桥梁抗震分析解决方案.pptx

1、上海同豪土木工程咨 询有 限公司Shanghai Tonghao Civil Engineering Consulting Co.,Ltd.桥梁博士 V4 抗震分析解决方案2020/1/15 前言 第一章：抗震分析-计算功能 第二章：抗震分析-分析示例 第三章：抗震分析-规范验算 结语上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI2 我国是地震多发国家。2008 年汶川地震以来，全社会对建设工程地震安全性提出了更高的要求，抗震减灾工作日益受到重视。桥梁工程作为交通网络的枢纽工程，其抗震性能关系到整个交通生命线的畅

2、通与否，进而直接影响抗震救灾和灾后重建工作的大局。研发成果：桥梁博士 V4 在研发时，针对抗震分析对国内各种的规范和理论进行了系统研究，并积极吸取国内近年来的工程实践成果，为桥梁的抗震分析和计算建立了一套系统的解决方案。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI3上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI41.地震动的工程特性 振幅 频谱特性 持时 结构周期：=2 ；结构频率：=1 达朗贝尔原理(DAle m b e rt)

3、：()+()+()=()上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI52.基本物理公式 牛顿第二定律：=上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI63.桥梁抗震基本概论 抗震设计思想：小震不坏、中震可修、大震不倒。抗震设防标准：两水准设防、两阶段设计。（公路市政）74.抗震分析国内规范共计 5本：CJJ 166-2011 城市桥梁抗震设计规范 JTG/T B02-01-2008 公路桥梁抗震设计细则 JTG B02-2013

4、公路工程抗震规范 GB 50111-2006 铁路工程抗震设计规范 GB 50909-2014 城市轨道交通结构抗震设计规范 PS：本资料以城市及公路桥梁抗震设计规范为主进行介绍。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI85.抗震分析方法分析方法适用范围说明静力法弹性静力法刚性结构仅对可视为刚体的结构有效，如桥台。缺点：忽略结构动力反应。*Push o ve r分析复杂桥梁设计一般

5、不采用，多用于抗震性能评估，可计算非线性反应的需求和能力。规范一般用于计算 E2 地震作用下桥墩墩顶容许位移以及求解能力保护构件设计内力（超强弯矩）的主要方法。缺点：静力分析代替动力过程，需求计算忽略高阶振型影响。反应谱法*单振型反应谱法规则桥梁规范主要分析方法，仅对可视为单自由度振子的结构有效，适用于线弹性系统，是手算的主要方法。缺点：无法反应地震动持时的影响。*多振型反应谱法复杂桥梁规范以及抗震设计最主要分析方法，需要依靠计算机程序完成分析，适用于多自由度线弹性系统。缺点：存在振型组合问题，无法反应地震动持时影响。等效线性化规则桥梁可估计非线性系统的最大反应，一般用于初步设计，方法简单，可

6、手算，在位移设计法中应用更广。缺点：应用较少，需要更多的实践检验。动态时程法*线性时程法复杂桥梁规范主要分析方法，可同时计算结构弹性反应的需求和能力，需要计算机程序完成分析。也可作为反应谱法的补充与验证。缺点：无法考虑非线性反应。*非线性时程法特别复杂或关键桥梁规范主要分析方法，可以考虑 P-效应和材料非线性，可同时计算结构非线性反应的需求与能力，需要靠计算机程序完成分析。主要针对减隔震桥梁验算以及E2地震作用下塑性铰转动能力验算。缺点：计算过程复杂，计算结果需要分析和校核。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHAN

7、GHAI9上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI10类型类型6.抗震体系-延性抗震设计及减隔震抗震设计上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI11 延性设计类型上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI12 减隔震设计类型第一章计算功能上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANT

8、S LTD.SHANGHAI13一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能支持类型 全面支持延性抗震设计和减隔震抗震设计体系；全面支持静力法、反应谱法和动态时程法进行分析计算；支持上下部联合模型，可同时对下部结构盖梁、桥墩台、基础等以及支座所需的全部分析且结合规范验算。抗震分析和验算紧密结合，前处理输入数据尽可能简化，降低使用难度；一个抗震阶段内，可以同时实现结构总体的抗震分析和局部子结构的Pushover 分析，自动获取结构的变形能力和能力保护构件的验算。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI14一、桥梁博

9、士 V4 抗震分析-计算功能前处理输入-地震分析 抗震分析所需的输入参数集中在“地震分析”窗口中。抗震分析可以有多个阶段。各阶段互不影响。在同一个模型文件中可完成一座桥梁抗震设计所需的全部分析。在同一个阶段中，根据需要可同时进行反应谱分析、时程分析以及 Pusho ve r分析等。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI15计算功能规范相关条文城市桥梁抗震设计规范公路桥梁抗震设计细则序号功能项CJJ166-2011JTG/TB02-01-20081特征值分析6.3.26.4.32塑性铰计算6.2.46.3.

10、63桩土作用刚度计算6.2.76.3.84P-效应计算6.2.86.3.95弯矩曲率分析7.3.8/7.3.97.4.4/7.4.56反应谱分析5.1/5.2/6.35.1/5.2/6.47时程分析5.3/6.45.3/6.58Pushover 分析6.1.8/6.6/7.3.76.1.6/6.8/7.4.89边界条件模拟普通支座、减隔震支座、阻尼器模拟10地震信号处理工具反应谱与时程互转、加速度波转速度及位移波、计算频谱等上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI16一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能计

11、算功能汇总一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能1.特征值分析程序实现：自动计算且输出。采用振型叠加法进行结构动力分析时需要，采用子空间迭代法。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI17一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能2.塑性铰计算程序实现：自动计算且输出。自定义位置，提供三种类型。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI18一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能2.塑性铰计算程序实现：后处理输出。上海同豪土木工

12、程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI19塑性铰属性塑性铰荷载步状态一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能3.桩土作用刚度计算程序实现：自动计算且输出。支持对地基土 m 值及地基土承载力自动修正。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI20一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能3.桩土作用刚度计算程序实现：自动计算且输出。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.

13、SHANGHAI21桩基刚/柔度m 法计算参数一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能4.P-效应计算程序实现：P-Delta 效应：重力二阶效应分析。自动计算。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI22hPM=F地*hM2=P*F地P23等效屈服曲率 极限曲率 u：被箍筋约束的核心混凝土达到极限应变值（Mander）上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能5.弯矩曲率分析程序实现：

14、自动计算且输出。理想弹塑性弯矩-曲率曲线y 24一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能6.反应谱分析程序实现：地震动输入。反应谱分析：根据规范选取；分析控制：计算地震方向：纵向/横向/竖向；振型组合方法：CQC 法/SRSS 法；方向组合方法：平方和开方/乘系数相加/不组合；效应正负号取值规则：不考虑/取绝对值最大的振型的符号；纵向地震角度：支持曲线桥多角度工况输入；支持多个地震方向自动取包络。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能7.时程分析程序实现：地震动输入。上

15、海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI25上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI26三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算7.时程分析 时程计算方法 直接积分法：根据已知的位移、速度、加速度和荷载条件，从前一时刻计算下一时刻地震反应（不需结构自振计算）。适用于各种单自由度体系和多自由度体系，而且，即适用于线性地震反应分析，也适用于非线性地震反应分析。振型叠加法：利用振型的正交性，将多自由度体系的复杂振动分解为单自由度的

16、独立振动再进行叠加（需要结构自振计算）。适用于多自由度体系并且是线性地震反应分析（凡是涉及非线性都不能采用此方法，包括：非线性计算、非线性连接单元-减隔震桥梁、考虑塑性铰等）。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI27一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能7.时程分析 瑞利阻尼上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI28一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能7.时程分析 规范规定地震信号处理工具实现上海同豪土木工程咨询

17、有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI29一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能7.时程分析 时程工况取值原则一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能8.Pushover 分析程序实现：地震动输入且自动计算。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI30能力保护构件验算桥墩变形能力验算一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能9.边界条件模拟 线性连接（普通支座）非线性连接（减隔震支座）阻尼器上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL

18、 ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI31一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能10.地震信号处理工具上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI32计算傅氏谱计算功率谱计算反应谱有效持时计算地震波零基线修正 加速度波转为速度波/位移波 计算地震波的相关系数 反应谱生成人工地震波一、桥梁博士 V4 抗震分析-计算功能本章小结；全面支持特征值分析、弯矩曲率分析；全面支持塑性铰计算、桩土作用刚度计算、P-效应计算 全面支持反应谱分析、时程分析、Pusho ve r分析进行抗震分析

19、；全面支持各类边界条件模拟以及提供地震信号处理工具，方便抗震设计；前处理输入便捷，计算功能完善，算法精确，可满足各类抗震分析与计算。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI33第二章分析示例上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI3435二、桥梁博士 V4 抗震分析-分析示例 1（延性设计）1.设计资料分析实例 1-盖梁柱式墩延性抗震设计 盖梁及桥墩：C45 混凝土；系梁及基础：C35 混凝土；所 用 钢 筋：HRB40

20、0；设计规范：2018 城市规范；上部结构恒载：每个支座 1114(kN)。下部结构恒载：自重系数取 1。其它参数（规范取值）：详见算例手册。示意图（cm）上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI二、桥梁博士 V4 抗震分析-分析示例 1（延性设计）2.建模流程前处理后处理总体信息设置和材料定义模型输入和截面拟合钢束设计钢筋设计施工阶段信息的输入地震阶段信息的输入结果查询输出计算书上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI

21、V4使用流程简介结构模型的离散与数据准备抗震分析所需全部数据运行分析36二、桥梁博士 V4 抗震分析-分析示例 1（延性设计）3.示例整体思路本例为盖梁柱式墩的抗震分析，需进行 E1 和 E2 地震作用下验算以及能力保护构件验算，大致有如下方面与步骤：一、E1 地震作用下抗震验算：验算桥墩强度（弹性范围，不能损坏）；二、E2 地震作用下抗震验算（假设为弹性验算）：验算桥墩强度（矮墩），判断 E2 地震作用下结构是否进入塑性（是否需要采用超强弯矩分析）；三、E2 地震作用下抗震验算（弹塑性验算）：验算桥墩墩顶的位移或塑性转角（延性构件是否满足延性设计的不倒塌要求）；四、能力保护构件验算：验算能力

22、保护构件：桥墩塑性铰抗剪强度、盖梁强度、基础强度及支座（能力保护构件不允许发生损坏，即弹性范围强度满足要求）。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI37二、桥梁博士 V4 抗震分析-分析示例 1（延性设计）4.示例分析桥梁博士 V4 示例分析与演示。详见算例手册及视频讲解上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI38上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS L

23、TD.SHANGHAI39二、桥梁博士 V4 抗震分析-分析示例 2（减隔震设计）1.设计资料分析实例 2-全桥模型减隔震抗震设计 主梁：C50 混凝土；桥墩：C40 混凝土；系梁及基础：C35 混凝土；所用钢筋：HRB400；设计规范：18 公规及 08 公路抗震细则；结构恒载：自重系数取 1.04；支座：高阻尼隔震橡胶支座。其它参数（规范取值）：详见算例手册。二、桥梁博士 V4 抗震分析-分析示例 2（减隔震设计）2.示例整体思路本示例为全桥模型的抗震分析，根据前面所述要求需进行 E1 和 E2 地震作用下验算，采用非线性时程分析方法，大致有如下方面与步骤：一、E1 地震作用下反应谱数据提

24、取：进行 E1 反应谱生成时程曲线；二、E2 地震作用下反应谱数据提取：进行 E2 反应谱生成时程曲线；三、E1 地震作用下非线性时分析验算：验算桥墩强度以及支座剪切应变；四、E2 地震作用下非线性时分析验算：验算桥墩及桩基础强度、支座剪切应变。上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI40上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI41二、桥梁博士 V4 抗震分析-分析示例 2（减隔震设计）3.示例分析桥梁博士 V4 示例分

25、析与演示。详见算例手册及视频讲解。第三章规范验算上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI42规范验算城市桥梁抗震设计规范公路桥梁抗震设计细则序号验算项CJJ166-2011JTG/TB02-01-20081E1 地震作用A 类-桥墩台强度验算7.2.17.3.1（B/C 类）B 类-桥墩台、盖梁、基础和支座验算7.2.1/7.2.27.2.1/7.2.2/7.2.3（D2E2 地震作用（A类）判断结构是否进入塑性计算6.6.16.8.13非矮墩-桥墩墩顶位移验算7.3.1/7.3.3/7.3.47.4.1/

26、7.4.6（B/C 类）4矮墩-桥墩强度验算7.3.1/7.3.27.4.1（B/C 类）5时程分析-塑性转角验算7.3.1/7.3.47.4.1/7.4.2（B/C 类）6桥台强度验算7.3.107.3.7（B/C 类）7能力保护构件（A类）塑性铰斜截面抗剪强度验算7.4.27.3.4（B/C 类）8基础强度验算7.4.37.3.5（B/C 类）9盖梁强度验算7.4.47.3.6（B/C 类）10支座验算7.4.57.5（B/C 类）11减隔震桥梁抗震验算9.410.4三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算规范验算汇总上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERI

27、NG CONSULTANTS LTD.SHANGHAI43类）三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算1.E1 地震作用（A 类）-桥墩台强度验算上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI44三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算2.E2 地震作用（A 类）-判断结构是否进入塑性未屈服屈服验算变形能力上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI u标准值 u标准值反应谱法时程法45三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算2.E2

28、地震作用（A 类）-判断结构是否进入塑性上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI46判断输入三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算3.E2 地震作用（A 类）-非矮墩-桥墩墩顶位移验算上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI47横桥向顺桥向上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI48三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算4.E2 地震

29、作用（A 类）-矮墩-桥墩强度验算同规范验算第一点三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算5.E2 地震作用（A 类）-时程分析-塑性转角验算上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI49上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI50三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算6.E2 地震作用（A 类）-桥台强度验算同规范验算第一点三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算7.能力保护构件（A 类）-塑性铰斜截面抗剪强度验算上海同豪土

30、木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI51横桥向顺桥向三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算8.能力保护构件（A 类）-基础强度验算上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI52三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算9.能力保护构件（A 类）-盖梁强度验算上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI53上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO C

31、IVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI54三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算10.能力保护构件（A 类）-支座验算 本程序能给出连接单元（一般是用来模拟支座）的内力和变形，验算需由用户控制（根据支座型号）。按能力保护构件验算时，支座内力可通过 pushover 法得到，将 pushover 分析的最大水平推覆荷载作为总的支座水平力。三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算11.减隔震桥梁抗震验算上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI55三、桥梁博士 V4 抗震

32、分析-规范验算11.减隔震桥梁抗震验算上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI56连接单元内力连接单元变形上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI57三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算计算报告桥梁博士 V4 计算报告展示。详见计算报告。目录延性设计减隔震设计三、桥梁博士 V4 抗震分析-规范验算本章小结 全面支持国内抗震相关规范进行设计验算；与规范结合程度紧密，验算内容齐全，计算结果输出数据丰富。上海同豪土木工程咨询

33、有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI58 桥梁博士 V4 可满足桥梁延性抗震设计以及减隔震抗震设计且结合国内规范验算，前处理输入便捷，后处理验算内容齐全并可快速生成 Word 版计算书，大大方便抗震分析；桥梁博士 V4 在图形平台、建模技术、力学核心技术、桥梁专业特色力学和国内规范验算支持力度上都取得了非常大的突破。欢迎大家在使用过程中提出宝贵意见！上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI59上海同豪土木工程咨询有限公司TONGHAO CIVIL ENGINEERING CONSULTANTS LTD.SHANGHAI60 主 讲 人：马盛 Q 单 地Q：331784438（同邮箱）位：上海同豪土木工程咨询有限公司址：上海市杨浦区赤峰路 63 号 8 号楼 17 楼