常规桥梁动力反应谱法抗震分析【最新资料】.docx

常规桥梁动力反应谱法抗震分析
张忠效吴萍萍熊虹娇
(深圳市市政设计研究院有限公司西安分公司西安 710000)
摘要:
关键词:桥梁抗震、反应谱、Midas Civil 2012
0 前言
随着公路桥梁抗震设计细则(JTG/T B02-01-2008)及城市桥梁抗震设计规范(CJJ 166-2011)相继出台,条款更加细致、具体,抗震分析的可操作性大为增强。笔者在工程项目设计实践中体会到,借助计算机程序,完全可以方便地进行一般桥梁的抗震分析及构件验算。下文即以实桥抗震分析为例,介绍常规桥梁进行多振型反应谱法抗震分析的方法和步骤,不当之处敬请批评指正。
1 桥梁概况
乌如克河大桥是新疆喀什地区气田伴行道路上的一座新建桥梁,上部结构采用5×24m下承装配式双排单层加强型321贝雷钢桥,,全桥一联,结构连续;下部结构采用独柱式墩、台,钻孔灌注桩基础,桥梁标准断面如图1所示。
,,。。桥墩处贝雷钢桥直接支承在硬木垛支座上,桥台处采用钢支座支承,墩台支座均可发生摩擦变位。为限制墩梁间过大位移,墩、台处均设置钢丝绳牵拉式限位装置,支座位移达3~5cm时,钢丝绳绷紧,限位装置发生作用(否则支座无自复位能力)。设计荷载为公路-Ⅱ级,,对应基本烈度9度,,根据规范,本桥抗震设防类别为C类。
2 计算模型
本桥采用桥梁专用有限元程序《Midas Civil 2012》按3D结构、上下部整体建模,计算模型如图2所示。
桩基模拟:采用节点等代土弹簧模拟,弹性系数k=mzA。
其中,m——非岩石地基水平抗力系数的比例系数,按土层性质参考地基规范取偏大值(地震动土抗力取值一般为静力作用下土抗力的2~3倍)。
Z——桩基节点自最大冲刷线起算的埋深。
A——基础影响范围内的土体面积,A=b*h,b为基础计算宽度,h为桩段长度。
支座模拟:本桥支座模拟时忽略了滑动支座和限位装置的边界非线性,将支座及限位装置组成的系统简化为线弹性连接进行模拟。各墩、台4个支座弹性模量合计值如表1所示。
墩台支座弹性模量取值表表1
/m
/m
/m
kN·m/rad
kN·m/rad
3 抗震分析计算方法
本桥满足规则桥梁的定义(扣除支座非线性问题),根据规范,计算方法可选择单振型或多振型反应谱方法。单振型反应谱方法即规范中的简化计算方法,虽然计算相对简单,但一般需手算完成,工作量大,效率低,不推荐采用。多振型反应谱方法虽然计算量较大,但完全可以借助程序,自动化程度高。故本桥选用多振型反应谱方法,借助有限元程序完成结构抗震分析及构件验算。
,,考虑到本桥上部结构较轻,强震作用下,墩柱强度容易满足,桥墩中的塑性铰位置将下移到土中最大弯矩截面,不利于及时发现震害和震后修复,故本桥拟直接按E2弹性状态进行抗震设计,不允许结构进入塑性状态。
4 多振型反应谱方法抗震分析前处理
输入质量
将恒荷载转换为质量:本桥上部结构采用的是数值单元,材料密度为0,上部结构自重折算成单元线荷载加载给各主梁单元,故需将该单元线荷载转换成质量。操作步骤为:荷载>荷载转换为质量。质