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midas迈达斯抗震专题


抗震专题 探讨
北京迈达斯技术有限公司咨询事业部

动力学方程

? (t ) ? mu ??(t ) p(t ) ? ku(t ) ? cu
??g (t ) ? mu
弹性力 阻尼力 惯性力

结构动力学三要素?

时程函数

地震波选取三要素:频谱特性(特征周期)、有效峰值(最大 激励)和持续时间(作用时间)

反应谱
反应谱是单自由度弹性体系在给定的地震作 用下,某个最大反应量(位移、速度、加速 度)与体系自振周期的关系曲线。

单自由度弹性体系 周期T

最大值

假定地震输入

假定结构反应

规范反应谱
S Smax

0 0.1

Tg 水平设计加速度反应谱

10 T(s)

S max ? 2.25Ci Cs Cd A
式中,Ci为重要性系数,Cs为场地系数,Cd为阻尼调整系数,A 为设计基本地震动加速度峰值。

抗震计算方法
静力法 弹性 抗震分析 方法 塑性
三者的优缺点?

反应谱 时程分析

pushover
动力弹塑 性

反应谱说明
? 相同阻尼比,不同固有周期的结构(质点)的地震响应 最值连线构成了反应谱曲线 ? 反应谱反映了周期不同的结构在地震荷载作用下的最大 响应 ? 加速度反应谱曲线随周期的增大而减小 ? 位移反应谱曲线随周期的增大而增大 ? 不同阻尼比对应不用的反应谱曲线
? 多自由度体系如何考虑?

多自由度组合方式
? SRSS法—平方和开根号 振型相互独立,不考虑其耦合效应,适应于振形分散桥 梁结构,当结构的自振形态或自振频率相差较大时,可 近似认为每个振型的振动是相互独立的 CQC法—完全平方根组合法 考虑了邻近振型间的静态耦合效应,适用于振型密集型 结构、几何形状特殊、振型不连续、自振频率非常接近 的桥梁 ? ABS法 过于保守,结构的各振型最大地震反应并不发生在同一 时刻。
和时程的大小比较?

多自由度组合方式
? 对大量多自由度的结构体系进行动力特性分析时 ,所关心 的主要是其若干低阶的特性 ,这是因为结构振动的主要贡 献通常决定于若干低阶的主模态 .此时 ,振型叠加法有较 高的计算效率和足够的计算精度 .反应谱分析采用振形叠 加法。 ? 直接积分法则考虑结构时间累计效应,考虑时间的持续性, 所以对时程分析宜采用直接积分法。
? 有效振形参与质量(?)

E1、E2

什么是超越概率? Pn=1-(1-p)^n

分阶段设计理念
? 延性设计
– 有足够的变形能力,允许适当的损伤,在其大 变形的前提下发挥较大的耗能效果

? 能力保护构件
– 强度大于延性构件的最大承受强度,避免该类 构件的破坏(桥梁基础、盖梁、梁体、结点墩 柱的抗剪强度宜按能力保护原则设计)。

? 只对预期塑性铰出现构件进行细致设计, 有效的、经济的提高整个结构的抗震能力

规范变化
– 单一水准(50年超越概率10%)~两水准设防(E1不坏、E2可修or 不倒); – 基于强度的单一阶段设计~两阶段设计,不再以强度作为唯一标 准,允许塑性,但对塑性变形能力进行校核; – 使用烈度来描述地震作用强度~用地面运动加速度值这个地震动 参数来量化描述地震作用强度 – 地震烈度是表面现象,概念是模糊的:与震级、震源深度、震中 距,以及震区的土质条件等有关 – 强调延性抗震设计和能力保护设计的方法; – 增加特殊桥梁抗震设计和减、隔震设计的相应规定; – 强调构造设计的细节; – 对于结构的计算模型、计算方法、以及计算结果的使用有更加具 体的规定。

辽宁设防等级
辽宁省
?

抗震设防烈度为8 度,设计基本地震加速度值为0.20g:
– 普兰店,东港

? 防烈度为7 度,设计基本地震加速度值为0.15g:
– 营口(4 个市辖区),丹东(3 个市辖区),海城,大石桥,瓦房店,盖州,金州

? 抗震设防烈度为7 度,设计基本地震加速度值为0.10g:
– 沈阳(9 个市辖区),鞍山(4 个市辖区),大连(除金州外的5 个市辖区),朝阳(2 个 市辖区),辽阳(5 个市辖区),抚顺(除顺城外的3 个市辖区),铁岭(2 个市辖区), 盘锦(2 个市辖区),盘山,朝阳县,辽阳县,岫岩,铁岭县,凌源,北票,建平, 开原,抚顺县,灯塔,台安,大洼,辽中
?

抗震设防烈度为6 度,设计基本地震加速度值为0.05g:
– 本溪(4 个市辖区),阜新(5 个市辖区),锦州(3 个市辖区),葫芦岛(3 个市辖区)昌 图,西丰,法库,彰武,铁法,阜新县,康平,新民,黑山,北宁,义县,喀喇 沁,凌海,兴城,绥中,建昌,宽甸,凤城,庄河,长海,顺城

桥梁抗震设计流程
确定地震中预期的延性构件和能力保护构件,选择地震中延性构件潜在的 塑性铰位置; ? 进行多遇地震、设计烈度地震作用下结构地震反应分析。 ?多遇地震——反应谱方法 ?设计烈度地震——时程分析方法; ? 进行多遇地震作用下墩柱强度检算;设计烈度地震作用下桥梁上部结 构和下部结构的连接构件检算; ? 根据能力保护原则进行能力保护构件设计,以确保在地震作用下能力 保护构件处于弹性范围内; ? 抗震构造细部设计。 地震作 用 E1 B类 规则 非规则 规则 C类 非规则 规则 D类 非规则 MM

SM/MM MM/TH SM/MM MM/TH SM/MM

E2

SM/MM

TH

SM/MM

TH

——

——

表中:TH:代表线性和非线性时程计算方法;SM:单模态反应谱和功率谱方法 MM:多模态反应谱和功率谱方法

规范设计流程

桥梁震害
? 日本阪神地震-城市高架桥倒塌 纵筋截断,截面由于弯曲裂缝贯通导致抗弯强度下降

桥梁震害
? 桥墩弯曲破坏

桥梁震害
? 桥墩剪切破坏

桥梁震害
? 美国Loma prieta地震 奥克兰海湾大桥过渡孔落梁,低估相对位移,连接锚栓 剪断

桥梁震害
? 百花大桥-第五联(5×20m连续梁 R=66m圆曲线) 整体倾覆、墩底破坏

桥梁震害
? 百花大桥-主梁移位

桥梁震害
? 角隅损坏

桥梁震害

桥梁震害

桥梁震害
? 挡块破坏

桥梁震害
? 挡块破坏

桥梁震害
? 板式橡胶支座剪切破坏

震害形式
? 按位置划分震害形式
–下部墩柱 –上部梁段 –局部破坏

? 按受力划分震害形式
–强度破坏(弯曲、剪切) –刚度破坏(位移)

震害特点
?桥墩和墩梁连接部位震害较多; ?不同结构类型受损程度有差异性; ?有明显的方向性特点;

采用有限元软件进行抗震设计

注意事项

注意事项

注意事项

总结

总结

总结

总结

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