变高钢桁组合梁抗震计算.pptx

1、变高钢桁组合梁抗震计算向杰CONTENTS010203抗震概述抗震概述反反应谱应谱抗震抗震设计设计流程流程后后处处理理验验算算说说明明目录01抗震概述抗震概述抗震概述-典型震害上部结构破坏桥梁上部结构多数情况为桥梁结构其他部位损坏导致上部结构的破坏，其中落梁、纵向横向移位，梁体碰撞较为常见。百花大桥第五联整体垮塌，第六联梁体纵向移位 70cm，现场发现桥墩所配螺旋箍筋为 HRB235 级8钢筋间距为 20cm，配箍率为 0.06%，核心混凝土几乎没有约束，极限应力应变大大降低，桥墩几乎不存在延性。抗震概述-典型震害支承结构破坏桥梁伸缩缝、支座、剪力键等部位是比较薄弱的环节，其主要破坏形式有支座

2、锚固螺栓拔出、剪断、活动支座脱落等一系列破坏现象。地震作用下支座受到很大剪力与变形，当剪力超过支座容许剪力时，支座被撕裂，当变形超过支座容许剪切变形时，梁与支座产生相对滑移，直至产生落梁，正是由于支座的摩擦滑移，减小了上部结构的地震力。抗震概述-典型震害桥台桥墩破坏桥墩桥台比较常见的破坏形式有桥墩轻微开裂、混凝土保护层剥落，较严重则是桥墩剪断、受压混凝土压碎、钢筋裸露屈曲、桥墩与基础连接处断裂等。根据大量震害实例，长细比较大的柔性墩多为 弯曲破坏，即 延性破坏；长细比小的粗矮桥墩多为 剪切破坏，即 脆性破坏；基础破坏也是主要震害现象。而桥台则由于三面临空，刚度较大，多出现开裂，填料垮塌现象居多

3、。抗震概述-典型震害桥梁基础破坏基础自身破坏并不多见，基础多由于砂土液化、地基下沉，诸如此类现象会使桥梁基础受到土压力作用沿着液化层滑移或转动。基础破坏很难进行维修，所以在基础设计时应该设计足够的强度，最大限度防止基础的自身破坏。抗震概述-能力设计抗震概述-抗震体系3.4.1 桥桥梁梁结结构抗震体系构抗震体系应应符合下列符合下列规规定：定：1 有可靠和稳定的传力途径。2 有明确、可靠的位移约束，能有效地控制结构地震位移，防止落梁。3 有明确、合理、可靠的能量耗散部位。4 应具有避免因部分结构构件的破坏而导致结构倒塌的能力。3.4.2 对对 B 类类和和 C 类类梁梁桥桥，可采用以下两种抗震体系

4、：可采用以下两种抗震体系：1 类类型型，地震作用下，桥梁的弹塑性变形、耗能部位位于桥桥墩墩，典型单柱墩和双柱墩的耗能部位即潜在塑性铰区域如图 3.4.2 所示。2 类类型型，地震作用下，桥梁的耗能部位位于桥梁上、上、下部下部连连接构件接构件，包括减隔震支座和耗能装置。思考思考体系体系I与体系与体系II可否同可否同时时使用？使用？为为什么？什么？抗震概述-抗震体系高墩桥梁及墩柱长细比较大桥梁，宜采用延性抗震体系；矮墩，桥梁下部高度变化不规则，刚度分配不均匀，刚度较大桥梁宜采用减隔震体系抗震概述-抗震概念设计3.5.1 选择合适的桥位和桥型。在场地地质条件不连续、地震时地基可能产生较大相对位移的地

5、段，不宜修建拱桥。在液化场地或软弱土层场地，桥梁基础应穿过液化土层或软土层。3.5.2 桥梁应尽量采用对称的结构形式和均匀的布置方案。3.5.3 梁式桥一联内各桥墩的刚度不宜相差太大。3.5.4 多联梁式桥相邻联的基本周期不宜相差太大。3.5.5 梁式桥一联内各桥墩刚度相差较大或相邻联基本周期相差较大时，宜采用适当方法调整。3.5.6 梁式桥的矮墩不宜设置固定支座，宜设置活动支座或板式橡胶支座。3.5.7 双柱墩或多柱墩在横桥向地震作用下，盖梁的抗震设计应考虑盖梁可能会出现正负弯矩交替作用的情况。3.5 抗震概念抗震概念设计设计02反应谱抗震设计流程反应谱抗震设计流程思考：思考：为何盖梁、桩基

6、、桥墩抗剪需要作为能力保护构件？为何矮墩仅验算强度？反应谱抗震设计流程-工程概况工程概况工程概况：某变截面钢桁组合连续梁，桥宽16.75m，其中主桁架桁高5.5-16m，标准节间水平长度12m，两片主桁弦杆中心距为9.5m，主桥下部结构采用空心墩，采用C50预制混凝土桥面板，桥面板后浇带采用C50自密实微膨胀混凝土，墩顶局部负弯矩区后浇带采用UHPC超高性能混凝土反应谱抗震设计流程-地震作用反应谱抗震设计流程-地震作用抗震重要性系数抗震重要性系数Ci注意：高速公路和一注意：高速公路和一级级公路大公路大桥桥、特大、特大桥桥的重要性的重要性系数取系数取值值本案例按照计算深度d0=30m计，第一层为

7、粉质黏土10m，Vsi=200m/s，第二层为细砂5m，Vsi=300m/s，第三层为粉质黏土15m，Vsi=200m/s，Vse=d0/t=20/(10/200+5/300+12/200)=158m/s场地类别为类反应谱抗震设计流程-地震作用场场地系数地系数Cs反应谱抗震设计流程-地震作用阻尼阻尼调调整系数整系数Cd反应谱抗震设计流程-地震作用地震地震动动峰峰值值加速度加速度A反应谱抗震设计流程-地震作用地震作用地震作用组组合合反应谱抗震设计流程-地震作用地震振型地震振型组组合合当当结结构振型分布构振型分布密集，互有耦密集，互有耦联联性性时时推荐采用推荐采用CQC方式。方式。反应谱抗震设计流

8、程-动力模型建立荷荷载载工况工况地震持地震持续时间续时间短，未考短，未考虑虑活活载载；支座支座验验算考算考虑虑温度作用温度作用反应谱抗震设计流程-动力模型建立边边界条件界条件建模要点建模要点：本案例：本案例3#墩位置墩位置设设置固定支座，置固定支座，4号号设设置置单单向可向可动动支座，剩余支座，剩余桥桥墩墩设设置双向可置双向可动动支座，不考支座，不考虑虑支座的滑支座的滑动动效效应应。反应谱抗震设计流程-动力模型建立桩桩基基础础模模拟拟-六六弹弹簧簧刚刚度度反应谱抗震设计流程-动力模型建立桩桩基基础础模模拟拟-m法法抗震抗震计计算模型，土算模型，土弹弹簧簧计计算公式如算公式如图图所示，所示，其中

9、其中bp计计算算宽宽度一般直接取度一般直接取桩桩基基宽宽度即可，度即可，同同时为时为了了节节省省计计算算资资源，可只在源，可只在1/31/2桩桩长长范范围围内加密。内加密。思考：思考：1.桩桩底底节节点是否直接采用固点是否直接采用固结结？2.地面地面线线位置位置节节点是否考点是否考虑侧虑侧向向约约束？束？反应谱抗震设计流程-动力模型建立质质量数据量数据抗震抗震计计算二期等荷算二期等荷载载必必须转须转化化为质为质量；量；模型中未体模型中未体现现出来的荷出来的荷载载，例如路灯、广告牌等荷例如路灯、广告牌等荷载载可可通通过节过节点点质质量量进进行施加；行施加；集中集中质质量相量相对对一致一致质质量量

10、计计算算更加省更加省时时，计计算速度更快速，算速度更快速，一致一致质质量通用性更量通用性更强强。反应谱抗震设计流程-动力模型建立特征特征值值分析分析子空间迭代法多重Ritz向量法Lanczos法子空间迭代及Lanczos可以考虑所有振型，计算较为耗时，多重ritz向量考虑了空间荷载分布状态及动力贡献，忽略了所有反对称振型，对于反对称振型，并不是由荷载激发的，荷载在这些振型的动力贡献为零。故可选择多重ritz进行分析。反应谱抗震设计流程-动力模型建立振型要求振型要求反应谱抗震设计流程-弹塑性材料定义混凝土材料本构（混凝土材料本构（Mander本构）：本构）：程序中混凝土本构可采用mander定义

11、，其中矩形及圆形截面程序可自动计算侧向约束应力，其他截面需要手动定义。反应谱抗震设计流程-弹塑性材料定义钢钢筋材料本构（双折筋材料本构（双折线线）：）：思考：钢筋强度取标准值还是设计值？反应谱抗震设计流程-M-曲线反应谱抗震设计流程-E1结果E1状态下墩底顺桥向最大弯矩5.07e5KN m小于等效屈服弯矩9.37e5KN m，说明桥墩E1状态性处于弹性阶段，满足要求。反应谱抗震设计流程-E2结果E2状态下墩底顺桥向最大弯矩1.53e6KN m大于等效屈服弯矩9.37e5KN m，说明桥墩E2状态性桥墩已进行塑性，需要进一步验算桥墩塑性铰区抗剪及墩顶位移。反应谱抗震设计流程-墩柱刚度折减注意：刚

12、度折减通过刚度调整系数进行折减，但需要放到边界组中并激活。03后处理验算说明类类型型序号序号验验算算项项规规范条款范条款B、C类桥类桥梁抗震梁抗震强强度度验验算算1桥墩强度验算7.3.12矮墩强度验算7.3.23墩柱塑性铰区域斜截面抗剪强度验算7.3.44桩基承载能力及强度验算7.3.55盖梁抗弯、抗剪强度验算7.3.6B、C类桥类桥梁墩柱梁墩柱变变形形验验算算6单柱墩容许位移验算7.4.47双柱墩、排架墩容许位移验算7.4.6B、C类桥类桥梁支座梁支座验验算算9板式橡胶支座厚度验算7.5.1-110板式橡胶支座抗滑稳定性验算7.5.1-211盆式支座、球型支座验算7.5.2后处理验算说明-验

13、算内容*E1地震作用下，地震作用下，验验算算强强度；度；E2地震作用下，地震作用下，验验算算强强度和位移。度和位移。*D类桥类桥梁支座按梁支座按E1地震作用地震作用验验算。算。后处理验算说明-桥墩强度验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范，当构件两端固定时,构件的计算长度L0取0.5L;当一端固定一端为不移动的铰时,取0.7L;当两端均为不移动的铰时,取L;当一端固定一端自由时取2L，其中L构件支点间长度，实际桥墩的边界条件是介于一端固定一端为不移动的铰和当一端固定一端自由之间，经验取值区间为1.3-1.5 L。后处理验算说明-塑性铰区桥墩抗剪思考：如何提高塑性铰区抗剪强度，纵向钢筋

14、是否可以多配？后处理验算说明-位移验算原08细则中的调整系数C修订为“地震位移修正系数Rd”，计入桥墩构件位移延性系数。与城抗计算公式一致，为城抗中 D，但建议取值不同。后处理验算说明-位移验算单柱墩位移及双柱墩顺桥向位移可参考规范计算，双柱墩可利用pushover计算容许位移思考：连续刚构如何计算容许位移？后处理验算说明-支座验算*支座验算需考虑均匀温度效应。番外篇地震来了是地震来了是躲还躲还是跑？是跑？THANKS!6月月16日（下周四）日（下周四）延崇高速公路太子城冬奥冰雪五延崇高速公路太子城冬奥冰雪五环桥环桥设计设计介介绍绍 工程概况介绍 设计方案创作来源 桥梁整体结构计算与桥塔内外圆设计技术点 三维BIM的技术应用个人个人报报名名单单位位报报名名下期下期预预告告李升玉李升玉东东南大学建筑南大学建筑设计设计研究院有限公司研究院有限公司抽抽奖奖一等一等奖奖（2人）人）定制U盘二等二等奖奖（3人）人）三等三等奖奖（5人）人）定制风扇价值100元 京东购物卡