分析中。當(dāng)定義了非彈性鉸或在一般連接中定義了非線性連接(非線性邊界)，但是在時程分析工況對話框中的分析類型中選擇了“線性”時，動力分析中將不考慮非彈性鉸或非線性連接的非線性特點，僅取其特性中的線性特征部分進(jìn)行分析。 只受壓(或只受拉)單元、只受壓(或只受拉)邊界在動力分析中將轉(zhuǎn)換為既能受壓也能受拉的單元或邊界進(jìn)行分析。 如果要考慮只受壓(或只受拉)單元、只受壓(或只受拉)邊界的非線性特征

22、進(jìn)行動力分析應(yīng)該使用邊界條件一般連接中的間隙和鉤來模擬。3. 關(guān)于關(guān)于 計算方法選項計算方法選項1、振型疊加法 適用于線彈性結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析，也可以求解僅含有邊界非線性的非線性 地震反應(yīng)分析。地震運動方程是二階常系數(shù)微分方程組，采用振型坐標(biāo)對微分方程組解耦，使其成為每個振型獨立微分方程，然后對每個振型（實際上常取前幾階振型）運用杜哈梅積分進(jìn)行求解，一般可采用分段積分法。其基本思想是利用結(jié)構(gòu)自由振動的振型，將結(jié)構(gòu)的動力學(xué)方程組轉(zhuǎn)化成對應(yīng)廣義坐標(biāo)的非耦合方程，然后單獨求解各方程。2、直接積分法 用數(shù)值積分法求解線性或非線性地震運動方程，直接求得結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)時程的方法。一般有中心差分法、常加速度

23、法、線性加速度法、Newmark- 法、Wilson- 法等。midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震21 4. 關(guān)于時程類型選項關(guān)于時程類型選項 當(dāng)選擇直接積分法時(特別是用戶自行輸入Newmark時間積分參數(shù)時)，要慎重選擇時間步長 、參數(shù)和 ，因為這將影響到分析的精度和穩(wěn)定因為這將影響到分析的精度和穩(wěn)定性。性。 時間步長t的選擇，注意：（1）外部作用的變化過程（2）體系自振周期。 必須足以準(zhǔn)確描述外部作用的時間變化過程，必須能反映結(jié)構(gòu)反應(yīng)的周期變化。例如取t=T/10 。5. 關(guān)于加載順序選項關(guān)于加載順序選項 當(dāng)前時程荷載工況要在前次荷載工況（可以是時程荷載、

24、靜力荷載、最后一個施工階段荷載、初始內(nèi)力狀態(tài)）作用下的位移、速度、加速度、內(nèi)力狀態(tài)下繼續(xù)分析，則在定義TH2時要選擇“接續(xù)前次”選項。 1、荷載工況選項 在荷載工況列表中可選擇的前次荷載工況有TH（時程荷載）、ST（靜力荷載）、CS（最后一個施工階段荷載）。 當(dāng)前次荷載工況為時程荷載時（例如前次為TH1、當(dāng)前為TH2），并且要想按照TH1-TH2的順序進(jìn)行連續(xù)分析時，TH1和和TH2的的“分析分析類型類型”和和“分析方法分析方法”的選項的選擇需要一致。的選項的選擇需要一致。midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震22 當(dāng)前次荷載工況為ST（靜力荷載）或CS（最后一個

25、施工階段荷載）時，且定義了非彈性鉸要對時程荷載做動力分析時，如果靜力荷載本身的大小超出了致使產(chǎn)生結(jié)構(gòu)彈性變形的范圍，會造成當(dāng)前的時程荷載工況分析的結(jié)果不準(zhǔn)確。因為靜力荷載的分析是在彈性分析，其內(nèi)力結(jié)果是彈性分析的結(jié)果，但是這個內(nèi)力結(jié)果實際上超出了產(chǎn)生彈塑性鉸的內(nèi)力，即這時的內(nèi)力狀態(tài)是不真實的。所以要注意ST（靜力荷載）或（靜力荷載）或CS（最后一個施工階段荷載）的荷載要在彈性范圍內(nèi)（最后一個施工階段荷載）的荷載要在彈性范圍內(nèi)。 當(dāng)前次荷載工況為時程荷載時，不存在要求前次時程荷載工況的結(jié)果處于彈性階段的要求。因為前次時程荷載分析的非線性結(jié)果是準(zhǔn)確的，而當(dāng)前時程荷載工況是在前次時程荷載工況的位移、

26、速度、加速度、內(nèi)力狀態(tài)下繼續(xù)分析。2、初始單元內(nèi)力表格選項 該選項可定義時程分析的初始條件（內(nèi)力、初始幾何剛度）。一般可用于在初始恒荷載作用下地震作用的彈塑性時程分析，即先做靜力分析獲得結(jié)構(gòu)的初始內(nèi)力，程序會使用該內(nèi)力狀態(tài)構(gòu)成結(jié)構(gòu)的初始剛度矩陣，然后做時程分析。同荷載工況選項中的說明一樣，內(nèi)力表格中的內(nèi)力值要在彈性范圍內(nèi)。生成初始單元內(nèi)力表格的方法參見聯(lián)機(jī)幫助說明。3、累加位移/速度/加速度結(jié)果 不選此項時，查看本荷載工況的結(jié)果時只輸出本荷載工況作用的結(jié)果；選擇此項時，查看本荷載工況的結(jié)果時包含了前次荷載工況最終步驟的影響。程序只要選擇了加載順序選項，程序計算當(dāng)前荷載工況時就會考慮前次荷載工況

27、的影響，該選項不選時，僅是為了方便用戶想查看不受前次荷載工況影響的當(dāng)前荷載工況作用結(jié)果。所以該選項僅影響結(jié)果的輸出，不影響內(nèi)部計算過程。4、保持最終步驟荷載不變 保持前次荷載工況最終步驟時的荷載不變，加到本次荷載工況各荷載時間步驟中。midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震23 6. 阻尼計算方法阻尼計算方法 阻尼矩陣的生成方法比較多樣，程序目前提供的組尼計算方法如下：（1）直接輸入各振型阻尼 （2）質(zhì)量和剛度因子法（一般稱為瑞利阻尼）（3）應(yīng)變能因子法 （4）單元質(zhì)量和剛度因子法 其中在分析方法選項中選擇“振型疊加法”時將不必構(gòu)成結(jié)構(gòu)總體阻尼矩陣，按各振型進(jìn)行求解

28、方程。 直接輸入振型阻尼：直接輸入各振型的阻尼，所有振型也可以采用相同的阻尼。 在分析方法選項中選擇“直接積分法”時，將構(gòu)成結(jié)構(gòu)的總體阻尼矩陣。 質(zhì)量和剛度因子法（瑞利阻尼）： ，程序中可直接輸入a0和a1，也可以通過輸入兩階振型的阻尼比來計算a0和a1，計算公式如下： 。 工程上一般在a0和a1時使用的阻尼比相等，但要注意的是兩階自振頻率的取值。確定瑞利阻尼的原則是：選擇的用于確定常數(shù)a0和a1的兩階自振頻率要覆蓋結(jié)構(gòu)分析中感興趣的頻段。感興趣的頻段的確定要根據(jù)作用于結(jié)構(gòu)上的外荷載的頻率成分和結(jié)構(gòu)的動力特性綜合考慮。 應(yīng)變能比例法：根據(jù)用戶在“組阻尼比”（材料和截面特性）中指定的阻尼比計算各

29、模態(tài)的阻尼比，大部分結(jié)構(gòu)的阻尼矩陣會是一種非典型的阻尼，故無法分離各模態(tài)。所以為了在進(jìn)行動力分析時反映各單元不同的阻尼特性，使用變形能量的概念來計算各模態(tài)的阻尼比。 單元質(zhì)量和剛度因子法：只有定義了組阻尼時才起作用。根據(jù)用戶定義的組阻尼程序會自動構(gòu)成結(jié)構(gòu)總體阻尼矩陣。定義組阻尼時，使用不同材料的單元要分別定義為不同得結(jié)構(gòu)組，并給出不同的阻尼比。midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震24 7. 關(guān)于非線性分析控制參數(shù)中的關(guān)于非線性分析控制參數(shù)中的“更新阻尼矩陣更新阻尼矩陣”選項選項 該選項只有同時選擇下列選項時才會被激活。“分析類型”選擇“非線性”，“分析方法”選擇

30、“直接積分法”，“阻尼計算方法”選擇“質(zhì)量和剛度因子”法或“單元質(zhì)量和剛度因子”法。這是因為使用“質(zhì)量和剛度因子”法或“單元質(zhì)量和剛度因子”法計算阻尼矩陣時，阻尼值與剛度矩陣相關(guān)，而產(chǎn)生非彈性鉸時結(jié)構(gòu)的剛度矩陣將發(fā)生變化。程序默認(rèn)選項為“否”，即不更新阻尼矩陣，是為了使非線性分析更容易收斂。8. 非線性分析迭代控制中非線性分析迭代控制中“容許不收斂容許不收斂”選項選項 一般其他程序當(dāng)分析過程不收斂時將退出分析。但是有時用戶需要看前面已經(jīng)收斂步驟的結(jié)果，所以本程序增加了該選項，即使分析過程中不收斂也讓分析繼續(xù)進(jìn)行下去。midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震25 七、

31、七、 08公路常規(guī)橋梁抗震設(shè)計流程公路常規(guī)橋梁抗震設(shè)計流程1. 7度及度及7度以上地區(qū)常規(guī)橋梁總體設(shè)計流程度以上地區(qū)常規(guī)橋梁總體設(shè)計流程規(guī)則橋梁非規(guī)則橋梁midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震26 2. 7度及度及7度以上地區(qū)常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計流程度以上地區(qū)常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計流程midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震27 八、結(jié)合八、結(jié)合08抗震規(guī)范進(jìn)行橋梁抗震設(shè)計抗震規(guī)范進(jìn)行橋梁抗震設(shè)計1. 橋梁概況橋梁概況 本橋是高速公路上一座跨越V型溝谷的大型橋梁。主橋上部結(jié)構(gòu)為（55+100+100+55）米預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu);主橋下部

32、結(jié)構(gòu)為空心墩,最大墩高93米。 通過本例題重點介紹midas Civil軟件在橋梁抗震設(shè)計中的應(yīng)用。 采用有限元程序MADIS對該橋進(jìn)行抗震計算，按照該橋?qū)嶋H設(shè)計中梁段塊件的劃分進(jìn)行橋梁有限單元劃分。本計算中沒有考慮樁土共同作用，同時由于主要計算橋墩，所以忽略承臺的作用，增加橋墩剛度，計算結(jié)果偏安全。 橋梁的主梁采用C55號混凝土，主橋橋墩采用C50號混凝土，二期橫載為10cm瀝青混凝土，8cm混凝土橋面鋪裝，程序可自動將荷載轉(zhuǎn)化為集中質(zhì)量。 過渡墩的支座為GPZ(II)4.0DX，我們?yōu)榱税踩陂g，認(rèn)為順橋向為自由活動，過渡墩的地震力也由有主墩承擔(dān)，而橫橋向為限制約束。2. 有限元模型有限元模型橋梁有限元模型橋梁有限元模型midas Civil 2010抗震專題08公路抗震規(guī)范設(shè)計專題抗震28 橋梁有限