考虑动水压力作用影响的矩形深水桥墩地震响应分析
基于动态水压图的供热管网运行工况分析研究
基于动态水压图的供热管网运行工况分析研究 朱铁军 (胜利油田热电联供中心,山东东营257000) 摘要：供热管网水压图是直观反映管网在运行阶段的水力工况的一种重要工具，基于计算机及网络技术在供热领域的大规模普及应用，本文提出了一种基于SCADA 数据采集系统的动态水力平衡监控的新模式，该模式通过对利用管网模型对设计水进行仿真计算的基础上，创造性地运用实时动态水压图实现对管网水力工况的及时监控，运用历史动态水压图对管网运行中的故障进行诊断,从而保证热网系统的正常运行。 关键词：水压图；水力平衡；热网监控；工况分析中图分类号：TU995 文献标识码：A 文章编号：1001-7119（2015）12-0223-03 Analysis and Research of Heat-supply Network ’s Performance Based on Dynamic Water Pressure Diagram Zhu Tiejun (cogeneration Center of Shengli oil field,Dongying 257000,China) Abstract:The water pressure diagram is an important tool in hydraulic analysis of heat supply network.Under the back?ground of large-scale applications of automation control system and SACADA system in the field of heat supply area,this paper designedthe method to create pipe network model for simulation calculation and create a new mode to monitor the performance of dynamic hydraulicbased on automatic data acquisition https://www.wendangku.net/doc/6516269706.html,pare withtraditional pressure diagram,it? realized a tool called Real-time Dynamic Pressure Diagram and its application in monitoring of the pipe network hydraulic condition,combine with another tool called Historical Dynamic Pressure Diagram todo effective analysis,so as to ensure the safe and steady operation of heating system. Keywords:pressure diagram;hydraulic balance;SCADA;performance analysis 随着我国城市化进程的加速及房地产规模的扩张，接入管网的居民和企业用户逐年增加，许多热力公司在原有的管网系统上不断延伸管线长度，建设新的换热站，更换旧的设备,以满足更高的热负荷需求。管网的改造及复杂化，导致原有的设计水压图难以实现，给热网运行人员合理调度和故障诊断带来很大的难度，也使得系统的安全运行缺乏足够的保障。 水压图是表示供热管网中各换热站一次水侧供水、回水压力大小以及分布状况的压力曲线。在设计过程中，它是综合考虑了换热站的标高、管线长度、管道承压能力、用户最小资用压头等因素后的优化设计结果。为了防止用户系统压力过高将散热器压破或压 力过低时用户系统汽化，或倒空等事故发生，在热水网 路设计或运行时，必须分析和表示热水网路的压力分布情况，即要用水压图来对热网系统进行分析。在管网投入运行初期，同样需要根据实际运行工况绘制实际水压图以计算系统各节点压力与设计压力的偏离程度，并通过各种手段来修正、调节，最终实现设计工况。水压图作为一种直观的压力图形可以十分清楚地表示管网和换热站各点压力的大小和变化情况，是分析研究管网运行工况的有力工具。 本文提出并实现了一种基于西门子PVSS 软件平台热网SCADA 系统的动态水压图工况分析系统，包含管网水压仿真计算模型、实时动态水压图和历史动态 收稿日期：2015-04-17 作者简介：朱铁军（1977-），男，山东东营人，硕士，胜利油田热电联供中心技术首席，高级工程师，研究方向：区域供暖规划与设计、锅炉安全。 第31卷第12期2015年12月 科技通报 BULLETIN OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.31No.12Dec.2015
5平地震作用下框架结构的位移和内力计算
第五章 横向地震作用下框架结构的位移和内力 5.1横向框架自振周期的计算 结构自震周期采用经验公式： 552.08.159.22035.022.0035.022.03 1=?+=?+=B H T s 5.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算. 本办公楼楼的高度不超过40m ，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切变形为主，故可采用底部剪力法计算用。 结构等效总重力荷载为： kN 39485) 8259482825066(85.085.0eq =+?+?==∑i G G 兰州市，抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度0.10g ，多遇地震下 08.0max =α。设计地震分组第一组，二类场地，场地特征周期为0.35s 053 .008 .01)55 .0035( )( 9 .0max 2g 1=??==αηαγT T 结构总水平地震作用标准值： kN 213839485 053.0eq 1Ek =?==G F α 因为：s 53.01=T >s 49.035.04.14.1g =?=T ，所以应考虑顶部附加水平地震作用。又因为：s 35.0g =T ≤0.35s ，故顶部附加地震作用系数为： 1142.007 .055.008.007.008.016=+?=+=T δ 顶部附加水平地震作用为： kN 24221381142.0Ek 66=?==?F F δ 各质点横向水平地震作用按下式计算：
()6Ek 6 1 1δ-= ∑=F H G H G F j j j i i i (=i 1，2， (6) 地震作用下各楼层水平地震层间剪力为： ∑==n i j j i F V (i ＝1，2， (6) 各质点的横向水平地震作用及楼层地震剪力计算见表12。 表5—1 楼层地震剪力计算表 图5-1水平地震作用分布图 图5-2楼层地震剪力剪力分布图
毕业设计桥墩抗震设计参考
第7章 桥梁抗震设计示例 目前，桥梁工程的抗震设计一般有两种思路：一是采用“抗震”对策进行设计，致力于为结构提供较强的抵抗地震作用的能力；二是采用减隔震的概念进行设计，致力于减小结构的地震反应，以保证结构的安全。 本章将采用上述两种对策对一座四跨连续梁桥进行纵桥向的抗震设计，着重介绍计算设计部分。其中，“抗震”设计部分采用两种方法进行，即根据现行《公路工程抗震设计规范》（以下称“规范”）进行设计，和采用能力设计方法进行延性设计。最后，对采用两种对策的抗震设计进行比较分析。 7.1 桥梁结构简介 某一四跨连续梁桥，跨径组合为m 254?（见图7.1）。上部结构为预应力混凝土连续箱梁，宽12m ，高1.25m 。箱梁的混凝土用量为0.6m 3/(m 2桥面)，桥面铺装厚13cm ，三道防撞栏杆质量共2.6t/m 。采用双柱式桥墩，墩柱采用1.2?1.05m 的实心钢筋混凝土截面，横向间距 桥梁上部结构的质量为： t m s 14601006.14100)6.25.21208.05.21227.0(=?=?+??+??= 根据“规范”，所有墩柱质量可换算为墩顶的集中质量，为： t m p 6.82680625.524.0)]5.6476(5.235.15.1[24.0=??=?+?????=η 可见，p m η仅为s m 的2.1％，所以在地震反应分析中，墩身惯性力可以忽略不计。
7.2 地震动输入 本桥可采用反应谱法进行地震反应分析，因此采用地震加速度反应谱作为地震动输入。 根据《中国地震动参数区划图》的规定，该桥址场地的地震加速度峰值为0.2g ，即水平地震系数为0.2。 本连续梁桥为城市高架桥中的一联，结构重要性系数取1.3。 桥址场地属于“规范”II 类场地，反应谱曲线见图3.8，特征周期为0.3s ，下降段的反应谱值为： 98 .03.025.2? ? ? ???=T β 7.3 “抗震”设计 在静力设计中，多跨连续梁桥常采用的梁墩连接方式为：仅在中墩设固定支座，其余墩上均设滑动支座。但是，在地震力作用下，这种连接方式一般会导致固定墩承担绝大部分的上部结构惯性力，而其它墩分担得很少（仅为滑动摩擦力）。因此，对这种桥梁进行“抗震”设计，主要任务就是设法提高固定墩的抗震能力。 根据 “规范”进行抗震设计，和采用能力设计方法进行延性设计，在墩柱（延性构件）的设计地震力计算以及墩柱的抗弯强度验算方面，是相同的。最大的区别在于对墩柱剪切强度的需求，以及支座、基础等能力保护构件的强度需求。此外，“规范”没有要求对墩柱的延性能力进行检算。 7.3.1 设计地震力计算 对于只有一个固定墩的连续梁桥，当跨数不多、而且桥墩的地震惯性力可以忽略时，固定墩的设计地震力可以采用单自由度的计算简图（图7.4），根据下式进行近似计算： )(∑-=i id s h z i R G K C C P μβ 上式忽略了滑动支座的摩擦阻尼影响，但考虑了各滑动支座的摩阻力。式中，id μ，i R 分别为第i 号滑动支座 的动摩阻系数和恒载反力。 图7.3中，K 为固定墩的抗推刚度，m s 为桥梁上部结构的质量。 m kN l EI K /1035.138 125.135.10.33232433 3?=?? ??== （I 偏安全考虑，不折减） 体系的自振周期为： s K m T s 657.010 35.131460 224=??=? =ππ 反应谱值： 91.0)657 .03.0( 25.298 .0=?=β m s 图7.4 自振特性计算简图
建筑结构抗震设计课后习题答案
武汉理工大学《建筑结构抗震设计》复试 第1章绪论 1、震级和烈度有什么区别和联系？ 震级是表示地震大小的一种度量，只跟地震释放能量的多少有关，而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。烈度不仅跟震级有关，同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。一次地震只有一个震级，但不同的地点有不同的烈度。 2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防？ 规范将建筑物按其用途分为四类： 甲类（特殊设防类）、乙类（重点设防类）、丙类（标准设防类）、丁类（适度设防类）。 1 ）标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。 2 ）重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3 ）特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。 4 ）适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3.怎样理解小震、中震与大震？ 小震就是发生机会较多的地震，50年年限，被超越概率为63.2%； 中震，10%；大震是罕遇的地震，2%。 4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系？ 建筑抗震设计包括三个层次：概念设计、抗震计算、构造措施。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则；抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段；构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。他们是一个不可割裂的整体。 5.试讨论结构延性与结构抗震的内在联系。 延性设计：通过适当控制结构物的刚度与强度，使结构构件在强烈地震时进入非弹性状态后仍具有较大的延性，从而可以通过塑性变形吸收更多地震输入能量，使结构物至少保证至少“坏而不倒”。延性越好,抗震越好.在设计中，可以通过构造措施和耗能手段来增强结构与构件的延性，提高抗震性能。 第2章场地与地基 1、场地土的固有周期和地震动的卓越周期有何区别和联系？ 由于地震动的周期成分很多，而仅与场地固有周期T接近的周期成分被较大的放大，因此场地固有周期T也将是地面运动的主要周期，称之为地震动的卓越周期。 2、为什么地基的抗震承载力大于静承载力？ 地震作用下只考虑地基土的弹性变形而不考虑永久变形。地震作用仅是附加于原有静荷载上
地震对桥梁各部结构的破坏
土木1103班谢立忠111120107（06） 地震对桥梁的影响 一、地震对桥梁的危害 桥台的震害 桥台是桥梁两侧岸边的支撑部分，一般是在岸边的原域填土上，用钢筋混凝土修建三角形或矩形的支台。因为桥台的路基高且三面临空，振动大，桥台和下面土的刚度不同，又相互作用，土体本身在地震中会产生液化、震陷破坏。 桥墩震害 桥墩是支撑桥身的主要构件，其震害主要包括桥墩的断裂、剪断和裂缝，其次还有桩柱因埋入深度不够等原因遭受破坏。 落梁震害 落梁是桥梁最严重的震害现象。地震时梁与桩柱发生位移，两岸桥台往河心滑移，引起岸坡滑移破坏。对于钢筋混凝土梁式桥，地震时该桥活动支座上的梁均从支座上脱落，固定支座钢板焊接缝均被破坏，桥墩压碎。 不良基础导致桥梁破坏 地震中大部分桥梁倒塌都是由于地基失效和砂土液化造成的，砂土液化通常指饱和粉细砂，在地震作用下失去抗剪能力，变为流动状态。地基失去承载力，使得位于上部土层的桥墩倾斜、滑移。 支座破坏 支座在桥梁结构中是一个非常重要的部分。桥梁的桥身并不是直接架放在桥墩上，必须安装防落梁支座，用来防止地震时位移过大而造成落梁。支座破坏是桥梁上部结构中最常见的一种破坏现象，相邻梁互相碰撞或梁的纵、横向位移，大多数都是以支座破坏为前导，强震时支座受到很大剪力和变形，这是桥梁上部就会脱离支座，产生落梁现象。 二、桥梁防震措施 隔震支座法 隔震支座法是在抗震应用的较为广泛的方法。这种方法是通过增加结构的柔性和阻尼来减小桥梁的地震反应的。采用减、隔震支座在梁体与墩、台的连接处，通过设计或是应用新材料来实现结构柔性和阻尼的增加。可以有效的减小墩、台所受的水平地震力，从根本上减小了地震的影响，提高了桥梁的抗震性能。 利用桥墩延性 桥墩的延性是抗震设计中可以加以利用的特点。由于桥墩自身是具有延性
地震作用与结构周期之间联系思考
地震作用与结构周期之间联系思考 从地震影响系数与结构周期的关系及底部剪力法来看,结构周期越长,在结构产生的地震作用就越小；但从振型分解法可只取前面数个振型来计算地震作用及振型是按结构周期从大到小排列来看,似乎给人的感觉又是结构周期越长,在结构产生的地震作用就越大.你如何看待？ 重申一下反应谱意义,反应谱是具有不同动力特性的结构对一个地震动过程的动力最大反应的结果,反应谱曲线不反映具体的结构特性,只反映地震动特性（地震动过程不同成分频率含量的相对关系）,是地震动特性与结构动力反应的“桥梁”. 由地震加速度反应谱可计算单自由度体系水平地震作用：F=mSa(T),然而实际地震动无法预知,可谓千奇百怪,为了便于设计规范给出了加速度设计反应谱,该谱为地震系数（地震烈度与地面地震动加速度关系）与动力放大系数（结构最大加速度与地面最大加速度之比,正规化的反应谱）的乘积值,在特定的结构阻尼比下,依据场地、震中距将地震动分类,计算动力放大系数取平均后平滑处理即得设计反应谱. 底部剪力法是简化算法,针对地震反应可用第一振型（呈线性倒三角形）表征的结构,即地震影响系数与振型参与系数（其中的水平相对位移可用质点高度代替）假定只有一个,可对应于振型分解反应谱法中的第一振型.当两结构的基本周期不一致时,在“总质量一致”的条件下,周期大者地震影响系
数有减小的趋势（不一定减小,取决于基本周期大小）,总水平地震剪力有减少的趋势,而各层处的水平地震作用不一定减小,除非结构满足“层高一致、质量分布一致”的条件.综上,底部剪力法是一种近似计算方法,两结构在总质量一致的条件下,周期大者总地震作用近似有减小的趋势（不一定减小,取决于基本周期范围）,严格来讲未必,实际上规范的0.85与层质量、层高有关系. 相对于底部剪力法,振型分解反应谱法计算地震反应精度较高,将多自由度体系解耦为广义单自由度体系,实质上是按结构的振型将地震作用进行分解,求解分解地震作用下单位质量的反应,然后再依据振型规则将反应叠加为结构总反应.每一振型对应于一个振型周期,由于低振型>高振型,前振型周期所对应的地震影响系数（反应谱值）有减小的趋势,但每一振型下的各层的地震作用还与振型参与系数（反映了本振型在单位质量地震作用中所占的分量）、各层对应的振型向量值（取决于结构质量与刚度的分布）并不是所有层均是第一振型下值大）及本层质量有关.结构的总地震反应（注意是所有质点地震反应的代数和）以低阶振型反应为主,高阶振型反应对结构总地震反应的贡献较小,这一点毋庸置疑,振型各层地震作用具有方向性,总地震反应代数相加,低阶振型与0线交点要少于高阶振型,即同一结构下低阶总地震反应要大于高阶,即使反应谱值小,而各层地震作用则不一定,取决于质量与刚度的分布.
桥梁专业设计技术规定 第八章 桥梁震动及抗震
8 桥梁振动及抗震 8.1结构抗震体系 8.1.1结构应具有合理的地震作用传力途径和明确的计算简图。结构除了具有必要的承载能力以外，还应具有良好的变形能力和耗能能力，以保证结构的延性性能。 8.1.2结构的质量和刚度应均匀分布，避免因质量和刚度突变而造成地震时结构各部分相对变形过大。对于质量和刚度变化较大的部位，应采取有效措施予以加强。 8.1.3结构基础应建造在坚硬的地基上，尽可能避开活断层及地质条件不好的地基。当结构必须建造在软土地基或可能液化的地基上时，应对地基进行处理。 8.1.4上部结构应尽量采取连续的形式。当上部结构与下部结构之间的支座允许上部结构平动时，必须保证支承面宽度并采取相应的限位措施，防止落梁的发生。 8.1.5确定墩柱的截面尺寸时应避免墩柱的轴压比（墩柱所承受的轴向压力与抗压极限承载力之比）过大，以保证墩柱截面的延性性能。 8.1.6对于多跨连续结构，各中墩柱的截面尺寸和高度应使各柱的纵桥向刚度和横桥向刚度基本相同。跨径相差较大时，应考虑上部结构质量对横桥向频率的影响。对于地面高差较大的地形，可通过下挖地面来调整墩柱的高度。 8.1.7对于大跨度桥梁，应结合桥位处的地质条件和地震动特性等具体情况，对各种结构体系进行分析研究，选择抗震性能较好的结构体系。 8.2地震反应计算 8.2.1工程设计项目应按《地震安全性评价管理条例》（国务院令第323号）及各地方相应管理办法，要求业主对相应区域进行地震危险性分析，
并根据地震危险性分析进行结构的地震反应计算。在桥梁建设中尽量避开具有危险性的活动地震断层。活动性地震断层附近桥梁的地震反应计算要特别注意地面位移对结构的影响。按“条例”不需进行地震安全性评价的一般性工程，应按照《中国地震动参数区划图》（GB18306-xx）规定的设防要求进行抗震设防。 8.2.2应根据工程的重要性等级、场地的地质条件和地震烈度、结构的自振特性等情况，按照规范用反应谱方法进行结构的地震反应计算。对于大跨度桥梁，还应进行时程反应分析，并考虑地震动的空间不均匀性。 8.2.3对于地震作用的计算，应按公路桥梁相关规范执行，城市桥梁应根据道路等级和桥梁的重要性，按表8.1进行重要性系数修正。 表8.1 城市桥梁重要性修正系数Ci 考虑地震引起的位移，避免结构因位移过大而导致非强度破坏。 8.2.5对大跨度桥梁进行地震反应计算时，由于高阶振型的影响较大，必须计算足够多的振型。 8.2.6采用减震措施设计时，应结合具体桥型进行动力时程分析。 8.3构件抗震设计和抗震构造措施 8.3.1 应搜集桥位处地震基本烈度、地质构造、地震活动情况、工程地质及水文地质条件，并根据地震基本烈度及桥梁重要性等级采取相应的
热水采暖系统水压图的画法、使用方法等
(1)若欲全部采用直接连接，并保证所有用户不汽化、不倒空、不超压： 由于1、2用户为低温热水采暖，仅考虑不倒空不超压；3、4用户为高温水采暖，需考虑不倒空、不超压、不汽化。首先考虑不倒空、不汽化：若1、2用户满足不倒空，各用户的充水高度(而非楼层高度)再加3～5mH2O富裕量的静水压曲线高度分别为： 19+3=22m、36+3=39m；3、4用户既满足不倒空(3m富裕量)、不汽化(110℃汽化压力4.6m)后的高度分别为10+3+4.6=17.6m、15+3+4.6=22.6m；同时满足四个用户不倒空、不汽化要求的最低高度应取四者的最大值即为39 mH2O。其次考虑验证不超压：若选在39 mH2O位置，对1、2、3、4用户底层散器的承压力分别为39-2=27m、39-6=33m、39-(-7)=46m、39-(-2)=41m，很明显3、4用户高度超过了散热器的承压能力40 mH2O。若选用39m的静水压曲线高度，需 1、2用户直接连接，3、4用户间接连接，间接连接用户较多，增加了基建投资运行费用。 (2)现仅考虑2用户采用间接连接，而1、3、4用户采用直接连，并保证不汽化、不倒空和不 超压的要求：按照前面计算满足不倒空、不汽化的静水压曲线高分别为22m、17.6m、22.6m，三者最大值为22.6m，现取23m静水压曲线；前述己验证1、3、4个用户底层散热器的承 压均不超过40 mH2O。所以选用23m的静水压曲线是合适的。在水压图中平行于横坐标 的纵坐标为23m的静水压曲线便可以画出来。 (3)然后画主干线回水管动水压曲线，从定压点(也是循环水泵入口处)A点23m处开始画，逆着流动方向上升，B点的静水压力应为A点静水压力23m+回水干管的压力损失12m=35 m，即B点的纵坐标为35m即为最远用户4的出口，横坐标为4用户2000对应上去即可；由己知4用户的压力损失为10m，故C点纵坐标为35+10=45m即为4用户的入口处。然后画供水管动水压曲线，C、D两点供水压力损失高差为12m，故D点纵坐标为45m+12 m=57m，该点为供水管的起点即热源的出口；然后画热源的损失，己知热源损失为12m，便可得循环水泵出口处E点的纵坐标为57m+12m=69m，所以E点与A点的纵坐标高差即为循环水泵的扬程：69-23=46m。 (4)对每个用户支线的画法，以3用户H‐I画法为例，在距离热源1400m处向上画直线与动水压线分别相交于H和H’点，H点到I点是逆着流向画，确定I点包括水平方向位移和垂
混凝土简支梁桥桥墩地震内力计算过程
混凝土简支梁桥桥墩地震内力计算过程 、桥梁基本概况： （1）跨径布置：5*20m简支板梁桥； （2）桥面宽度：0.5m （防撞栏）+6.5m （行车道）+0.5m （防撞栏） =7.5m； （3）支承体系：每跨结构一端设置固定支座，一端设置板式橡胶支座； （4）桥面铺装：C40防水混凝土，平均厚度为13cm； （5）材料：主梁为C50混凝土，盖梁、墩柱、防撞栏均为C30混凝土； （6）地震设防：场地地震动加速度峰值为0.1g，地震动反应特征周期为 0.4s,抗震设防类别为B类，抗震设防烈度为7度，场地条件为川类总体 布置图见图1。 U Q U 图 1桥梁立面布置图 、结构尺寸： 上部结构：主梁梁高0.9m，具体尺寸参见图2 a）主梁横断面图
图3柱式墩地震内力计算简图 图2上部结构具体尺寸图 图3桥墩尺寸图 、桥墩地震内力计算过程（不考虑地基变形）： （1）柱式墩地震内力的计算简图如图 3所示: b ）中板断面图 r < r L ：」i ix 丄?」 c ）边板断面图 F 部结构：采用独柱式桥墩，墩高 7.5m ,桥墩直径1.8m ，见图3. a ）平面图 b ）立面图
1 (2) 顺桥向水平地震力的计算公式为： 本算例根据《公路桥梁抗震设计细则》规定属于柱式墩的规则桥梁。其顺 桥向水平地震力可按照6.7.3之规定来计算。具体计算步骤如下： E htp = Shi G t / g ① G t 的确定：G t = G sp ■ G cp ■ G p ； 一跨主梁重量=20 3 6872 2 7960「10000 26.5 = 1936.4kN 桥面铺装重量=°.!3 6.5 20 26 =439.4kN 防撞栏重量=2 4081.21 “10000 20 25 =408.12kN 一孔梁的重力 G sp -1936.4 439.4 408.12 =2783.92kN 盖梁重力 G cp =25 2 6.783 =339.15kN 墩身重力 G p =7.5 3.14 0.92 25 = 476.89kN 因此 =0.16 516 1 =0.21 由此可求得 G t =2783.92 339.15 0.21 476.89= 3223.22kN ② S h1的确定 该值的确定与结构的基本周期相关。本算例桥墩的自振周期计算公式为 ⑴飞为结构在顺桥向或横桥向作用于支座顶面或上部结构质量重心上单 墩身重力换算系数n =0.16 Xf 汉2X 2 2 .二1 +X f X 1 +X 1 +1 f- f- f- 2 2 2 J 由于不考虑地基变形，即 X f =0，X 1可根据静力挠度曲线求得: f- 2 悬臂梁 的静力挠度曲线为：y x 二 2 x x - 3丨 . .. ' 丿，当x=l/2时, 6EI 5 yi 「药。由此可知，X f2詁2?耳。 5l 3 y 2 _ 48EI ； 丨3 1 f- 2
工程结构抗震题目及答案
填空题（每空1分，共20分） 1、地震波包括在地球内部传播的体波和只限于在地球表面传播的面波，其中体波包括纵波（P）波和横（S）波，而面波分为瑞雷波和洛夫波，对建筑物和地表的破坏主要以面波为主。 2、场地类别根据等效剪切波波速和场地覆土层厚度共划分为IV类。3．我国采用按建筑物重要性分类和三水准设防、二阶段设计的基本思想，指导抗震设计规范的确定。其中三水准设防的目标是小震不坏，中震可修和大震不倒4、在用底部剪力法计算多层结构的水平地震作用时，对于T1>1.4T g时，在结构顶部附加ΔF n，其目的是考虑高振型的影响。 5、钢筋混凝土房屋应根据烈度、建筑物的类型和高度采用不同的 抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。 6、地震系数k表示地面运动的最大加速度与重力加速度之比；动力系数 是单质点最大绝对加速度与地面最大加速度的比值。 7、在振型分解反应谱法中，根据统计和地震资料分析，对于各振型所产生的地震作用效应，可近似地采用平方和开平方的组合方法来确定。 名词解释（每小题3分，共15分） 1、地震烈度： 指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。 2、抗震设防烈度： 一个地区作为抗震设防依据的地震烈度，应按国家规定权限审批或颁发的文件（图件）执行。 3、反应谱： 地震动反应谱是指单自由度弹性体系在一定的地震动作用和阻尼比下，最大地震反应与结构自振周期的关系曲线。 4、重力荷载代表值： 结构抗震设计时的基本代表值，是结构自重（永久荷载）和有关可变荷载的组合值之和。 5 强柱弱梁： 结构设计时希望梁先于柱发生破坏，塑性铰先发生在梁端，而不是在柱端。 三简答题（每小题6分，共30分） 1.简述地基液化的概念及其影响因素。 地震时饱和粉土和砂土颗粒在振动结构趋于压密，颗粒间孔隙水压力急剧增加，当其上升至与土颗粒所受正压应力接近或相等时，土颗粒间因摩擦产生的抗剪能力消失，土颗粒像液体一样处于悬浮状态，形成液化现象。其影响因素主要包括土质的地质年代、土的密实度和黏粒含量、土层埋深和地下水位深度、地震烈度和持续时间 2.简述两阶段抗震设计方法。？
桥墩地震作用计算
桥墩地震作用计算 1 桥墩计算简图 梁桥下部结构和上部结构是通过支座相互连接的，当梁桥墩台受到侧向力作用时，如果支座摩阻力未被克服，则上部桥跨结构通过支座对墩台顶部提供一定约束作用。震害表明，在强震作用下，支座均有不同程度破坏，桥跨梁也有较大的纵、横向位移，墩台上部约束作用并不明显。《公路抗震规范》计算桥墩地震作用时，不考虑上部结构对下部结构的约束作用，均按单墩确定计算简图。 （1）实体墩 计算实体墩台地震作用时，可将桥梁墩身沿高度分成若干区段，把每一区段的质量集中于相应重心处，作为一个质点。从计算角度，集中质量个数愈多，计算精度愈高，但计算工作量也愈大。一般认为，墩台高度在50~60m以下，墩身划分为4~8个质点较为合适。对上部结构的梁及桥面，可作为一个集中质量，其作用位置顺桥向取在支座中心处，横桥向取在上部结构重心处。桥面集中质量中不考虑车辆荷载，由于车辆的滚动作用，在纵向不产生地震力；在横向最大地震惯性力也不会超过车辆与桥面之间摩阻力，一般可以忽略。实体墩的计算简图为一多质点体系。 （2）柔性墩 柔性墩所支承的上部结构重量远大于桥墩本身重量，桥墩自身质量约为上部结构的1/5~1/8，它的大部分质量集中于墩顶处，可简化为一单质点体系。 2 桥墩基本振型与基本周期 （1）基本振型 墩台下端嵌固于基础之上，墩身可视为竖向悬臂杆件。在水平地震力作用下，墩身变形由弯曲变形和剪切变形组成，两种变形所占的份额与桥墩高度与截面宽度比值H/B有关。当计算实体桥墩横向变形时，H/B的值较小，应同时考虑弯曲变形和剪切变形影响；当计算纵向变形时，H/B的值较大，弯曲变形占主导作用。 公路桥梁墩身一般不高，质量和刚度沿高度分布均匀，实体墩在确定地震作用时一般只考虑第1振型影响，由于墩身沿横桥向和顺桥向的刚度不同，在计算时应分别采用不同的振型曲线。振型曲线确定之后，可以运用能量法或等效质量法将墩身各区段重量折算到墩顶，换算成单质点体系计算基本周期。但在确定地震作用时，仍将墩身按多质点体系处理，求出每一质点水平地震作用。柔性墩质量主要集中在墩顶，视为单质点体系求得周期，确定振型曲线。《公路抗震规范》给出了实体墩基本振型表达方式，图中G0为上部结构重力，Gi为墩身第i分段集中重力。当H/B>5时（一般为顺桥向），桥墩第1振型，在第i分段重心处的相对水平位移可按下式确定： (1) 当H/B<5时（一般为横桥向），桥墩第1振型在第i分段重心处的相对水平位移为： (2) 式中 Xf——考虑地基变形时，顺桥向作用于支座顶面或横桥向作用于上部结构重量重心上的单位水 平力在一般冲刷线或基础顶面引起的水平位移与支座顶面或上部结构质量重心处的水平 位移之比值；
(整理)地震作用下框架内力和侧移计算.
6 地震作用下框架内力和侧移计算 6.1刚度比计算 刚度比是指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值。为限制结构竖向布置的不规则性，避免结构刚度沿竖向突变，形成薄弱层。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第3.4.2条规定：抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。 根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第3.5.2条规定：对框架结构，楼层与其相邻上层的侧向刚度比计的比值不宜小于0.7，且与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜小于0.8。计算刚度比时，要假设楼板在平面内刚度无限大，即刚性楼板假定。 7.0939.0/1136076/10669082 11 >== = ∑∑mm N mm N D D γ，满足规范要求； ()8.0939.0/113607611360761136076/1066908334 321 2>=++?=++=∑∑∑∑mm N mm N D D D D γ，满 足规范要求。 依据上述计算结果可知：刚度比满足要求，所以无竖向突变，无薄弱层，结构竖向规则，故可不考虑竖向地震作用。将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，框架各层层间侧移刚度∑i D ，见表6-4。 表5-4框架各层层间侧移刚度 楼层 1层 2层 3层 4层 5层 6层 突出屋面层 ∑i D 1066908 1136076 1136076 1136076 1136076 1136076 258396 6.2水平地震作用下的侧移计算 根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）附录C 中第C.0.2条可知：对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构、框架剪力墙结构和剪力墙结构，其基本周期可按公式6-1计算。 T T T μψ7.11= (6-1) 式中:1T ——框架的基本自振周期； T μ——计算结构基本自振周期的结构顶点假想位移，单位为m ； T ψ——基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数。
桥梁抗风与抗震
桥梁抗风与抗震 1.桥梁抗震 1.1桥梁的震害及破坏机理 调查与分析桥梁的震害及其破坏机理是建立正确的抗震设计方法，采取有效抗震措施的科学依据。 国内外学者对桥梁震害的调查研究结果表明，桥梁震害主要表现为： (1)上部结构的破坏：桥梁上部结构本身遭受震害而被毁坏的情形不多，一般都是由于桥梁结构的其他部位的毁坏而引起的。如落梁，一种是由于弹性设计理论采用毛截面刚度，这样就会低估横向地震作用和位移。导致活动节点处所设置的支座长度明显不足以及相邻梁体之间因横向距离不足而引起的相互冲击，造成落梁及相邻结构的撞击破坏；另外一种是由于地基土的作用造成大的地震位移，这种桥梁震害主要发生在建在软土或者可能液化的地基土上的桥梁上。软土通常会使结构的振动反应放大，使得落梁的可能性增加。 (2)支座连接部位的破坏：这中破坏比较常见，由于连接部位的破坏会引起力传递方式的变化，从而对结构其他部位的抗震产生影响，进一步加重震害。这种破坏是抗震设计中最关注的问题之一。 (3)下部结构和基础的破坏：下部结构和基础的严重破坏是引起桥梁倒塌，并在震后难以修复使用的主要原因。除了地基毁坏的情况，桥梁墩台和基础的震害是由于受到较大的水平地震力，瞬时反复振动在相对薄弱的截面产生破坏而引起的，从大量震害实例来看，比较高柔的桥墩多为弯曲破坏，矮粗的桥墩多为剪切型破坏，介于两者之间的为混合型。地基破坏主要表现为砂土液化，地基失效，基础沉降和不均匀沉降破坏及由于其上承载力和稳定性不够，导致地面产生大变形，地层发生水平滑移，下沉，断裂。 (4)桥台沉陷，当地震加速度作用时，由于桥台填土与桥台是不完全固结的，桥台填土的纵向土压力增大，桥梁与桥台之间的冲撞会产生相当大的被动土压力，造成桥台有向桥跨方向移动的趋势。由于桥面的支撑作用，桥台将发生以桥台顶端为支点的竖向旋转，导致基础破坏。如果桥台基础在液化土上，又将引起桥台垂直沉陷，最终导致桥梁破坏。 以上所介绍桥梁的几种破坏形式是相互影响的，不同的地质条件和不同的抗震措施所造成的破坏程度和类型往往是不同的。这就要求我们在桥梁设计中尤其是不规则桥梁和大跨度桥梁，必须从整体分析桥梁的抗震性能。 1.2抗震分析理论
桥墩系梁对抗震计算结果影响
桥墩系梁对抗震计算结果影响探讨[摘要]本文以高速公路桥梁中常见的30m跨径圆柱式简支梁桥为例，通过空间有限元仿真分析，探讨系梁的不同处理方式对抗震计算结果的影响，对完善桥梁抗震计算方法有参考意义。 [关键词]简支梁桥；系梁；抗震计算；有限元； abstract : this paper takes simply supported girder bridge of 30m-span, cylindrical pier as example, which is common in highway design, to investigate theinfluences on earthquake-resistant calculation by different processing mode of surport beamthrough the analyse offea，to perfect the way of calculating earthquake-resistant ability. key words : surport beam, earthquake-resistant calculation, fea 中图分类号：u448.21+8 文献标识码：a 文章编号： 桥梁工程为生命线工程之一，生命线工程的破坏会造成震后救灾工作的巨大困难[1]。这使得桥梁工程的防灾减灾研究不容忽视。汶川地震的警示也对现今桥梁工程设计里的抗震设计范畴提出了 更高的要求——要能够更准确更真实地反映出地震响应情况。 本文以30m跨径圆柱式简支梁桥为研究对象，结合土木工程专用有限元分析软件midas civil 2010[2]，通过比较桥墩系梁在有限元仿真分析中，采用不同处理方式时所得到的结果，从而为完善桥梁抗震计算方法提供参考。
结构抗震课后习题答案
结构抗震课后习题答案
《建筑结构抗震设计》课后习题解答建筑结构抗震设计》第 1 章绪论 1、震级和烈度有什么区别和联系？震级是表示地震大小的一种度量，只跟地震释放能量的多少有关，而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。烈度不仅跟震级有关，同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。一次地震只有一个震级，但不同的地点有不同的烈度。 2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防？规范将建筑物按其用途分为四类：甲类（特殊设防类）、乙类（重点设防类）、丙类（标准设防类）、丁类（适度设防类）。 1 ）标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。 2 ）重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9 度时应按比9 度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3 ）特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9 度时应按比9 度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。 4 ）适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为 6 度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3.怎样理解小震、中震与大震？ 小震就是发生机会较多的地震，50 年年限，被超越概率为63.2%；中震，10%；大震是罕遇的地震，2%。 4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系？ 建筑抗震设计包括三个层次：概念设计、抗震计算、构造措施。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则；抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段；构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。他们是一个不可割裂的整体。
地震作用下结构相应自学报告
地震作用下结构相应自学报告运动方程 反应量 反应时程 反应谱 位移，伪速度与伪加速度反应谱 联合反应谱 反应谱应用－确定结构峰值反应 反应谱与设计反应谱
1.运动方程 图1 地面运动时结构响应示意 如图单自由度结构，在地面运动时质点处于动平衡状态，根据达朗贝尔原理，质点动平衡方程可以表示为： f I+f D+f S=0（1-1） 其中，f I为惯性力，f D为阻尼力，f S为结构给质点的弹性回复力。 在平衡关系的三项中，惯性力取决于质点的绝对加速度，而弹性回复力和阻尼力则分别取决于结构变形和变形速度，即相对变形和相对速度。因此，式（1-1）可表达为： mu t+cu+ku=0（1-2） 其中，上标t的量为绝对坐标系下的量，无上标的量为地面参考系下的量。对于加速度而言，由于地面参考系与绝对加速度没有相对转动，因此有 u t=u+u g（1-3） 其中u g为地面运动的加速度。将式（1-3）代入（1-2）并进行整理，得到一般单自由度线弹性结构在地震激励下的运动方程： u+2ζωn u+ωn2u=?u g（1-4） 2.反应量 对于工程结构在地震中的响应，我们一般关心结构在地震中的内力和变形，而对于一些振动敏感的仪器设备，还会关注该处的绝对加速度。对于给定结构，结构内力和变形取决于相对位移，同时相对速度对结构的阻尼力也起到了绝对作用。因此地震中我们应关注结构的相对量u，u和u以及绝对量u t，u t和u t。
3.反应时程 反应时程是指在一次地震中某个结构的特定物理量随时间变化的情况。在单自由度体系中，由结构的质量、刚度性质和地震动的具体输入，可以通过动力学方法计算出位移随时间的变化规律。另一方面，为了简化计算过程并且不失真实的表达结构的振动情况，使用等效静力法来计算结构的内力，这里引入了伪加速度A的概念，其量纲与加速度u相同，数值上为ωn2u，作用在质点上以为静外力对结构内力进行计算。 A=ωn2u（3-1） 4.反应谱 对于一给定地震动，我们在考察结构在该地震动下的响应时，最关心结构的最大响应，包括最大位移、最大速度和最大加速度，此时结构的最大响应只与结构的固有周期和结构的阻尼比有关。将同一阻尼比的不同周期的结构在该地震动作用下的最大位移、速度和加速度分别画在图表中，即得到该地震动的位移、速度和加速度的反应谱。反应谱的横轴为结构的固有周期，纵轴为地震动引起的结构的最大响应，即最大位移、最大速度或最大加速度，对于一特定阻尼比，一个地震动对应一组反应谱，因此，反应谱反映的是地震动的固有特性。图2直观的表现出了反应谱的含义。 图2 反应谱的直观含义 5.位移，伪速度和伪加速度反应谱
桥梁抗震构造措施
桥梁抗震的构造要求有哪些? 1．对简支梁，连续梁等梁式体系，必须设置阻止梁墩横桥向相对位移的构造，阻止梁的横向位移。 2．对悬臂梁和T型刚构除采取上述措施外，还应采取阻止上部结构与上部结构之间出现横向相对位移的构造措施。 3．对活动支座，均应采取限制其位移、防止其歪斜的措施。 4．对简支梁应采取措施防止地震中落梁，如采用螺栓连接，钢夹板连接，以及将基础置于可液化层一定深度等措施。 5．对于桩式墩和柱式墩，桩(柱)与盖梁，承台联接处的配筋不应少于桩或柱身的最大配筋。 6．对于砖石混凝土墩台，应考虑提高墩台帽与墩台本身以及基础连接处，截面突变处的抗剪强度。 7．桥台胸墙应予加强。在胸墙与梁端部之间，宜填充缓冲材料，如沥青、油毛毡等。 8．砖石、混凝土墩台和拱圈的最低砂浆强度等级应按现行《公路桥涵设计规范》的要求提高一级使用。 9．不论为梁式桥、拱桥尽量避免在不稳定的河岸修建，并应合理布置桥孔，避免将墩台布设于在地震时可能滑动的岸坡上的突变处。 10．大跨径拱桥的主拱圈，宜采用抗扭刚度较大整体性较好的断面型式，如箱形拱，板拱等。当主拱圈采用组合断面时，应加强组合截面的连接强度，对双曲拱桥应加强肋波间的连接。 11．大跨径拱桥不宜采用二铰和三铰拱。当小跨径拱桥采用二铰板拱时，应采取防止落拱构造措施。 12．砖石、混凝土腹拱的拱上建筑，除靠近墩台的腹拱采用三铰或二铰外，其余铰拱宜采用连续结构。 13．拱桥宜尽量减轻拱上建筑的重量。 14．刚性地基烈度为9度时，或非刚性地基烈度为7度时的单孔及连拱桥与端腹孔，均应采取防止落拱构造，包括加长拱座斜面，设置防落牛腿以及将主拱钢筋伸入墩台帽内。 桥梁结构抗震措施 【提要：措施,抗震,结构,桥梁,】 桥梁结构抗震措施 为防止或减轻震害，提高结构抗震能力，对结构构造所作的改善和加强处理，通常称为抗震措施。各国的工程结构抗震规范对此都有明确的规定。对于桥梁结构,这些措施可归纳为:①对结构抗震的薄弱环节在构造上予以加强;②对结构各部加强整体联结;③对梁式桥，要在墩台上设置防止落梁的纵、横向挡块，以及上部结构之间的连接件;④加强桥梁支座的锚固;⑤加强墩台及基础结构的整体性，增强配筋,提高结构的延性;⑥对桥位处的不良土质应采取必要的土层加固措施;⑦须特别重视施工质量，如施工接缝处的强度保证等;⑧在重要的大桥上，必要时需采用减震消能装置，如橡胶垫块，特制的消能支座等。