1、1 北京MIDAS 2 一、橋梁構造、材料概況一、橋梁構造、材料概況 橋梁形式：橋梁形式：三跨混凝土懸臂梁 橋梁長度：橋梁長度：L = 30+50+30 = 110.0 m，其中中跨為掛孔結 構，掛孔梁為普通鋼筋混凝土梁，梁長16m ，墩為鋼筋混 凝土雙柱橋墩，墩高15m 預應力布置形式：預應力布置形式：T構部分配置頂板預應力，邊跨配置底 板預應力 跨中箱梁截面跨中箱梁截面 墩頂箱梁截面墩頂箱梁截面 3 一、橋梁構造、材料概況一、橋梁構造、材料概況 4 材料材料 混凝土混凝土 主梁采用JTG04（RC）規范的C50混凝土 橋墩采用JTG04（RC）規范的C40混凝土 鋼材鋼材 采用JTG04（

2、S）規范，在數據庫中選Strand1860 荷載荷載 恒荷載恒荷載 自重，在程序中按自重輸入，由程序自動計算 一、橋梁構造、材料概況一、橋梁構造、材料概況 5 預應力預應力 鋼束(15.2 mm31) 截面面積: Au = 4340 mm2 孔道直徑: 130 mm 鋼筋松弛系數(開),選擇JTG04和0.3(低松弛) 超張拉(開) 預應力鋼筋抗拉強度標準值(fpk):1860N/mm2 預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數 管道每米局部偏差對摩擦的影響系數:1.5e-006(1/mm) 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值: 開始點:6mm 結束點:6mm 張拉力:抗拉強度標準值的75%，張拉控制應力13

3、95MPa 一、橋梁構造、材料概況一、橋梁構造、材料概況 6 該橋位于某7度區二級公路上，水平向基本地震加速度值 。按中國地震動反應譜特征周期區劃圖查的場地特征 周期為：。經現場勘察測得場地土質和剪切波速如下： 二、橋梁場地概況二、橋梁場地概況 7 三、基本參數確定三、基本參數確定 1 1、判別橋梁類型：、判別橋梁類型： 二級公路大橋，故該橋為B類橋梁。 8 2 2、確定構造措施設防烈度：、確定構造措施設防烈度： 在7度區，按8度構造措施設防 三、基本參數確定三、基本參數確定 9 3 3、確定土層平均剪切波速：、確定土層平均剪切波速： 土層平均剪切波速為： 四、場地類別確定四、場地類別確定 1

4、0 4 4、確定工程場地覆蓋層厚度：、確定工程場地覆蓋層厚度： 按此條規范確認為：。 四、場地類別確定四、場地類別確定 11 5 5、確定場地類別：、確定場地類別： 查得場地類別為類場地 四、場地類別確定四、場地類別確定 12 6 6、根據土質判斷是否需要抗液化措施：、根據土質判斷是否需要抗液化措施： 判別地基不液化，不需 進行抗液化措施。 五、液化判別五、液化判別 13 E2地震作用下抗震分析難點 14 7 7、確定橋梁類型：、確定橋梁類型： 確定為規則橋梁 15 8 8、確定分析方法：、確定分析方法： 采用NTH法。 16 1、設計加速度時程的確定（選用實錄波） 17 設計加速度時程的確定

5、設計加速度時程的確定 一、選用實錄地震波并進行適當調整； a.midas Civil中提供了近40種實錄地震波 b.用戶定義 c.導入 二、人工地震波； a、相關部門提供的人工地震波； b、clan和Sacks在1974年提出的用三角級數 疊加來模擬地震動加速度； 地震波的來源地震波的來源 本例中主要講解如何選擇實錄地震波。 18 地震波的三要素地震波的三要素 地震動三要素：頻譜特性、有效峰值 和持續時間。 設計加速度時程的確定設計加速度時程的確定 19 按反應譜面積 控制 先計算EPA、EPV，據 此計算 并比較 實錄地震波 持時 峰值 是 否 否 是 是 是 否 與設計反應譜結果 比較 ,

6、 雙指 標控制 1 T g T 選用 是 否 g T 20 一、幅值的調整一、幅值的調整 一般用加速度幅值調整 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 地震動幅值包括加速度、速度和位移的 峰值、最大值或者某種意義上的有效值。 加速度峰值PGA、速度峰值PGV和位移峰 值PGD是地面運動強烈程度最直觀的描述 參數。加速度峰值是最早提出來的、也 是最直觀的地震動幅值定義。 幅值的種類幅值的種類 21 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 因為峰值參數并非描述地震動的最理想參數，由 高頻成分所確定的個別尖銳峰值對結構的影響并 不十分顯著，

7、所以美國ATC-30樣本規范所采用的 是有效峰值加速度EPA，對有效峰值加速度EPA的 求法參見MIDAS/Civil 2006橋梁抗震設計功能 說明 ，而我國規范及工程實際運用其實都是采 用峰值加速度PGA（雖然建筑抗震設計規范的 條文說明中專門提到了有效峰值加速度，但概念 其實就是峰值加速度PGA)。 美國采用有效加速度峰值EPA，而我國而我國 實際采用的是加速度峰值實際采用的是加速度峰值PGAPGA 一、幅值的調整一、幅值的調整 有效加速度峰值有效加速度峰值 22 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 以設計加速度反應譜最大值Smax除以放大系數 （約）得

8、到。 一、幅值的調整一、幅值的調整 設計加速度峰值設計加速度峰值PGAPGA的求法的求法 ACCC ACCCS PGA dsi dsi 25.2 25.2 25.2 max E1地震時程分析所用地震加速度時程曲線的最大值： 2 1 /6321.09.80.15110.43smACCCPGA dsi E2地震時程分析所用地震加速度時程曲線的最大值： 2 2 /911.19.80.15113 .1smACCCPGA dsi 對于本例：對于本例： 23 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 一、幅值的調整一、幅值的調整 調整加速度曲線調整加速度曲線 maxmax /)

9、()(AAtata 式中： 、 分別是調整后的加速度曲線和峰值； 、 分別是原記錄的加速度曲線和峰值； )(t a max A )(tamax A 24 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 本例選擇程序自帶實錄地震波： 1940, El Centro Site, 270 Deg進行調整 一、幅值的調整一、幅值的調整 25 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 打開工具地震波數據生成器Generate Earthquake Response Spectra 選擇程序自帶實錄地震波： 1940, El Centro Site, 27

10、0 Deg 加速度峰值PGA調整系數 一、幅值的調整一、幅值的調整 5464.0 3569.0 911.1 3569.0 gg PGA 26 二、確定實錄波的特征周期二、確定實錄波的特征周期 g T 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 因為擬相對速度反應譜PSV和擬絕對加速度的 反應譜PSA之間有近似關系： 則可得到特征周期 ： 其中： 為有效峰值加速度， 為有效峰 值速度。 PSVwPSA PSVwPSA EPA EPV w Tg2 1 2 EPAEPV 對選定的實錄地震波，首先求EPV、EPA 27 在MIDAS程序中提供將地震波轉換為各種長周期譜的功 能

11、（工具地震波數據生成器，生成后保存為SGS文 件），用戶可以利用保存的SGS文件（文本格式文件） 根據上面所述方法計算EPV、EPA 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） a、 1978年美國ATC-3規范中的定義求EPA、 EPV（頻段固定）； b、 1990年中國地震烈度區劃圖求EPA、 EPV（頻段不固定）； 詳細過程參見資料MIDAS/Civil 2006橋梁 抗震設計功能說明 二、確定實錄波的特征周期二、確定實錄波的特征周期 g T 1、確定EPV、EPA 28 1、幅值調整為 2、阻尼比輸入 3、輸入長周期到10秒 4、勾選X坐標對數化在 設計加速度

12、時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） g T二、確定實錄波的特征周期二、確定實錄波的特征周期 2、求EPA 29 1、幅值調整為 2、阻尼比輸入 3、輸入長周期到10秒 4、勾選X坐標對數化在 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） g T 二、確定實錄波的特征周期二、確定實錄波的特征周期 3、求EPV 30 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 采用1978年美國ATC-3規范中的定義求EPA、 EPV（頻段固定）； 二、確定實錄波的特征周期二、確定實錄波的特征周期 g T smEPV/327. 0 2 /9

13、6. 3smEPA s EPA EPV w T g 519.0 96.3 327.0 22 1 2 31 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 該橋址場地特征周期為，與實錄波特征周期 比較接近，故是錄波的特征周期符合要求。 三、比較實錄波的特征周期與橋址特征周期三、比較實錄波的特征周期與橋址特征周期 32 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 雙指標選波采用兩個頻段控制：一是對地震 記錄加速度反應譜值在 平臺段的均值 進行控制，要求所選地震記錄加速度譜在該 段的均值與設計反應譜相差不超過10-20%； 二是對結構基本周期T1附近

14、段加速度反應譜均值進行控制，要求與設計 反應譜相差不超過10-20%。 四、雙指標控制四、雙指標控制 g T，1 . 0 2211 TTTT， 33 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 四、雙指標控制四、雙指標控制 34 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 經比較：用系數調整了峰值的1940, El Centro Site, 270 Deg實錄波生成的長周期 加速度反應譜符合E2設計加速度反應譜的雙 指標控制。 四、雙指標控制四、雙指標控制 35 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 五、持時五

15、、持時 持續時間的概念不是指地震波數據中總的時 間長度。持時Td的定義可分為兩大類，一類 是以地震動幅值的絕對值來定義的絕對持時， 即指地震地面加速度值大于某值的時間總和， 即絕對值 的時間總和，k常取為；另一類為 以相對值定義的相對持時，即最先與最后一 個之間的時段長度，k一般取。不論實際的 強震記錄還是人工模擬波形，一般持續時間 取結構基本周期的510倍。 36 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 六、與設計反應譜計算結果比較六、與設計反應譜計算結果比較 公路橋梁抗震設計細則： 建筑抗震設計規范GB50011_2001條文說明： 對橋梁結構，也可采用基底剪

16、力結果比較 37 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 六、與設計反應譜基底剪力比較六、與設計反應譜基底剪力比較 設計反應譜基底剪力： 38 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 六、與設計反應譜基底剪力比較六、與設計反應譜基底剪力比較 時程基底正向剪力最大值： 39 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 六、與設計反應譜基底剪力比較六、與設計反應譜基底剪力比較 時程基底負向剪力最大值： 40 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 六、與設計反應譜基底剪力比較六、與設

17、計反應譜基底剪力比較 某墩柱時程基底剪力： 41 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 七、最終確定所選波是否符合條件七、最終確定所選波是否符合條件 根據以上各方面的控制比較，說明程序提供 的1940, El Centro Site, 270 Deg實錄波經 用系數調整了峰值后適合作為本橋E2地震作 用下的設計加速度時程。 42 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 八、用戶導入其它地震波或自定義地震波八、用戶導入其它地震波或自定義地震波 fn.thd. * UNIT,M,KN *TYPE,ACCEL *DATA *SGSw *T

18、ITLE, Earthquake Record *TITLE, *X-AXIS, Time (sec) *Y-AXIS, Ground Accel. (g) *UNIT&TYPE, GRAV, ACCEL *FLAGS, 0, 0 *DATA *ENDDATA 43 設計加速度時程的確定（選用實錄波）設計加速度時程的確定（選用實錄波） 九、按以上原則繼續選波九、按以上原則繼續選波 最終選擇出符合條件的多條實錄地震波 44 2、時程分析中恒載效應的考慮 45 時程分析中恒載效應的考慮時程分析中恒載效應的考慮 一、時程分析中考慮恒載效應的必須性一、時程分析中考慮恒載效應的必須性 根據在橋梁動力分析

19、時，一般取成橋階段分 析，此時自重恒載已經對結構變形，內力產 生了影響。在動力分析時，必須考慮自重恒 載的初始效應。 46 時程分析中恒載效應的考慮時程分析中恒載效應的考慮 二、二、CivilCivil時程分析中考慮恒載效應時程分析中考慮恒載效應 在midas Civil中，做時程分 析時通過“程度荷載工況 加載順序”對話框考慮恒載 效應，當前時程荷載工況可 在前次荷載工況（可以是時 程荷載、靜力荷載、最后一 個施工階段荷載、初始內力 狀態）作用下的位移、速度、 加速度、內力狀態下繼續分 析。詳細參見MIDAS/Civil 2006 橋梁抗震設計功能說明 47 二、二、CivilCivil時程分析中考慮恒載效應時程分析中考慮恒載效應 考慮恒載效應考慮恒載效應 非線性振型疊加法：接續非線性振型疊加法非線性振型疊加法：接續非線性振型疊加法 靜力法靜