连续梁反应谱分析及建模注意事项,你需要知道的都在这里

   日期:2024-09-16     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:271    
核心提示:1)双线性支座特性值选取:3)高阻尼橡胶支座性能表11)瑞丽阻尼中阻尼比的取值:阻尼计算方法规范建议采用瑞丽阻尼,质量和刚度因子即为瑞丽阻尼。

1.连续梁反应谱分析

1. 项目概况

该桥跨度为两段3x32m跨度,上部结构为连续箱梁。

下部结构采用矩形墩与桩基相连的墩座基础,墩交接处设置盖梁。

该桥抗震相关控制指标为:

地震区划特征周期为0.4s,场地类别为Ⅱ类,抗震设防烈度为7度(0.1g)。

2. 建模考虑

1)支撑模拟:非约束方向刚度设置为0。

2)桩基模拟:

“m法”计算刚度的公式如下:

桩土侧向刚度(kN/m)=动土比系数m(kN/m4)×埋深(m)×桩计算宽度(m)×单位高度(m)

3)在荷载转换为质量时,以自重形式定义的荷载无法转换。自重荷载定义中给出的自重系数在转换为质量时不起作用。程序仅使用材料中的密度数据来计算质量。

3. 分析结果说明

纵向反应谱内力结果

横向反应谱内力结果(连接墩内力?)

4. 后期处理注意事项

1)由于曼德本构混凝土抗压强度为圆柱体抗压强度,因此需将规范中的混凝土立方体强度乘以相应的修正系数。由于下部结构多采用C30或C40混凝土,因此实际计算时可采用0.9的换算系数(参考桥牌俱乐部2021年第一季度)。

2) 本例仅需对桥墩进行E1效应下的强度验算,由于E2效应远大于E1效应,因此支座仅需对E2地震作用下的相关内容进行验算。

3)如果模型中有施工阶段的定义,修改桥墩刚度需要定义边界组,并在施工阶段激活相应的边界组。

如果多个桥墩的刚度折减系数不同,则需要对这些桥墩的截面分别进行定义(即使截面配筋相同)

4)E2墩台进入屈服状态的判断标准:

5)E2桥墩的强度采用材料标准值,与城市桥梁的强度标准值有所不同。

6)位移延性系数可按本规范附录D计算,或取6.0(城市桥梁建议取3)。

7)对于双柱墩或框架墩,需输入多个以空格隔开的墩顶节点号,程序根据本规范6.7.6(能力保护构件)计算设计时赋予支座的水平力设定值(多个侧向支座时取平均值)。

5. 侧向剪力和允许位移的推覆解

1) 在相互作用类型中,“无”要求用户定义弯矩与曲率之间的非线性关系。“PM”通过屈服面确定弯矩与曲率之间的非线性关系,“PMM”通过三轴屈服球确定非线性关系。“PMM”尚不适用于混凝土结构。此处选择“PM”。

2)剪力设计值

2. 不规则桥梁的时间过程分析

1. 项目概况

钢结构阻尼比取值_钢结构阻尼器_钢结构阻尼比是什么意思

主梁跨度布置为81+142+81m钢结构阻尼比取值,下部结构采用双肢薄壁墩,墩高23m,双薄壁截面中心距6.2m。基础采用带帽基础的桩基础。

该桥抗震相关控制指标为:地震区划特征周期0.4s、场地类别Ⅱ、抗震设防烈度8度(0.3g)。

2. 建模考虑

1)悬臂建模助手无法准确模拟截面的分布,需要根据实际结构重新分配单元截面(PSC建模助手)。

2)动力分析模型不需要详细模拟分段浇筑的施工过程,只需要定义几个关键的施工阶段——最大悬臂状态、体系转换等几个阶段,这些关键阶段影响着桥梁最终成桥后墩顶的轴力。

3)钢束形体生成器可将dwg格式的钢束模板直接导入程序中,模拟钢束的目的是为了考虑次反力对中墩轴力的影响。

4)定义时变荷载工况时,可以延续上一个荷载工况。可以选择时变荷载工况(TH),也可以考虑静荷载工况(ST)和施工阶段荷载工况(CS)。目前,大多数情况下,不需要延续时变静荷载。

5)时程分析结果可能不收敛。通过将最大迭代次数设置为较大的值,可以观察程序在运行过程中是否在某一步重复迭代而不跳转到下一步。

6)地震波具有方向性,安全评估或拟合波多为单向地震波,可以理解为“合力方向”,“合力”不能同时在两个方向输入。

7)公路抗震规范第6.2.5条规定,曲线桥梁地震反应分析角可按沿桥梁两端墩柱连线方向和垂直于连线的水平方向进行多向地震输入,确定最不利输入方向。

8)设计谱与合成地震波转换谱的比较。

每点击一次“生成加速度”,都会生成一个新的地震波,选择拟合较好的地震波导出即可,这里不能重复,所以要及时导出。

为了验证相应的地震波谱,可以同时输出反应谱数据。

在线弹性范围内,两种效应应该非常接近。

9)地震波反应谱关键周期谱值观测

10)瑞利阻尼二阶频率法:

可以取计算方向一阶振型的频率和对结构振动贡献最大的振型的频率。(很多人采用参与质量较大的振型)。

11)骨架铰链作用类型的选择:

一般情况下,对于PMM铰链,只需定义Fx方向的铰链特征值,My、Mz方向的铰链与Fx方向的铰链相关,因此无需定义。但滞回模型只能为随动硬化模型,随动硬化滞回模型适用于金属材料,但会高估混凝土材料的能量耗散能力。

12)刚度折减系数α1和α2的取值:

通过M-φ曲线进行估算钢结构阻尼比取值,可取初始屈服、屈服、极限三个性能点。需要注意的是α1和α2的含义,α1和α2的斜率,刚度之间的比值,当计算出的α2为负值时,可以取很小的值。

13)屈服面特征值的获取方法:

程序根据截面形状及配筋情况自动计算,如需修改,需在定义铰特性时进行修改。

3. 时间进程分析的后处理

1)反应谱法与线性时程结果对比,阻尼参数值修正:

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2)确定屈服状态:

该模型采用改进的Takeda三重滞回曲线,因此将非弹性铰链状态分为三种状态,即线弹性状态、第一次屈服状态、第二次屈服状态。

对于三重骨架铰链,第一次屈服状态为开裂状态,第二次屈服状态为屈服状态。

3)提取最不利剪切力:

屈服矩是根据非弹性铰链状态的表格结果得出的。

通过时程分析提取内力,得到该单元对应的最不利剪力值。

4)桥墩塑性转动承载力计算

转角与塑性铰长度有关,有限元分析一般以曲率作为输出结果,按照标准公式校核桥墩的塑性转角承载力存在较大难度。

回归验证的本质是规范中给出的验证标准是取极限曲率与屈服曲率之差的一半作为验证标准。

无论控制桥墩角度还是曲率,本质都是对桥墩延性性能的验证。

5)提取时程曲率相关结果Dmax为单元在地震作用下的最大曲率;D2为加载过程中的屈服曲率;

3. 隔震桥梁反应谱分析

1. 项目概况

上部结构为预应力混凝土连续箱梁,下部结构为单柱矩形墩。

基础采用桩基础,与平台基础相连。

墩台支座全部为圆形高阻尼橡胶支座,左、右侧墩台支座为矩形LNR滑动橡胶支座。地震区划特征周期为0.35s,场地类别为Ⅱ类,抗震设防烈度为7度(0.15g)。

2. 建模考虑

1)双线性支撑特征值选取:

2)降低桥墩截面刚度

3 反应谱分析迭代过程

1)采用反应谱迭代的前提条件:

2)迭代过程

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3)迭代过程中支座位移值

4)反应谱修正方法

4. 后期处理

1)隔震支座效应计算:

设置隔震支座的桥梁墩底内力与未设置隔震支座的桥梁墩底内力。非隔震桥梁采用盆式支座固定支座。

2)桥墩强度校核

3)隔震支座验证

4. 隔震桥梁时程分析

1. 项目概况

上部结构:简支至连续小箱梁桥;

该桥下部结构采用桩柱式墩;

桥墩采用高阻尼橡胶支座;

支座部位采用聚四氟乙烯滑板轴承;

位于8度区域,场地类别Ⅱ,基本地震动峰值加速度0.3g;

2. 建模考虑

3)高阻尼橡胶支座性能表

4)模型剖面简化

主梁跨中整体截面

5) 截面类型可以选择为“任意截面”,避免在选择“设计截面”时需要输入设计数据。

6) 如果选择对盖梁截面进行PM曲线验证,则必须选择“数据库/用户”部分。

7)上部结构建模:

主梁单元CAD图形以多条线段形式绘制,线段划分点为截面变化位置及支撑位置。

在CAD中,将各截面的线段划分成不同的图层,这样导入后Civil程序就能自动将主梁按照图层划分成不同的结构组,双击结构组选择对应单元即可赋值截面值。

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8)下部结构建模:

下图为CAD绘制的外形图,在支撑位置画出辅助线,盖梁需在墩顶,支撑位置分段画成折线。

8)0、4号平台采用相同的滑动支座,1、2、3号墩均采用同一类型的高阻尼橡胶支座,但应分别制定连接总特征值,主要考虑不同墩台在迭代有效刚度时可能取值不同。

9) 简支结构转连续结构必须模拟施工阶段,否则桥墩内力差别较大。

10)有效支撑刚度迭代求解:

通过时程结果图:一般连接查看支座的最大剪力及对应位移,计算有效刚度

修改支撑的有效刚度

重新计算基频并修改瑞利阻尼参数

3. 后期处理

5 自锚式悬索桥时程分析

1. 项目概况

桥梁跨度布置:(65+125+300+125+65)m;

主缆升高60m(矢跨比1/5)

钢箱梁主体结构高3.5m,采用扁平钢箱梁结构,两侧设有风嘴。

桥塔为C50混凝土,塔高101.475m,截面为矩形空心。

该桥位于7度区域,场地类别Ⅱ,基本地震峰值加速度为0.15g。

2. 建模考虑

1)建造主塔及辅墩:

绘制主塔轴线(需区分上下塔柱)、上下梁轴线、塔基轴线、桥塔基座轴线。各轴线需单独图层存放。

手动构建辅助墩模型。

2)通过建模助手获取主缆及吊杆的初始状态

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集中力汇总表(kN,m)

均匀力计算表(kN,m)

3)将辅助生成模型修改为实际模型

4)施加精确平衡分析的边界条件和载荷:

更新垂直点组时无需添加具体内容。因为修改边界后会重复平衡分析,主缆线型也会改变。可以查看更新后垂直点的坐标变化值,如果值较大,则返回建模辅助分析,在定义垂直坐标时提前考虑,重新进行分析。

5)施工阶段分析:

查看独立模型位移结果 查看累积模型位移结果 修正塔高、梁长

6)应用非线性边界并调整模型(1)应用仅压缩风荷载轴承:组件:Fx,滞后模型:滑移模型>仅滑移双线压缩。

7) 设置小变形初始单元内力表

小位移表中的内力是进行索单元特征值分析和时程分析时需要用到的,这样才能利用修正后的刚度进行线性计算。勾选此选项后,程序自动保存最后施工阶段的内力,以便进行类似“Ernst 修正”的处理。

8)加装索鞍及加固施工阶段

将主缆鞍座位置与主塔合并的目的是为了模拟实际结构中存在的防滑移装置,静力分析时释放水平约束的目的是为了求解最优状态。

确定最佳状态后,需要根据实际施工过程对电缆鞍座进行分阶段推拉,最终到达安装位置,在使用阶段,电缆鞍座必须满足防滑脱状态。

9)地震波输入

地震安全评价报告中提供的地震波单位多为gal,但程序中要求输入g这个无量纲系数,0.01m/s2为1gal,9.806m/s2为1g,980gal=1g。

10)瑞丽阻尼高阶振型计算方法:高阶振型的获取方法目前尚无明确定论,理论上可以利用反应谱计算,考虑n阶振型后,计算控制值达到最大值的90%。

11)瑞丽阻尼中阻尼比的取值:阻尼计算方法规范建议采用瑞丽阻尼,质量和刚度系数为瑞丽阻尼。阻尼比与材料、结构形式、施工工艺等密切相关。规范结合现有经验明确规定悬索桥计算阻尼比不得大于0.02。本次计算以0.02为基准值。

3. 后期处理

 
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