地震作用下大跨度斜拉桥和引桥间碰撞分析
地震响应的反应谱法与时程分析比较 (1)
发电厂房墙体地震响应的反应谱法与时程分析比较 1问题描述 发电厂房墙体的基本模型如图1所示： 图1 发电厂墙体几何模型 基本要求：依据class 9_10.pdf的最后一页的作业建立ansys模型,考虑两个水平向地震波的共同作用(地震载荷按RG1.60标准谱缩放,谱值如下)，主要计算底部跨中单宽上的剪力与弯矩最大值,及顶部水平位移。要求详细的ansys反应谱法命令流与手算验证过程。以时程法结果进行比较。分析不同阻尼值(0.02,0.05,0.10)的影响。 RG1.60标准谱 (1g=9.81m/s2) (设计地震动值为0.1g) 频率谱值(g) 33 0.1 9 0.261 2.5 0.313 0.25 0.047 与RG1.60标准谱对应的两条人工波见文件rg160x.txt与rg160y.txt 2数值分析框图思路与理论简介 2.1理论简介 该问题主要牵涉到结构动力分析当中的时程分析和谱分析。时程分析是用于确定承受任意随时间变化荷载的结构动力响应的一种方法。谱分析是模态分析的扩展，是用模态分析结果与已知的谱联系起来计算模型的位移和应力的分析技术。 2.2 分析框架： 时程分析：在X和Z两个水平方向地震波作用下，提取底部跨中单宽上的剪力、弯矩值和顶部水平位移，并求出最大响应。 谱分析：先做模态分析，再求谱解，由于X和Z两个方向的单点谱激励，因此需进行两次谱分析，分别记入不同的工况最后组合进行后处理得出结够顶部水平位移、底部单宽上剪力和弯矩的最大响应。 3有限元模型与荷载说明 3.1 有限元模型 考虑结构的几何特性建立有限元模型，首先建立平面几何模型，并将模型进行合理的切割，采用plane42单元，使用映射划分网格的方法生产平面单元（XOY平面）。然后，采用solid45
中国大跨度桥梁现状
桥梁建设的回顾和展望 改革开放以来，我国社会主义现代化建设和各项事业取得了世人瞩目的成就，公路交通的大发展和西部地区的大开发为公路桥梁建设带来了良好的机遇。十年来，我国大跨径桥梁的建设进入了一个最辉煌的时期，在中华大地上建设了一大批结构新颖、技术复杂、设计和施工难度大、现代化品位和科技含量高的大跨径斜拉桥、悬索桥、拱桥、PC连续刚构桥，积累了丰富的桥梁设计和施工经验，我国公路桥梁建设水平已跻身于国际先进行列。现综述大跨径桥梁建设和发展情况。 斜拉桥 斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥有更大的跨越能力。由于拉索的自锚特性而不需要悬索桥那样巨大锚碇，加之斜拉桥有良好的力学性能和经济指标，已成为大跨度桥梁最主要桥型，在跨径200~800m的范围内占据着优势，在跨径800~1100m特大跨径桥梁角逐竞争中，斜拉桥将扮演重要角色。 斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成，选择不同的结构外形和材料可以组合成多彩多姿、新颖别致的各种形式。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢、混凝土的。主梁有混凝土梁、钢箱梁、结合梁、混合式梁。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面，拉索材料有热挤PE防护平行钢丝索、PE 外套防护钢绞线索。 现代斜拉桥可以追溯到1956年瑞典建成的主跨 182.6米斯特伦松德桥。历经半个世纪，斜拉桥技术得到空前发展，世界已建成主跨200米以上的斜拉桥有200余座，其中跨径大于400m有40余座。尤其20世纪90年代以后在世界上建成的著名的斜拉桥有法国诺曼底斜拉桥（主跨856米），南京长江二桥钢箱梁斜拉桥（主跨628米）、福建青州闽江结合梁斜拉桥（主跨605米）、挪威斯卡恩圣特混凝土梁斜拉桥（主跨530米），1999年日本建成的世界最大跨度多多罗大桥（主跨890米），是斜拉桥跨径的一个重大突破，是世界斜拉桥建设史上的一个里程碑。（表一） 表一：
地震作用下边坡稳定性分析方法研究
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/f115963104.html, 地震作用下边坡稳定性分析方法研究 作者：王安富 来源：《科技创新导报》2017年第10期 摘要：地震作用下所引起的滑坡等自然灾害所造成的影响是非常巨大的。因此，该文通 过利用动力有限元时程分析法，对地震作用下边坡中的动力特征进行了分析，并且采用最小平均系数对地震作用下边坡稳定性以及特点，进行了简要的评定，通过利用相应的数据，以此评定工程施工展开的稳定、安全、可行等的性能，避免一些不必要的安全事故发生。另外，通过对某一个计算方式的具体分析，可以充分展现地震作用下边坡稳定性分析中数据的准确性，为其相关行业的发展，提供了重要的数据支持。 关键词：地震边坡稳定性 中图分类号：P642.22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（a）-0091-02 我国是一个多山国家，山地占据我国总面积的2/3，其自然边坡的数量也在逐渐增多，由于地震动性特征以及边坡自身结构相对较为复杂，导致地震作用下边坡稳定性在分析的过程中，存在着一些难点。因此，在地震作用下边坡稳定性分析的过程中，应当利用有效的方式方法，例如：拟静力法、限差分强折减度计算法、滑块分析计算方式、动力有限元时程计算方式等，才能保证地震作用下边坡稳定性分析数据的准确性，为其工程的开展提供重要的参考依据。因此，该文对地震作用下边坡稳定性分析中的一些相关内容，进行了简要的分析和阐述，希望对其相关行业发展，给予一定程度上的帮助。 1 地震作用下边坡稳定性计算 在地震作用下边坡稳定性分析的过程中，应当利用相应的计算方式，提升其数据的准确性，避免在后期使用的过程中，存在着一定程度上的偏差。 1.1 拟静力法 拟静力法是地震作用下边坡稳定性分析中，常见的一种计算方式，主要是对边坡在整个断面采用相一致的自地震系数。同时，在计算的过程中，通过将其地震系数和土体质量相乘，从而得到地震作用下边坡的惯力性，并且按照极限平衡理论中的内容，对抗震安全系数进行相应的计算。但是，在计算的过程中，一定要根据相应的公式展开，其公式为：，公式中的F1为地震作用下边坡稳定性分析中，质点i的水平地震惯力性所代表的数值；ah为水平向设计地震加速所代表的数值；ε为地震作用下边坡稳定性分析的过程中，应当减损的系数分析；GEi为地震作用下边坡稳定性分析过程中，质点上的重力标准取值；αi为地震作用下边坡稳定性分析过程中，质点的动态分布系数；g为地震作用下边坡稳定性分析过程中重力加速度。 1.2 滑块分析计算方式
大跨度【桥梁】地震反应分析时阻尼的取值模板
大跨度桥梁地震反应分析时阻尼的取值 Damping Value for Seismic Response Analysis of Long-span Bridges 贺佰冻 HE Baidong （中铁十二局三公司，山西 太原 841200） 摘 要：简单介绍了目前桥梁抗震中存在的关于阻尼的一些问题以及瑞利阻尼理论。在利用有限元软件ANSYS 对大跨度桥梁进行地震反应分析时，结构阻尼在其中的实现。文章以龙潭河大桥为例，建立了有限元模型，计算分析其动力特性获得桥梁结构的振型和频率，在此基础上求解出了Aplha 和Beta 。 关键词：大跨桥梁；地震反应分析；阻尼；瑞利阻尼 0 前言 桥梁结构的地震反应分析是一个抗震动力学问题。阻尼是结构的一个重要动力特性，也是结构地震反应中最为重要的参数之一。阻尼消耗能量，使振动衰减，对桥梁的安全是有利的。阻尼的大小直接关系到桥梁在动荷载作用下振动的强弱，因此研究桥梁的阻尼规律是提高桥梁动力计算精确度的关键之一。 我国现行的《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）[1] 中关于桥梁的一章适用于跨径不超过150m 的钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥、圬工或钢筋混凝土拱桥的抗震设计，结构的阻尼比取5%。根据美国、俄罗斯及我国的一些地震记录的统计结果，反应谱值大致与阻尼比的平方根成反比，公路钢桥的阻尼比小于5%，斜拉桥、悬索桥结构更为复杂，而且是非均值结构，各部分的能量耗散机理不同，阻尼比的确定更加困难，各国规范也没有给出参考值[2] 。因此，对桥梁进行地震反应分析时，如何更精确地计入阻尼的影响是值得深入探讨研究的课题。本文将以龙潭河大桥为工程背景具体研究地震反应分析中阻尼的取值。 1 瑞利阻尼理论 近百余年来，人们提出了多种阻尼理论来解释结构的阻尼现象，目前被广泛接受的是两种线性阻尼理论，复阻尼理论和粘滞阻尼理论。在桥梁抗震分析中，一般都采用粘滞阻尼理论。在一般桥梁结构的地震反应分析中，可以假定阻尼矩阵具有正交性，阻尼可用阻尼比的形式计入；对于明显非均质结构，阻尼矩阵的正交性假定不再适用，需要建立非比例阻尼矩阵。 采用粘滞阻尼理论，为使阻尼矩阵C 满足正交性，假设： C M α= 或 C K β= （1） 式中，α、β为比例常数。 则有： 2n n α ξω= 或 2 n n βωξ= （2） 瑞利阻尼矩阵假定阻尼矩阵为刚度矩阵和质量矩阵的线性组合。为了考虑由结构非均质性和各部分耗能机理不同而引起的阻尼非均质性，Clough 提出了非比例阻尼理论，该理论认为总阻尼矩阵可由分块的瑞利阻尼矩阵叠加而成。 采用瑞利阻尼假设： C M K αβ=+ （3）
ANSYS地震时程分析
在ANSYS里做地震分析时，需要对结构施加地震惯性荷载，地震惯性力是通过加速度的方式输入进结构的，然后与结构的质量一起形成动力计算时的惯性荷载，下面说一下在ANSYS 里施加地震惯性力的方法。 首先，将三个方向的地震加速度放到一个文本文件里，如accexyz.txt，在这个数据文件里共放三列数据，每列为一个方向的地震加速度值，这里仅给出数据文件中前几行的数据：-0.227109E-02 -0.209046E+00 0.467072E+01 -0.413893E-02 -0.168195E+00 0.261523E+01 -0.574753E-02 -0.157890E+00 0.809014E-01 -0.731227E-02 -0.152996E+00 0.119975E+01 -0.876865E-02 -0.138102E+00 0.130902E+01 -0.101067E-01 -0.131582E+00 0.143611E+00 ....................... 然后，再建一个文本文件用来存放三个方向的地震加速度时间点，如time.txt，在这个数据文件里仅一列数据，对应于加速度数据文件里每一行的时间点，这里给出数据文件中前几行数据： 0.100000E-01 0.200000E-01 0.300000E-01 0.400000E-01 0.500000E-01 0.600000E-01 ....................... 编写如下的命令流文件，并命名为acce.inp *dim,ACCEXYZ,TABLE,2000,3 !01行 *vread,ACCEXYZ(1,1),accexyz,txt,,JIK,3,2000 !02行(3e16.6) !03行 *vread,ACCEXYZ(1,0),time,txt !04行 (e16.6) !05行 ACCEXYZ(0,1)=1 !06行 ACCEXYZ(0,2)=2 !07行，同上 ACCEXYZ(0,3)=3 !08行，同上 finish /SOLU ANTYPE,trans btime=0.01 !定义计算起始时间 etime=15.00 !定义计算结束时间 dtime=0.01 !定义计算时间步长 *DO,itime,btime,etime,dtime time,itime AUTOTS,0 NSUBST,1, , ,1 KBC,1 acel,ACCEXYZ(itime,1),ACCEXYZ(itime,2),ACCEXYZ(itime,3) !施加三个方向的地震加速度SOLVE
大跨度桥梁的抗震分析与地震动输入
文章编号:1671-2579(2001)04-0032-03 大跨度桥梁的抗震分析与地震动输入 陈星烨1,余钱华2 (1.湖南大学,湖南长沙 410082;2.长沙交通学院) 摘 要:文中讨论了大跨度桥梁地震反应的发展与现状;对抗震分析的主要方法进行了 简介,并就存在的问题作了探讨;同时,简述了地震波的输入问题,并提出了笔者的观点;最 后,笔者就使用软件ANSYS应用于桥梁抗震分析谈了体会。 关键词:大跨度桥梁;地震反应;抗震分析;地震波;软件ANSYS Ξ 1 大跨度桥梁地震反应研究的发展与现状 桥梁地震反应研究的目的是为桥梁抗震设计提供科学依据和有效手段。早期主要采用简化静力法,50年代后发展了动力法的反应谱理论,近20年来对大跨度桥梁主要采用时程分析法。 1.1 静力法 早在1899年,日本大房森吉提出静力法的概念。它假设结构物各个部分与地面同步运动。因而可把惯性力视作静力进行抗震计算。 1951年,日本佐野倡导震度法,即根据静力法概念提出以结构的10%的重量作为水平地震荷载。 静力法把地震加速度看作是结构地震破坏的单一因素有极大的局限性,由于静力法抹掉了结构的动力特性,同时也就无法反映地震波的频谱特性对结构动力反应的影响。只有当结构物的基本周期比地面运动卓越周期小很多,从而结构物在振动时变形很小并可被当作刚体时,静力法才能成立。若超出这个范围就不能适用。因此它符合传统的力学模式,但对大跨度桥梁的抗震分析而言,静力法完全不适用。 1.2 反应谱方法 反应谱方法是动力分析的方法之一。目前在中小跨度的桥梁抗震设计中,广泛使用。它用于抗震设计主要包括两个基本的步骤:首先根据强震记录统计用于设计的地震反应谱;其次将结构振动方程进行振型分解,将物理位移用振型广义坐标表示,而广义坐标的最大值由前一步中的设计反应谱求得。最后,反应量的最大值可通过适当的方法将各振型反应最大值组合起来得到。 该方法的优点是一旦设计反应谱确定后,反应谱法的计算工作量主要就集中在振型分解及其反应的组合工作上。用该法做地震响应分析时,须充分重视振型数量的取值。由于大跨度桥梁的自振频率在一个相当宽的频带内密布,而地震波一般都是宽带激励,因此在用反应谱方法做大跨度桥梁的分析时,所取的振型数必须足够,否则极有可能漏掉对局部反应有重大贡献的振型。例如,在安庆斜拉桥的抗震分析时,所取的振型数应为前300阶,一般的作法是先取一定数量的振型试算,然后再增加振型数,进行结果比较,直到前后两次的结果比较接近为止。此外,由于规范给出的反应谱适用于周期小于或等于5s的结构,但大跨度桥梁尤其是大跨度斜拉桥、悬索桥的基本周期一般都超过了5s,因此在用反应谱方法分析大跨度桥梁时,必须研究长周期反应谱,正因如此,现在大跨度桥梁的抗震分析一般采用时程分析法。 反应谱法的最大缺点是原则上只适用于线性结构体系,但结构在强烈地震中一般都要进入非线性状态,弹性反应谱法不能直接使用。为解决这个问题,有两种方法:一种是研究弹塑性反应谱,另一种是在《公路工程抗震设计规范》中通过一个综合影响系数考虑非线性因素。另外,地震反应谱失掉相位信息,经叠加得到的结构反应最大值是一个近似值, 32 中 外 公 路 第21卷 第4期 2001年8月 收稿日期:2001-05-12 作者简介:陈星烨,男,长沙交通学院讲师,湖南大学在读硕士.
大跨度桥梁的抗震设计
1、概述 大跨度桥梁与中等跨径相比，因结构的空间性与复杂性，地震反应比较复杂，高阶振型的影响比较明显。目前大跨度桥梁的抗震设计还没有一个统一标准，国内规范没有对大跨度桥梁进行详细规定，抗震计算比较复杂。本文主要介绍了京津城际某大跨预应力混凝土连续梁墩身、基础部分的抗震计算。根据≤铁路工程抗震设计规范（修订）≥，运用midas有限元程序，采用反应谱分析方法计算地震力，以便为抗震设计提供依据。 本桥桥面系为无碴桥面预应力混凝土连续箱梁，其横截面为单箱单室截面，选取桥跨（40+64+40）m的预应力混凝土连续梁作为计算模型。混凝土采用C50，梁底下缘按二次抛物线变化；采双线圆端型桥墩，3号墩为制动墩，边墩简支梁固定支座设在4号墩。 图1 全桥模型 图2（a）边墩墩身尺寸图2（b）主墩墩身尺寸 2、动态反应分析 （一）有限元模型建立
结构分析的第一步就是建立模型，模型建立的正确与否，简化的模型是否能反映结构真实的受力情况，直接影响计算结果的正确性。本算例运用桥梁有限元计算软件Midas civil 建立全桥动力模型，模型中主梁、桥墩、承台均采用空间梁单元进行模拟，梁墩之间采用刚性连接释放约束模拟，承台底采用一般弹性支承模拟，将地基及桩基础对结构的作用简化成纵横向转动弹簧施加在承台底，平动刚度以刚性考虑。 转动弹簧计算参数列表 表1 转动弹簧计算参数（） 计算模型 图3 计算模型 ㈡抗震验算荷载的选取 连续梁全联质量和桥墩、承台质量通过定义结构自重向X、Y,Z方向转化。边跨简支梁质量，采用施加集中质量单元实现，纵桥向集中施加在4墩墩顶，质量大小为一跨简支梁的质量和二期恒载质量之和；横桥向施加在两边墩墩顶，质量取一跨简支梁的质量和二期恒载质量之和的一半。全梁二期恒载184KN/m。 活载取ZK列车活载进行验算，根据≤铁路工程抗震设计规范（修订）≥要求，对于Ⅰ、Ⅱ 级铁路，应分别按有车、无车进行计算，当桥上有车时，顺桥向不计活载引起的地震力，横桥向只计50%活荷载引起的地震力，作用点在轨顶以上2m处。需要分别对桥梁顺桥向及横桥向进行单独验算。 验算荷载列表 表2 验算荷载（KN）
时程分析中地震波选取浅析
时程分析中地震波选取浅析 通过介绍时程分析法中输入地震波的选择原则、地震动幅值和频率特性等一系列问题，使初学者对输入地震波的选择有初步认识和了解，为以后更深层次的研究打下基础。 标签：时程分析法；地震波选择 1、引言 随着社会、经济和科技的不断发展以及人口数量的迅速膨胀，高层、超高层以及复杂形状的建筑的数量定会快速增长。抗震设计规范规定，对于此类重要、复杂并超过规定高度的建筑，其抗震设计中的地震作用计算都要通过时程分析法进行补充验证。而在时程分析法的计算过程中最重要，最影响地震作用计算结果的莫过于地震波的选取。所以，本文将从地震波选取原则、地震动幅值、频谱特性、持续时间、地震波数量、地震波转动分量等多个方面对地震波的选取进行浅析。 2、地震波的选取原则 时程分析中的地震波如何选取的问题，一直是时程分析法中的一个难点。在选择地震波输入时，要满足两点要求： 1）首先要使选择输入的地震波的某些参数和建筑物所在地的条件相一致。参数主要包括：场地的土壤类别、地震烈度、地震强度参数、卓越周期和反应谱等。 2）其次还要满足地震活动三要素的要求。即频谱特性、地震加速度时程曲线持续时间和幅值，选取的地震波中的这三者，要满足相关规定。相关规定要求：选用数字化的地震波应按照建筑场地类别和设计地震分组进行选取，选用不少于两组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱分析法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。在统计意义上相符是指：其平均地震影响曲线与振型分解反应谱法所用到的地震影响系数曲线相比，在各个周期点上相差不大于20%。弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不应小于阵型分解反应谱法计算结果的65%。多条时程曲线计算结果的结构底部剪力平均值不应小于振型分解反应谱计算结果的80%[1]。 3、地震动幅值 地震动幅值有两种意义，即可以指地震加速度、位移和速度中的任何一种的最大值，又可以指在某种意义下的等代值。在一定程度上，地震波的峰值能够反应并代表地震波的强度，所以，建筑物所在地的设防烈度所要求的多遇地震或罕
地震荷载作用下岩土边坡稳定性分析方法
地震荷载作用下岩土边坡稳定性分析方法 摘要：综合大量文献，回顾了岩土边坡地震稳定性分析方法的研究成果，将各种分析方法大致分为拟静力法，滑块分析法，概率分析法，数值分析方法以及实验法五类，并对这几种方法作简要评述，指出存在的问题并提出未来的发展方向。 关键词：岩土工程，岩土边坡，地震稳定性，进展，分析方法 Seismic Stability Evaluation Method Of Rock-soils Lopes Gao Wei Abstract：Comprehensive many papers, and reviewed the slop earthquake stability analysis of research results, The various analytical methods are classified into pseudo-static method, sliding block analysis method, probabilistic analysis method, numerical analysis method and experimental method, This paper briefly evaluation these method, and points out the several problems and puts forward the development direction of the future. Key Words：Geotechnical engineering, Geotechnical slop, seismic stability, progress, analysis method 引言 中国位于世界两大地震带：环太平洋地震带与欧亚地震带之间，地震断裂带十分发育，是一个地震灾害严重的国家。同时，我国地形地貌复杂的地区，面积大，分布广，高山河谷数量众多，山地面积占国土面积1/4，从而客观上决定了我国有大量的自然边坡。大量的震害调查表明，地震诱发的边坡滑坡是主要的地震灾害类型之一[5]。在山区和丘陵地带，地震诱发的滑坡往往具有分布广、数量多、危害大的特点。例如，2008年5月12日四川发生的里氏8.0级特大地震，诱发了大规模的山体崩塌和滑坡，造成了人畜伤亡、房屋倒塌、堵塞交通，给山区人民生命财产造成了严重损失[6]。
反应谱与时程理论对比
反应谱是在给定的地震加速度作用期间内，单质点体系的最大位移反应、速度反应和加速度反应随质点自振周期变化的曲线。用作计算在地震作用下结构的内力和变形。更直观的定义为：一组具有相同阻尼、不同自振周期的单质点体系，在某一地震动时程作用下的最大反应，为该地震动的反应谱。 反应谱理论考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系，通过反应谱来计算由结构动力特性(自振周期、振型和阻尼)所产生的共振效应，但其计算公式仍保留了早期静 力理论的形式。地震时结构所受的最大水平基底剪力，即总水平地震作用为: FEK= αG 其中α为地震影响系数，即单质点弹性体系在地震时最大反应加速度。另一方面地震影响系数也可视为作用在质点上的地震作用与结构重力荷载代表值之比。 目前，反应谱分析法比较成熟，一些主要国家的抗震规范均将它作为基本设计方法。不过，它主要适合用于规则结构。对于不规则结构以及高层建筑，各国规范多要求采用时程分析法进行补充计算。 地震作用反应谱分析本质上是一种拟动力分析，它首先使用动力法计算质点地震响应，并使用统计的方法形成反应谱曲线，然后使用静力法进行结构分析。但它并不是结构真实的动力响应分析，只是对于结构动力响应最大值进行估算的近似方法，在线弹性范围内，反应谱分析法被认为是高效而且合理的方法。反应谱分为加速度反应谱、速度反应谱和位移反应谱。基于不同周期结构相应峰值的大小，我们可以绘制结构速度及加速度的反应谱曲线。一般情况下，随着周期的延长，位移反应谱为上升曲线，速度反应谱为平直曲线，加速度反应谱为下降曲线，目前结构设计主要依据加速度反应谱。 加速度反应谱在短周期部分为快速上升曲线，并且在结构周期与场地特征周期接近时出现峰值，后面更大范围为逐渐下降阶段。峰值出现的时间与对应的结构周期和场地特征周期有关。一般来说结构自振周期的延长，地震作用将减小。当结构自振周期接近场地特征周期时，地震作用最大。 反应谱分析方法需要先求解一个方向地震作用响应，再基于三个正交方向的分量考虑结构总响应，即基于振型组合求解一个方向的地震响应，再基于方向组合求解结构总响应。 振型组合方法有SRSS法，CQC法。 1.SRSS法 SRSS法是平方和平方根法，这种方法假定所有最大模态值在统计上都是相互独立的，通过求各参与阵型的平方和平方根来进行组合。该法不考虑各振型间的藕联作用，实际上结构模态都是相互关联的，不可避免的存在藕联效应，对那些相邻周期几乎相等的结构，或者不规则结构不适用此法。《抗规》GB50011-2010规定的SRSS法为如下所示：
大跨度桥梁抗震设计方法
大跨度桥梁抗震设计方法 发表时间：2018-05-22T10:44:07.397Z 来源：《基层建设》2018年第6期作者：赵明剑王斌 [导读] 摘要：地震灾害的发生往往造成房屋倒塌、道路中断、桥梁破坏、人员伤亡等严重破坏，产生的次生破坏造成的经济损失更是巨大。 潍坊市市政工程设计研究院有限公司山东省潍坊市 261061 摘要：地震灾害的发生往往造成房屋倒塌、道路中断、桥梁破坏、人员伤亡等严重破坏，产生的次生破坏造成的经济损失更是巨大。以目前科技水平而言，地震尚无准确预测和控制手段；而地震的发生又是不可避免的，而我国又处于世界上两个最活跃的地震带上，因此在大垮度桥梁结构设计中研究抗震分析对地震灾害的预防是有十分重要的意义。本文主要对大跨度桥梁抗震设计方法进行了总结，着重于工程的实际可操作性和细节的处理。 关键词：大跨度；桥梁抗震；设计方法 抗震设计在大跨度桥梁建设过程中是非常重要的一个环节，抗震设计的合理与否对桥梁的整体抗震性能有着决定的作用。所以，在抗震设计过程中，要善于总结相关经验，分析各种震害特点，不断加深对地震机理的认识和研究，结合建设桥梁的实际功能特点，努力探究大跨度桥梁的抗震设计方法，并应用桥梁抗震加固技术，进一步提高桥梁的抗震性能，以减轻或避免震害。 1大跨度桥梁抗震设计状况 与中等跨度桥梁相比，大跨度桥梁的地震反应相对比较复杂，所以其抗震设计的难度也不断增大。例如高阶振型的影响较大，同时还要对多点激振、行波效应等进行充分的考虑。对于大跨度桥梁的抗震设计，具有一定的复杂性、系统性和综合性。大跨度桥梁的反应存在多变性，因此，导致抗震设计也是多样性。在当前的桥梁设计规范和规定中，很多内容是针对中等桥梁制定的，而对于大跨度桥梁的抗震方面，尚属于发展的前期阶段，很多问题需要得到全面、积极的解决。JTJ004-89《公路工程抗震设计规范》规定地震烈度7度以上地区的新建桥梁都必须设计抗震设防，在桥梁抗震设计中普遍采用“小震不坏、中震可修、大震不倒”的分类设防原则。 2在地震中桥梁较易产生破坏的位置及其原因 2.1上部结构的震害 桥梁的上部结构在地震中出现损坏是比较常见的损坏主要有三种类型：分别是碰撞损坏、移位损坏和自身损坏。由于上部结构承受自身重力荷载和使用荷载，设计时按照弹性设计，在抗震设计中通常也设计为较强的环节。因此地震中上部结构基本上可以保持弹性。上部结构由于自身强度不足引起的破坏仅仅是局部的。就一般而言，上部结构的损伤引起桥梁倒塌的可能性不大。与主梁破坏相比之下，上部结构中支座破坏却是较为常见。上部结构的地震惯性力主要是通过支座传递到下部结构上，当支座传递的荷载超过支座的设计强度时就有可能产生支座破坏，即地震过程中，桥梁支座将承受很大的剪力和变形，当剪力超锚栓的强度后，描栓破坏，或者支座变位超过活动支座的允许值，使得桥梁倾斜或者支座错位。支座一旦发生破坏，梁体无约束活动节点处的位移极有可能超出支座长度范围，发生落梁破坏或者由于支座失效后，主梁横向震动时，抗震挡块设置不甚合理没能够有效的防止落梁发生。 2.2地基 地基土（如饱和粉细纱和饱和粘沙土）的地震液化影响，同样加大了地震位移的影响，进而放大了结构的振动反应，使落梁的可能性增大。当采用排架桩基础时，则使桩基的承载力降低，从而造成与地震反应无关的过大的竖向和横向位移，而简支梁桥对此尤为明显。另外，由于地基软弱，地震时当部分地基液化失效后引起了结构物的整体倾斜，下沉等严重变形，进而导致结构物的破坏，震害较重。 2.3墩柱破坏 墩柱是桥梁抗侧向力的主要构件，因此墩柱的破坏是最普遍的。墩柱破坏的主要表现形式有：弯曲强度不足、弯曲延性不足、纵筋搭接区的抗弯能力以及剪切强度不足等。墩柱的破坏往往引起一系列的连锁反应，如落梁、整个结构的倒塌等。而落梁对墩台侧壁的撞击又对下部结构造成新的破坏。 3大跨度桥梁的抗震设计方法 大跨度桥梁的抗震设计，具有实践性的要求，严格按照桥梁周围的环境及自身需求，规划抗震的方案。分析大跨度桥梁的抗震设计，如下： 3.1概念设计 大跨度桥梁工程中，涉及到锚固、索结构等多项技术，先要规划出大跨度桥梁的抗震设计，再安排抗震加固措施。概念设计在大跨度抗震中，有利于提高结构抗震的水平，决定了桥梁抗震的水平。概念设计与抗震计算，同属于大跨度桥梁抗震设计中的措施，而概念设计，起到关键性的作用，其可根据大跨度桥梁各部分的关系，设计出抗震的措施，促使桥梁抗震具有可实施的特性，而且概念设计还能评估大跨度桥梁对地震的评估能力，致力于设计出优质的抗震结构，设计人员可以根据概念设计，灵活的更改抗震设计的方式，促使抗震设计更加符合大跨度桥梁的实际情况。 3.2延性抗震设计 首先，结构延性定义：表示结构从屈服到破坏的后期变形能力，是结构能量耗散能力的主要度量。 其次，延性抗震设计的分类：a）上部、基础弹性，墩柱延性设计；b）墩柱、基础弹性，上部结构延性（钢桥）；c）墩柱、基础、上部结构弹性，支座弹缩性――减隔震设计（在后节中介绍） 最后，墩柱结构构造措施：墩柱潜在塑性铰区域内加密箍筋的配置：a）加密区的长度：弯曲方向截面宽度的1.0倍，超过最大弯矩80%的范围；b）加密箍筋的最大间距：10cm或6ds或b/4；c）箍筋的直径不应小于：10mm；d）螺旋式箍筋的接头必须采用对接，矩形箍筋应有135度的弯钩，并深入核心混凝土之内6cm以上；e）加密区箍筋肢距：25cm；f）墩柱的纵筋应尽可能延伸至盖梁或承台的另一侧面，塑性铰加密区域的箍筋应该延续到盖梁和承台内，延伸到盖梁和承台的距离不应小于墩柱长边尺寸的1/2，并不小于50cm。 3.3桥梁减、隔震设计 减、隔震技术是简便、经济、先进的工程抗震手段。减、隔震装置是通过增大结构主要振型的周期使其落在地震能量较少的范围内或增大结构的能量耗散能力来达到减小结构地震反应的目的。在进行抗震设计时，要根据结构特点和场地地震波的频率特性，通过选用合适的减隔震装置、相应参数以及设置方案，合理分配结构的受力和变形。一方面，应将重点放在提高吸收能量能力从而增大阻尼和分散地震
框架结构地震响应时程分析的计算模型
框架结构地震响应时程分析的计算模型 摘要：在结构进行地震响应时程分析时，必须首先确定结构的计算模型，以便确立结构的层间刚度。在地震作用下，结构计算模型是结构进行地震响应时分析的主体，由几何模型和物理模型两部分组成。其中几何模型反映了结构计算模型的几何构成，物理模型反映了材料或构件的力学性能。目前在工程上常用的计算模型主要有层间模型、杆系模型和杆系—层间模型。本文针对这三种模型进行全面的分析，并对它们的优缺点展开论述。 1前言 在求解结构在地震作用下的运动方程时，必须要计算结构的刚度矩阵[k]，而要计算结构的刚度矩阵[k]，就得确定结构的计算模型。因此，确定结构的计算模型是结构进行动力分析时必不可少的内容。对于多层框架结构，目前应用最广泛的模型是层间模型、杆系模型和杆系—层间模型。 2 层间模型 层间模型是在假定建筑各层楼板在其自身平面内刚度无穷大，水平地震作用下同层各竖向位移相同，以及建筑结构刚度中心和质量中心相重合，水平地震作用下没有绕竖轴扭转发生的基础上建立起来的。在这种模型中，将结构视为一根竖向杆，结构的质量集中于各楼层处，如图1（a）所示。 (a) (b) (c) (d) 图1 层间模型 （a）层间模型一般形式；（b）层间剪切模型；（c）层间弯曲模型；(d) 层间弯剪模型计算时，层间模型取各层为基本计算单元，采用层恢复力模型来表示地震作用过程中层刚度随层剪力的变化关系，而不考虑弹塑性阶段层刚度沿层高的变化。其几何模型相当于串联质点模型，物理模型的重要参数是层间刚度及其非线性变化规律。根据结构形式、构造特点以及结构侧向变形情况不同，层间模型又分为层间剪切模型、层间弯曲模型及层间弯剪模型，如图1（b）—（d）所示。其中，层间弯曲模型主要用于结构侧向变形以弯曲为主的剪力墙结构中。 而在进行框架结构动力分析时，常用的层间模型是层间剪切模型和层间弯剪模型。当框架横梁与柱的线刚度之比较大时，即“强梁弱住”型框架结构，在振动过程中各楼层始终保持水平，结构的变形表现为层间的错动，其侧向变形主要是层间剪切变形，那么应该采用层间剪切模型。 当框架梁对柱的约束相对较弱时，如一些高层框架，即“强柱弱梁”型结构，其侧向变形包含有层间弯曲和剪切两种成分，层间剪切模型已不能完全反映其变形特点，那么应该采用层间弯剪模型。 层间模型的优点在于自由度数较少，动力方程逐步积分所耗时也较少，但方法比较粗糙，计算精度较差，无法求出结构各杆件的时程反应，也不能确定结构各杆单元的内力和变形。因此，在工程实践中，层间模型主要是用于确定结构的层间剪力和层间侧移，以校核结构在地震作用下层间剪力是否超过层间极限承载力和检验结构在地震作用下的薄弱层位置。 3 杆系模型 杆系模型是较为精确的计算模型，它是在假定楼板在其自身平面内为绝对刚性的基础上建立起来的。这种模型将整个框架结构的梁柱构件离散为杆元，以结构的各杆件作为基本计算单元，将结构的质量集中于框架的各个节点，如图2所示。
某大跨预应力混凝土连续梁桥地震力计算
某大跨预应力混凝土连续梁桥地震力计算 论文作者：肖登平 摘要：介绍某大跨预应力混凝土连续梁桥地震力计算情况，根据≤铁路工程抗震设计规范（修订）≥，运用midas有限元程序，采用反应谱分析方法计算地震力，以便为大跨预应力混凝土连续梁墩身、基础部分抗震设计提供依据。 关键词：京津城际大跨预应力混凝土连续梁反应谱分析地震力 1、概述 大跨度桥梁与中等跨径相比，因结构的空间性与复杂性，地震反应比较复杂，高阶振型的影响比较明显。目前大跨度桥梁的抗震设计还没有一个统一标准，国内规范没有对大跨度桥梁进行详细规定，抗震计算比较复杂。本文主要介绍了京津城际某大跨预应力混凝土连续梁墩身、基础部分的抗震计算。根据≤铁路工程抗震设计规范（修订）≥，运用midas有限元程序，采用反应谱分析方法计算地震力，以便为抗震设计提供依据。 本桥桥面系为无碴桥面预应力混凝土连续箱梁，其横截面为单箱单室截面，选取桥跨（40+64+40）m的预应力混凝土连续梁作为计算模型。混凝土采用C50，梁底下缘按二次抛物线变化；采双线圆端型桥墩，3号墩为制动墩，边墩简支梁固定支座设在4号墩。 图1 全桥模型
图2（a）边墩墩身尺寸图2（b）主墩墩身尺寸 2、动态反应分析 （一）有限元模型建立 结构分析的第一步就是建立模型，模型建立的正确与否，简化的模型是否能反映结构真实的受力情况，直接影响计算结果的正确性。本算例运用桥梁有限元计算软件Midas civil 建立全桥动力模型，模型中主梁、桥墩、承台均采用空间梁单元进行模拟，梁墩之间采用刚性连接释放约束模拟，承台底采用一般弹性支承模拟，将地基及桩基础对结构的作用简化成纵横向转动弹簧施加在承台底，平动刚度以刚性考虑。 转动弹簧计算参数列表 表1 转动弹簧计算参数（） 计算模型
地震动作用下滑坡稳定性分析
地震动作用下滑坡稳定性分析 李忠生 (长安大学地质工程与测量工程学院,西安 710054) 摘要:应用地震危险性分析理论和地震动人工合成技术,给出Newmark 法中所需的地震动时程。通过滑坡实例计算,得出了坡体中地震动峰值加速度与深度存在负指数关系;坡体对地震动放大倍数与坡体厚度近似呈线性关系。通过对Ne 2 wmark 法中不同地震动时程作用位置的计算对比,发现使用地面地震动时程得到的结果虽有些偏于安全,但基本是合理 的。 关键词:地震动;滑坡;安全系数;Newmark 法;时程 中图分类号:P642122 文献标识码:A 文章编号:100023665(2004)022******* 收稿日期:2003206223;修订日期:20032102 10 作者简介:李忠生(19642),男,博士后,主要从事物探及地质灾 害研究工作。 E 2mail :lizhsh @https://www.wendangku.net/doc/f115963104.html, 常用的边坡稳定性拟静力法计算中,将地震作用力看作是一个恒定静力荷载施加于斜坡体上,其大小与坡体所处地区的地震烈度有关。而据中国地震烈度表(G B ΠT 17742-1999),在同一个烈度区内地震动峰值加速度变化范围很大,最大相差近一倍。早在1965年,Newmark 提出了用有限滑动位移代替安全系数的思路,并据此提出了计算滑动位移的方法,称为New 2 mark 法[1] ,其室内模型实验及野外实例证实了New 2mark 法是相当精确的 [2,3] 。就Newmark 分析法中如何 确定地震动加速度时程的问题,前人尝试了许多方法[4,5],但这些方法未考虑场地附近地震构造环境影响及具体场地对地震动的反应情况。本文以陕西宝鸡李家窑滑坡为实例,尝试应用地震危险性分析的方法,在充分考虑场地周围潜在震源区的性质、地震动的衰减关系、地震动的卓越周期变化(地震谱)以及场地岩土体本身对地震动的反应等诸多复杂因素的基础上,给出具体场地的地震动时程,进而对滑坡稳定性进行分析。 1 滑坡体的地震反应 李家窑滑坡是宝鸡市渭河北岸滑坡群的一部分, 为一古滑坡,不稳定坡体紧临宝鸡市区繁华的中山路和长青路。据统计,滑坡威胁总人口约10万人,危及 建筑总面积达18168×104m 2 。滑坡体东西宽近600m ,南北长约700m (图1),沿滑坡体轴线其滑体剖面形态 见图 2 [6] 。 图1 滑坡区平面示意图 Fig.1 The sketch m ap of sliding area 1— 钻孔号孔深(m );2—搜集钻孔号 孔深(m ) ;3—剖面线 111 峰值加速度与土层深度的关系 我们选定地震动场地反应场点在钻孔ZK 4处。 根据滑体的几何形态,可近似认为该处符合一维土层反应模型。利用地震危险性分析和地震动人工合成技 术理论[7] ,对滑体进行一维土层反应计算,得到滑坡体内各深度处地震动峰值加速度和时程。 根据钻孔资料,所选剖面处土层比较均一。在近地表以1～215m 的厚度为1层划分,15m 以下按5m 的等厚度划分,共划分为23层。各层剪切波速、容重、剪切
大跨度桥梁设计的论文
大跨度桥梁设计的论文 一、非线性地震反应分析 大跨度桥梁结构的非线性可分为材料非线性(又可称为物理非线性或弹塑性)和几何非线性两种，一般情况下结构的几何非线性可通过考虑所谓的P-△效应来进行在结构非线性地震反应分析的计算理论研究方面，备受关注的是结构的弹塑性分析，这不仅是因为相对于几何非线性而言，结构的弹塑性性能对于结构的抗震性能影响较大，而且更由于问题的复杂性。所以国内外众多学者针对后者开展了大量的研究工作。在大跨度公路桥梁弹塑性地震反应分析的力学模型中，根据各种构件的工作状态，将结构简化为杆系结构是合理的，同时对计算而言也是非常经济的。若按构件所处的空间位置可把力学模型分为平面模型和空间模型两种。若按模型中所采用的单元应力水平的种类来分，又可分为微观模型(采用应力空间)和宏观模型(采用内力空间)两种。由于微观模型要求将结构划分为足够小的单元，尽管很有效但所需的计算量较大，只适用较小规模的结构或构件的非线性分析，因此在实际工作中应用的范围比较有限，所以这里仅按前一种分类方法来加以讨论。 在结构弹塑性地震反应分析中，构件恢复力模型的确定是基本的步骤而构件的恢复力关系又集中反映在滞回特性曲线上，基本指标有曲线形状、骨架曲线及其特征参数、强度、刚度及其退化规律、滞回耗能机制、延性和等效滞回阻尼系数等。国内外在这方面已进行了大量的试验研究并取得了相应的研究成果。在平面模型中，根据所采用的塑性铰类型可把它分为集中塑性铰模型和分布塑性铰模型两大类。在集中塑性铰模型中，有代表性的一种是Clough等于1965年提出的双分量单元模型，该单元模型采用两根平行杆来模拟构件，其中一根用来表示具有屈服特性的弹塑性杆，另一根用来表示完全弹性杆，非弹性变形集中于杆件两端的集中塑性铰处，该模型的最大不足是不能考虑构件刚度退化。另一种有代表性的是1969年Giber-son提出的单分量模型，它克服了Clough双分量模型的不足，同时只用两个杆端塑性转角来刻划杆件的弹塑性性能，而杆件两端的弹塑性参数又是相互独立的，因此应用起来较为简便。其缺点是基本假设中有地震过程中反弯点不能移动的限制，所以对一些与基本假设不甚相符的特殊情况其使用的合理性就受到了限制。 二、多点激振效应 通常桥梁结构的地震反应分析是假定所有桥墩墩底的地震运动是一致的。而实际上，由于地震机制、地震渡的传播特征、地形地质构造的不同，使得入射地震在空间和时间上均是变化的。即使其他条件完全相同，由于地面上的各点到震源的距离不同，它们接收到的地震波必然存在着时间差(相位差)，由此导致地表的非同步振动。这一点已被地震观测结果所证实。因此，多点地震输入是更合理的地震输入模式。特别是大跨度桥梁结构，当地震波的波长小于相邻桥墩的跨度时，入射到各墩的地震波的相位是不同的，由于在桥长范围内各墩下的基础类型和周围的场地条件可能有很大的差别，因此入射到各墩的地震波的波形也可能是不同的。有关实际震害表明，入射地震波的相位差可增大桥跨落梁的危险性。所以就地震波传播过程中的多点激振效应进行研究是有很大的'实际意义的。
ANSYS时程分析 考虑地震作用的建筑物加速度瞬态分析
!【算例】考虑地震作用的建筑物加速度瞬态分析 C*** 采用等效实体单元进行建筑物的地震加速度瞬态分析 c*** 进行中央电视台新址主楼的等效几何建模*** begin *** FINISH /CLEAR c*** 设置参数 L=150 ! 底座长度 W=150 ! 底座宽度 H=235 ! 整个建筑的高度 PI=3.1415926 A=PI*6/180 ! 内倾角 L_HL=L/2 ! 底座长度的1/2，作为角点坐标 T_HL=L/2-TAN(A)*H ! 顶部长度的1/2，作为焦点的坐标 LO_H=40 ! 底座的高度 TO_H=75 ! 顶部悬空部分的高度 WW=40 ! “腿”部的宽度 /PREP7 /TITLE, EX 9.2(12) by Zeng P, Lei L P, Fang G ET,1,SOLID45 ! 定义单元和材料参数 MP,EX,1,1e10 ! 由于采用了的简化实体模型，材料参数也进行了等效 MP,PRXY,1,0.23 MP,DENS,1,1e3 MP,DAMP,1,0.05 !几何建模 K,,-L_HL,-L_HL, ! 定义8个角点 K,,L_HL,-L_HL, K,,L_HL,L_HL, K,,-L_HL,L_HL, K,,-T_HL,-T_HL,H, K,,T_HL,-T_HL,H, K,,T_HL,T_HL,H, K,,-T_HL,T_HL,H, V,1,2,3,4,5,6,7,8 ! 根据8个角点生成方锥体V1 VGEN,2,1, , ,WW,WW,LO_H,, ! V2 (THE COPY OF V1) VGEN,2,1, , ,-WW,-WW,-LO_H,, ! V3 (THE COPY OF V1) VSBV,1,2 ! V4 (V4=V1-V2) 切掉一个角 VSBV,4,3 ! NEW_V1 (NEW_V1=V4-V3) 切掉另一个角 c*** 为了实现六面体网格划分，需要对实体进行分块处理 CSKP,11,0,14,34,10,1,1, ! 通过3个点建立局部坐标系 WPCSYS,-1,11 ! 基于局部坐标系建立新的工作面（workplane）VSBW,ALL ! 用当前的工作面剖分实体 CSKP,12,0,18,30,34,1,1, ! 以下的命令流与前三条的作用相同 WPCSYS,-1,12 $VSBW,ALL $CSKP,13,0,27,26,25,1,1,