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：本文在一座实桥抗震分析的基础上，介绍了采用Midas Civil 2012程序，按反应谱法进行常规桥梁抗震分析的方法和步骤。全文未过多进行理论研讨，以详述操作步骤为主，以方便业内同行参考应用。
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，桥长126.8m，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。
本桥墩高4.2米，设计柱径1.3米，桩径1.6米。桥台为1.6米桩基接盖梁。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，地震动峰值加速度0.40g，对应基本烈度9度，地震动反应谱特征周期0.45s，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。
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。
本桥墩高与柱径的比值为3.2，接近规范矮墩的限值2.5，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
4.1 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。质量方向选择“X、Y、Z”(将荷载转换成3个方向上的质量)；勾选“梁单元荷载”，重力加速度采用默认值9.806m/s2，选择定义好的“上部结构自重”荷载工况，组合值系数取“1”，点“添加”即完成转换。
将结构自重转换为质量：下部结构的自重不需另行输入，可在“结构>结构类型”对话框中完成转换。质量控制参数选择“集中质量”，并勾选“将自重转换成质量”选项，质量方向选择“转换为X,Y,Z”。
4.2 输入反应谱函数
“荷载>地震作用>反应谱函数”，点“添加”，进入反应谱函数定义界面，点“设计反应谱”，进入设计反应谱自动生成界面，输入具体参数后即可自动生成设计反应谱。对于本桥，选择中国规范“China(JTG/T
B02-01-2008)”,桥梁类型C，特征周期0.45，场地类别Ⅱ，设防烈度9(0.40g)，计算阶段选“E2”（本桥以E2弹性状态控制设计，故可以跳过E1阶段），阻尼比暂输为0.03和0.05的平均值0.04。竖向加速度反应谱可选可不选，因为本桥对竖向地震效应不敏感，故不考虑竖向地震作用。结构最大周期采用程序默认的6s即可（常规桥梁都不会超出），放大系数默认为1。
4.3 定义特征值分析方法
“分析>特征值”或“荷载>地震作用>反应谱荷载工况>特征值分析控制”，均可打开“特征值分析控制”面板。采用反应谱分析方法时，建议选择“多重Ritz向量法”，该方法考虑了空间荷载分布状态及动力贡献，可以避免引入那些不可能激起的振型，又可以防止漏掉可能激起的振型，计算效率极高。
选择多重Ritz向量法时，要求输入初始荷载向量（Ritz向量），本桥考虑“地面加速度X”、“地面加速度Y”和“地面加速度Z”三个初始工况，每个初始工况各考虑20个初始向量，则全桥共60个初始向量。
4.4 输入反应谱荷载工况
本桥设置两个反应谱荷载工况，工况名称可分别命名为“顺桥向”和“横桥向”（对竖向地震敏感的桥梁还需考虑竖向）。荷载作用方向均为“X-Y”平面；顺桥向工况的作用角度为0o，横桥向为90o；系数均取默认值1；谱数据内插采用默认的“对数”方式；并勾选前面设置好的谱函数。
模态组合控制方式建议选“CQC”法；不用勾选“考虑振型正负号”（荷载组合时再考虑）；全选振型形状中的所有振型(一个Ritz向量对应一个振型)，振型系数均采用默认值1。
本桥上部结构贝雷钢桥的阻尼比为0.03，下部结构钢筋混凝土的阻尼比为0.05，全桥不统一，这种情况只能采用应变能因子法计算并修改阻尼比，操作步骤：勾选“适用阻尼计算方法”和“修改阻尼比”，以便重新定义阻尼比。阻尼计算方法设置为“应变能因子”，则程序会根据各构件单元采用的材料数据中指定的阻尼比计算各模态的阻尼比，并用其调整反应谱函数再进行反应谱分析。
至此，前处理过程全部结束，按“F5”快捷键或“运行分析”按扭，程序即可开始运行结构分析。
5 多振型反应谱方法抗震分析后处理
5.1 查看振型与频率
依次点选“结果>振型>周期与振型”，即可进入树形菜单中的模态面板，在这里可以查看到每个自振模态（即振型）的详细结果及结构变形情况。在振型分析结果中，没必要去关心每个振型的具体状况，只需查看以下几个关键数据即可：
各计算方向上的质量参与累计百分比：单击模态类型“自振模态”后的弹出按扭，即可打开特征值模态列表，找到“振型参与质量”部分，可以查看到最后一阶振型时各计算方向上振型参与质量的累计百分比。当该值小于90%时，即认为计算的振型数量不够，不满足规范要求，须增加相应方向上的初始向量数后重新计算。本桥第60阶振型时，X方向达99.97%，Y方向达99.08%，满足规范要求。
结构竖向基频：同样在特征值模态列表中，在“振型方向因子”部分，找到第一次满足Z向方向因子高于其它两个方向的某一模态，即可认为该模态为Z向第一振型，再回到表格顶端的“特征值分析”部分，查到该模态号对应的结构自振频率即为结构竖向基频，可用之准确计算汽车冲击系数。本桥模态16时，Z方向质量参与因子为100%，第一次超过其它两个方向，对应的结构基频为5.14Hz，计算出的汽车冲击系数为0.27。
5.2 荷载组合
“结果>荷载组合>混凝土设计>自动生成”，首先选择规范，因本桥采用JTG/T B02-01-2008进行抗震分析，故荷载组合时应相应选择“JTG D60-04”桥规；施工阶段荷载工况选择“ST+CS”，“ST”为静力工况，“CS”为施工阶段荷载工况；荷载组合类型可选项有：承载能力极限状态设计、正常使用极限状态设计和弹性阶段截面应力计算，可根据各桥具体需验算的项目灵活选择。本桥仅作E2弹性阶段墩柱、桩基的强度验算，故只需选择承载能力极限状态设计所需的“基本组合”和“偶然组合”，具体荷载组合方式及说明如表2所示。
5.3
由于将支座模拟为弹性连接，故支座反力需在弹性连接结果表格中查看。本桥2#墩4个支座共承受水平地震力503.3KN，0#台4个支座共承受水平地震力931.6KN，可作为墩梁间限位装置设计的依据。
5.4 构件抗震验算
Midas Civil可以进行抗震验算的构件类型有：桥墩、桥台、基础、盖梁、橡胶支座、活动盆式支座、固定盆式支座、主拱8种，包含了桥梁抗震设计所有常规构件验算项目，其中，桥墩的验算是桥梁抗震设计的主要内容。按抗震规范的要求，桩基、盖梁及墩柱的抗剪按能力保护构件设计，墩柱按延性构件设计；根据本桥的实际情况，E2地震作用下，结构仍处弹性状态，按弹性构件设计；墩柱、盖梁、桩基及支座均按E2地震作用效应与永久作用效应组合和正常运营状态下荷载组合两种工况，按现行公路桥涵设计规范相关规定验算其强度。
以下即以墩台桩柱强度验算为例说明抗震构件验算的步骤及注意事项：点击“设计”菜单，进入构件设计模块，首先选择好设计规范，因为是进行公路桥梁抗震验算，所以在“RC设计”区选择“JTG/T B02-01-2008”规范。点击“RC设计”，弹出下拉菜单，依次进行各项设置。
“RC设计参数/材料”：地震作用选项有：“E1”、“E2地震作用(弹性)”和“E2地震作用(弹塑性)”，根据本桥实际情况，选择“E2地震作用(弹性)”，即以E2地震作用代替E1地震作用按规范进行结构强度验算，计算公式与非抗震结构是一样的，仅仅是荷载不同。桥梁抗震验算内容仅勾选“桥墩强度”，其它选项如“桥台强度”、“基础强度”、“盖梁强度”等均不选。继续在“材料性能参数”选项卡中设置好混凝土及钢筋材料性能参数之后即完成本项内容设置。
“RC设计截面配筋”：在此设置好柱的截面配筋（梁的截面配筋应在截面特性中输入）。需特别注意的是，进行抗震设计的盖梁截面必须是“设计截面”中的截面，其他构件截面必须是“数据库/用户”中的截面，别的截面类型程序一概不支持。
“特征>弹塑性材料”：在设置构件类型之前建议先定义好桥墩构件采用的钢筋及混凝土材料的本构关系。首先定义HRB400钢筋的本构关系，材料类型为“钢材”，滞后模型选常用的“双折线模型”，f y=400N/mm2，E1=200000 N/mm2，E2/E1=0.001（取一个很小的值，意指材料屈服后强度基本保持不变）。再定义无约束混凝土和约束混凝土的本构关系，材料类型选“混凝土”，滞后模型采用美国“Mander模型”，导入钢筋材料和截面数据之后，程序即自动计算相关参数。因美国规范中混凝土抗压强度采用的是圆柱体试块强度，我国采用的是立方体，所以需将混凝土标准抗压强度乘上0.85的系数后填入，如C35的标准抗压强度为35MPa，换算成圆柱体强度后为29.75MPa。本桥墩柱采用的是C35砼，桩基采用的是C30砼，所以分别定义了“C35无约束”、“C30无约束”
和“C35约束-圆形截面”、“C30约束-圆形截面”四个混凝土本构关系备用。因为Mander模型只是基于圆形和矩形两种截面类型通过大量试验得出来的，程序也只能自动计算这两种截面的Mander模型参数，对于其它截面类型，则需用户输入相关参数，限于篇幅，对此不作深入论述。
“特征>弯矩曲率”：打开弯矩-曲率曲线生成工具，选择相应的截面，导入钢筋数据，把之前定义好的钢筋、无约束混凝土和约束混凝土的本构关系对应连接好，再填入构件所承受的恒载轴力（P），点“计算”、“添加”，程序即为我们保存一条“P-M-ф”曲线。因为每个要验算的桥墩构件P值都不同，所以应该为每个桥墩构件定义一条“P-M-ф”曲线，本桥共定义了“0#台桩基”、“1#墩墩柱”、“1#墩桩基”、“2#墩墩柱”和“2#墩桩基”5条“P-M-ф”曲线，每条曲线中的P值都可以在结构分析结果中查找到，应准确填写，注意此处的P值是指恒载产生的轴力，不包括其它荷载。
“钢筋砼抗震设计构件类型”：抗震验算是分构件类型分别验算的，故有此项定义。本桥除1、2#墩柱定义为桥墩构件外，1、2#桥墩桩基和0#桥台桩基也定义为桥墩，因为它们的计算方法是一样的。定义每种构件需设置的参数也是不一样的，例如“桥墩”构件需设置墩高、是否双柱墩或排架墩（不勾选为独柱墩，无盖梁的多柱墩应选独柱墩模式）、塑性铰区域、包含的单元号、需要输出详细验算过程的杆端号等。由于是分构件验算，每个构件所选单元在几何构造上必需是连续的，否则程序会提示错误。另外，桥墩构件由于可能出现塑性变形，还需连接相应的“P-M-ф”曲线（仅在进行E2弹塑性验算时会用到，但由于E1、E2弹性、E2弹塑性三个验算项目采用的是统一界面，尽管进行E1和E2弹性验算时程序实际不需要调取“P-M-ф”曲线，程序还是要求输入，否则无法成功设置桥墩构件）。
“设计>共同参数>自由长度/计算长度系数”：桥墩为偏心受压构件，故需要为其指定自由长度和计算长度系数。墩柱的自由长度为盖梁顶到柱底的长度，本桥为4.2m；桩基的自由长度一般取盖梁顶到土中最大弯矩处的长度，本桥桥台桩基取4.5m，桥墩桩基取9m。本桥墩台盖梁顶均设置磨擦型活动支座，对墩、台的约束较小，故可看作下端固结，上端自由，计算长度系数均取2.0。
至此，后处理过程中应输入的数据全部完成，运行“设计>RC设计>运行RC设计>抗震设计”，即完成抗震设计运算，在“设计>RC设计>桥墩抗震验算结果”中可查看各类验算结果，运行“设计>RC设计>输出RC设计计算书”即自动生成所有构件的抗震设计计算书。
本桥桥墩抗震验算结果显示，墩柱、桩基强度均满足要求，桩基土中弯矩最大截面控制桥墩设计，柱底截面强度富余较多，验证了塑性铰容易下移至土中最大弯矩截面的推测。设计可进一步优化，适当减小柱径，使塑性铰位置回归柱底截面，按E2弹塑性状态重新进行抗震分析及构件验算，或可达至更理想的经济性能。
6 结语
抗震分析由于涉及结构动力学、各类非线性问题等，计算工作量大、技术较复杂。但借助程序，将繁杂的分析计算过程交由计算机完成，设计者仅需在前处理阶段定义好地震荷载、正确选用计算分析方法即可完成结构分析，后处理阶段分构件分别进行验算或是手算，均可方便地完成。
本文所述梁式桥、独柱墩、矮墩均为抗震设计最简单状况，以此为基础，进一步利用Pushover工具求解多柱墩横桥向最大允许位移，则可进行多柱墩E2弹塑性分析和能力保护构件验算，将应用范围扩展至各类常规桥梁计。继而利用选波工具、边界非线性及纤维/骨架模型，则可进行抗震时程分析，用于特殊桥梁抗震设计。同反应谱抗震分析一样，上述内容借助程序均可方便地完成，限于篇幅，本文不再展开论述。
参考文献
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[2] Midas公司.程序说明及相关视频（老朱陪您学Civil之桥梁抗震）[Z].2012
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
MATLAB程序精确法求解反应谱-2008-04-06（本文程序仅供参考，请勿直接抄袭）2010/01/21 09:52 . 1. 反应谱的概念 反应谱是在1932年由引入的，它是用来描述地面运动及其对结构的效应的一种实用工具。现在，反应谱作为地震工程的核心概念，提供了一种方便的手段概括所有可能的线性单自由度体系对地面运动的某个特定分量的峰值反应。它还提供了一种实用的方法，将结构动力学的知识应用于结构的设计以及建筑规范中侧向力条文的制定。 某个反应量的峰值作为体系的固有振动周期Tn,（或者循环频率fn）那样的相关参数的函数图形，称为该反应量的反应谱。每一个这样的图形针对的是有一个具有固定阻尼比的单自由度体系，多个具有不同阻尼比的这类图形联合起来就能覆盖实际结构中遇到的阻尼值范围。 2. 反应谱的计算 反应谱数值计算方法 计算反应谱的方法有很多，又卷积计算法，傅立叶变换法，线性加速度法，中点加速度法，精确法等。 精确法 本文中采用精确法做计算，该方法是和于1969年提出的，此法的出发点是把地面运动的加速度记录相邻点间的值用分段线性差值表示，从而获得地面运动的连续表达式。基于方程本身基础上进行，得到的结果全部采用精确的分析方法，没有任何的舍入误差，也不会产生任何的截断误差，所谓精确法就是指在这个意义上式精确的而然。正因为这种方法不会引起数值计算的误差，所以它有较高的精度，只要进行较少的运算就可以达到采用其他方法需要较多次运算才能达到的精度。由于在博客上的文章发表后，陆续有问参考文献的邮件，因此将参考文献版放上来供pdfsohu“大家学习、参考，请勿用于商业目的。下载链接见强震观测与分析原理（精确法求解）地震动的谱分析入门%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 反应谱精确法程序Begin With %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% clear % ***********读入地震记录*********** fid = fopen(''); [Accelerate,count] = fscanf(fid,'%g'); %count 读入的记录的量 Accelerate=*Accelerate'; %单位统一为m和s time=0::(count-1)*; %单位s % ***********精确法计算各反应*********** 初始化各储存向量%． Displace=zeros(1,count); %相对位移 Velocity=zeros(1,count); %相对速度 AbsAcce=zeros(1,count); %绝对加速度 % ***********A,B矩阵*********** DampA=[0,,]; %三个阻尼比 TA=::6; %TA=::6; %结构周期 Dt=; %地震记录的步长 %记录计算得到的反应，MDis为某阻尼时最大相对位移，MVel为某阻尼 %时最大相对速度，MAcc某阻尼时最大绝对加速度，用于画图 MDis=zeros(3,length(TA));
%本程序采用振型分解反应谱法计算框架结构水平地震力 %采用KN.M单位 %运行本程序之前请运行CYGD1.M和CYGD2.M求解框架水平侧移刚度%本程序未考虑扭转耦联振动，只能用于平面框架计算。求解所有振型。%结构地震影响系数按高规3.3.8选取 %地震作用和作用效应按高规3.3.10计算 clear %清理WORKSPACE k0=[263770 %各层框架侧移刚度 263770 263770 263770 123582]; m0=[1.904 %各层质量，重力荷载代表值/g 2.677 2.677 2.677 2.677]*1.0e 3./9.8; n1= 0.21712; %单榀框架地震力分配系数 Tg=0.35; %特征周期(按规范选取) s=0.05; %阻尼比(按规范选取) r=0.9; %衰减系数(按规范选取)
y1=0.02; %阻尼比调整系数1(按规范选取) y2=1; %阻尼比调整系数2(按规范选取) amax=0.08; %水平地震最大影响系数(按规范选取) zjxu=0.7 %周期折减系数(按规范选取) cn=length(m0) %计算楼层数 l=diag(ones(cn)); m=diag(m0); %计算质量矩阵 ik=matrixju(k0,cn); %计算刚度矩阵 [x,d]=eig(ik,m) %求解特征值和特征向量 d=diag(sqrt(d)) %求解结构圆频率 T=zjxu*2*pi./d %求解结构特征周期并作折减，折减系数0.7 for i=1:cn; [dl(i),j]=min(d); xgd(:,i)=x(:,j); d(j)=max(d)+1; end w=dl; %输出结构自振频率 x=xgd; for j=1:cn; %求解结构振型参与系数和各质点的水平相对位移x x(:,j)=x(:,j)/x(cn,j); zhcan(j)=(x(:,j))'*m*l/((x(:,j))'*m*x(:,j));
抗震设计中反应谱的应用 一．什么是反应谱理论 在房屋工程抗震研究中，反应谱是重要的计算由结构动力特性所产生共振效应的方法。它的书面定义是“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”，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 = kβ(T)G 式中，k为地震系数，β(T)则是加速度反应谱Sa(T)与地震动最大加速度a的比值，它表示地震 时结构振动加速度的放大倍数。 β(T)=Sa(T)/a 反应谱理论建立在以下基本假定的基础上：1)结构的地震反应是线弹性的，可以采用叠加原理进行振型组合；2)结构物所有支承处的地震动完全相同：3)结构物最不利地震反应为其最大地震反应：4)地震动的过程是平稳随机过程。 二．实际房屋抗震设计中的应用 为了进行建筑结构的抗震设计，必须首先求得地震作用下建筑结构各构件的内力。一般而言，求解建筑结构在地震作用下构件内力的方法主要有两种，一种是建立比较精确的动力学模型进行动力时程分析计算，这种方法比较费时费力，其精确度取决于动力学模型的准确性和所选取地震波是否适当，并且对于工程技术人员来说，这种方法不易掌握；第二种方法是根据地震作用下建筑结构的加速度反映，求出该结构体系的惯性力，将此惯性力作为一种反映地震影响的等效力，即地震作用，然后进行抗震计算，抗震规范实际上采用了第二种方法，即地震作用反应谱法。实践也证明此方法更适合工程技术人员采用。 由于目前抗震规范中的地震作用反应谱仅考虑结构发生弹性变形情况下所得的反应谱，因此当结构某些部位发生非线性变形时，抗震规范中的反应谱就不能适用，而应采用弹塑性反应谱来进行计算。因此选用合适的弹塑性反应谱并提出适当的地震作用计算方法在我国抗震设计中具有重要的现实意义。弹塑性反应谱种类繁多，主要包括等延性强度需求谱和等强度延性需求谱，其实质是确定强度折减系数R，延性系数μ，以及结构周期T之间的关系。下面就普通房屋设计中的弹塑性反应谱设计来举例说明。 反应谱是指单自由度体系对于某地面运动加速度的最大反应与体系的自振特性(自振周期和阻尼比)之间的函数关系。抗震规范中所采用的弹性反应谱如图1所示?，它是在计算了大量地面运 动加速度的基础上，确定地震影响系数α与特征周期T之间关系的曲线
结构地震反应谱分析实例 在多位朋友的大力帮助下，经过半个多月的努力，鄙人终于对结构地震反应谱分析有了一定的了解，现将其求解步骤整理出来，以便各位参阅，同时，尚有一些问题，欢迎各位讨论！ 为叙述方便，举一简单实例： 在侧水压与顶部集中力作用下的柱子的地震反应谱分析，谱值为加速度反应谱，考虑X与Y向地震效应作用。已知地震影响系数a与周期T的关系： a(T)= 0.4853*(0.4444+2.2222*T) 0 !进行模态求解 ANTYPE,MODAL MODOPT,LANB,30 SOLVE FINISH !进行谱分析 /SOLU ANTYPE,SPECTR SPOPT,SPRS,30,YES SVTYP,2 !加速度反应谱 SED,1,1 !X与Y向 FREQ,0.2500,0.2632,0.2778,0.2941,0.3125,0.3333,0.3571,0.3846,0.4167 FREQ,0.4545,0.5000,0.5556,0.6250,0.7143,0.8333,1.1111,2.0000,10.0000 FREQ,25.0000,1000.0000 SV,0.05,0.0797,0.0861,0.0934,0.1018,0.1114,0.1228,0.1362,0.1522,0.1716 SV,0.05,0.1955,0.2255,0.2642,0.3152,0.3851,0.4853,0.4853,0.4853,0.4853 SV,0.05,0.2588,0.2167 SOLVE FINISH !进行模态求解(模态扩展) /SOLU ANTYPE,MODAL EXPASS,ON MXPAND,30,,,YES,0.005 SOLVE FINISH !进行谱分析(合并模态) /SOLU ANTYPE,SPECTR SRSS,0.15,disp SOLVE FINISH /POST1 SET,LIST !结果1 /INP,,mcom 反应谱法的发展历史 毕奥谱70周年 M.D. Trifunac（南加州大学土木工程系，加利福尼亚州洛杉矶，90089-2531，U.S.A.） 摘要 反应谱法的概念是在1932年系统阐述和提出并用于抗震结构的分析和设计，为了纪念这一事件70周年，本文综述了毕奥创造这个方法的开创性贡献，然后简要概述了里程碑反应谱法的一般演变。该方法频谱幅度的计算和频谱形状的研究被描述为近现代时期的数字计算机时代，反应谱在设计规范的从静态过渡到动态的使用方法的分析说明的发展中起着影响作用，例如来自加利福尼亚州的代码开发。最后，线性响应迭加法局限性被认为是抗震设计方法的未来发展方向。 关键词：反应谱，线性响应，频谱形状 引言 2002年是反应谱法诞生70周年。它也是毕奥在地震工程最后一篇论文中第四次提出如何在设计中使用反应谱法（RSM）的一般原理的60周年。最后，它是继1971年加利福尼亚圣费尔南多地震后，被普遍接受的RSM的大约30周年。为了纪念这些纪念日，本文概述与考察了，第一次是如何利用其局限性制定出的这种方法，以及在过去30年的使用中和它未来使用的发展前景。 强震地面运动的结构反应也许可以用两种不同的方法研究，其中之一包括构建的结构模型和计算准确的动态响应为基础的假设运动。这一方法已被频繁用于重要的结构最终设计。其他近似方法制定的方式，允许特殊结构的特性从地震中被分离出来，后者由“反应谱”给出。这种方法被用于许多抗震结构设计，并且它往往是对初步设计的主要工具，在最终的设计之前，通过第一种方法来进行测试和检查。由于这种利用反应谱的设计的重要性，并因为频谱包含有关记录的强震地面运动的特点有价值的信息，一些基本事实的使用和演变RSM将概述为以下部分。 RSM延伸到结构的非线性响应已被广泛研究并获得不同程度的成功。在下文中，我们将只引用几个例子，为未来的不同的文件留下完整的这种回顾分析。这里我们将关注（1）对于结构“线性”响应的RSM的发展，（2）它在当前设计方法和规范的作用和影响，（3）它与冲击载荷的瞬态响应分析的适应性。 反应谱 1.历史记录 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： 结构设计系列之振型分解反应谱法 苏义 前言 我国规范对于常规结构设计有两个方法：底部剪力法和振型分解反应谱法。其中，底部剪力法视多质点体系为等效单质点体系，且其地震作用沿高度呈倒三角形分布，当结构层数较高或体系较复杂时，其计算假再用，因部剪时，其计算假定不再适用，因此规范规定底部剪力法仅适用于高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构。因此，一般结构均采用振型分解反应谱法。 振型分解反应谱法的基本步骤： 通过体系的模态分析，求出多自由度体系的振型通过体系的模态分析求出多自由度体系的振型向量、参与系数等等；然后把每个振型看作单自由度体系，求出其在规定反应谱的地震加速度作用下产生的地震效应；最后把所有振型的地震效应式进行叠，得到体系震应应按一定方式进行叠加，就会得到体系地震效应的解。 注意 注意： 振型分解反应谱法只适用于弹性分析，对于弹塑性体系，由于力与位移不再具有对应关系，性体系，由于力与位移不再具有一一对应关系， 该法不再适用。 目录 一模态分析二 反应谱分析 三 振型组合方法 四 方向组合方法 一、模态分析 模态分析也被称作振型叠加法动力分析，是线性体系地震分析中最常用且最有效的方法。它最主要的 优势在于其计算一组正交向量之后，可以将大型 整体平衡方程组缩减为相对数量较少的解耦二阶平解阶微分方程，这样就明显减少了用于数值求解这些 方程的计算时间。模态分析为结构相关静力分析 提供相关结构性能，包括结构静力地震作用分析 和静力风荷载分析。 模态分析是其它动力分析的基础，包括反应谱分析和时程分析。 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地一种度量,只跟地震释放能量地多少有关,而烈度则表示某一区域地地表和建筑物受一次地震影响地平均强烈地程度.烈度不仅跟震级有关,同时还跟震源深度.距离震中地远近以及地震波通过地介质条件等多种因素有关.一次地震只有一个震级,但不同地地点有不同地烈度. 2.如何考虑不同类型建筑地抗震设防？ 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地预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全地严重破坏地抗震设防目标. 2 ）重点设防类,应按高于本地区抗震设防烈度一度地要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高地要求采取抗震措施；地基基础地抗震措施,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地要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高地要求采取抗震措施.同时,应按批准地地震安全性评价地结果且高于本地区抗震设防烈度地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地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地地震,50年年限,被超越概率为63.2%； 中震,10%；大震是罕遇地地震,2%. 4.概念设计.抗震计算.构造措施三者之间地关系？ 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地基本原则；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地有效性.他们是一个不可割裂地整体. 5.试讨论结构延性与结构抗震地内在联系. 延性设计：通过适当控制结构物地刚度与强度,使结构构件在强烈地震时进入非弹性状态后仍具有较大地延性,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地延性,提高抗震性能. 第2章场地与地基 1.场地土地固有周期和地震动地卓越周期有何区别和联系？ 由于地震动地周期成分很多,而仅与场地固有周期T接近地周期成分被较大地放大,因此场地固有周期T也将是地面运动地主要周期,称之为地震动地卓越周期. 2.为什么地基地抗震承载力大于静承载力？ 地震作用下只考虑地基土地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一种动力作用,并且作用时间短,只能使土层产生弹性变形而来不及发生永久变形,其结果 ANSYS地震反应谱SRSS分析 我在ANSYS中作地震分解反应谱分析，一次X方向，一次Y 方向，他们要求是独立互不干扰的，可是采用直进行一次模态分析的话，他生成的*.mcom文件好像是包含了前面的计算 结果，命令流如下： !进入PREP7并建模 /PREP7 B=15 !基本尺寸 A1=1000 !第一个面积 A2=1000 !第二个面积 A3=1000 !第三个面积 ET,1,beam4 !二维杆单元 R,1,0.25,0.0052,0.0052,0.5,0.5 !以参数形式的实参 MP,EX,1,2.0E11 !杨氏模量 mp,PRXY,1,,0.3 mp,dens,1,7.8e3 N,1,-B,0,0 !定义结点 N,2,0,0,0 N,3,-B,0,b N,4,0,0,b N,5,-B,0,2*b N,6,0,0,2*b N,7,-B,0,3*b N,8,0,0,3*b E,1,3 !定义单元 E,2,4 E,3,5 E,4,6 E,3,4 E,5,6 e,5,7 e,6,8 e,7,8 D,1,ALL,0,,2 FINISH ! !进入求解器，定义载荷和求解 /SOLU D,1,ALL,0,,2 !结点UX=UY=0 sfbeam,1,1,PRES,100000, sfbeam,3,1,PRES,100000, sfbeam,7,1,PRES,100000, SOLVE FINISH allsel NMODE=10 /SOL !* ANTYPE,2 !* MSAVE,0 !* MODOPT,LANB,NMODE EQSLV,SPAR MXPAND,NMODE , , ,1 LUMPM,0 PSTRES,0 !* MODOPT,LANB,NMODE ,0,0, ,OFF 工程编号：SZ2012-38 海口市海口湾灯塔酒店景观桥工程 桥梁抗震计算书 设计人： 校核人： 审核人： 海口市市政工程设计研究院 HAIKOU MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN & RESEARCH INSTITUTE 2012年09月 目录 1工程概况 ........................................................................................................... - 1 -2地质状况 ........................................................................................................... - 1 -3技术标准 ........................................................................................................... - 2 -4计算资料 ........................................................................................................... - 2 -5作用效应组合 ................................................................................................... - 3 -6设防水准及性能目标 ....................................................................................... - 3 -7地震输入 ........................................................................................................... - 4 -8动力特性分析 ................................................................................................... - 5 - 8.1 动力分析模型 (5) 8.2 动力特性 (6) 9地震反应分析及结果 ....................................................................................... - 6 - 9.1 反应谱分析 (6) 9.1.1E1水准结构地震反应 ........................................................................................ - 6 - 9.1.2E2水准结构地震反应 ........................................................................................ - 7 -10地震响应验算................................................................................................ - 8 - 10.1 墩身延性验算 (10) 10.2 桩基延性验算 (10) 10.3 支座位移验算 (11) 11结论.............................................................................................................. - 11 - 12抗震构造措施.............................................................................................. - 11 - 12.1 墩柱构造措施 (12) 12.2 结点构造措施 (12) 抗震设计中反应谱的应用 一．什么就是反应谱理论 在房屋工程抗震研究中,反应谱就是重要的计算由结构动力特性所产生共振效应的方法。它的书面定义就是“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、速度反应与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与变形”,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、振型与阻尼)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 = kβ(T)G 式中,k为地震系数,β(T)则就是加速度反应谱Sa(T)与地震动最大加速度a的比值,它表示地震时结构振动加速度的放大倍数。 β(T)=Sa(T)/a 反应谱理论建立在以下基本假定的基础上:1)结构的地震反应就是线弹性的,可以采用叠加原理进行振型组合;2)结构物所有支承处的地震动完全相同:3)结构物最不利地震反应为其最大地震反应:4)地震动的过程就是平稳随机过程。 二．实际房屋抗震设计中的应用 为了进行建筑结构的抗震设计,必须首先求得地震作用下建筑结构各构件的内力。一般而言,求解建筑结构在地震作用下构件内力的方法主要有两种,一种就是建立比较精确的动力学模型进行动力时程分析计算,这种方法比较费时费力,其精确度取决于动力学模型的准确性与所选取地震波就是否适当,并且对于工程技术人员来说,这种方法不易掌握;第二种方法就是根据地震作用下建筑结构的加速度反映,求出该结构体系的惯性力,将此惯性力作为一种反映地震影响的等效力,即地震作用,然后进行抗震计算,抗震规范实际上采用了第二种方法,即地震作用反应谱法。实践也证明此方法更适合工程技术人员采用。 由于目前抗震规范中的地震作用反应谱仅考虑结构发生弹性变形情况下所得的反应谱,因此当结构某些部位发生非线性变形时,抗震规范中的反应谱就不能适用,而应采用弹塑性反应谱来进行计算。因此选用合适的弹塑性反应谱并提出适当的地震作用计算方法在我国抗震设计中具有重要的现实意义。弹塑性反应谱种类繁多,主要包括等延性强度需求谱与等强度延性需求谱,其实质就是确定强度折减系数R,延性系数,以及结构周期T之间的关系。下面就普通房屋设计中的弹塑性反应谱设计来举例说明。 反应谱就是指单自由度体系对于某地面运动加速度的最大反应与体系的自振特性(自振周期与阻尼比)之间的函数关系。抗震规范中所采用的弹性反应谱如图1所示? ,它就是在计算了大量地面运动加速度的基础上,确定地震影响系数与特征周期T之间关系的曲线 振型分解反应谱法 振型分解反应谱法 振型分解反应谱法是用来计算多自由度体系地震作用的一种方法。该法是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理，求解各阶振型对应的等效地震作用，然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合，从而得到多自由度体系的地震作用效应。振型分解反应谱法一般可考虑为计算两种类型的地震作用：不考虑扭转影响的水平地震作用和考虑平扭藕联效应的地震作用。 适用条件 （1）高度不超过40米，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法计算。（此为底部剪力法的适用范围） （2）除上述结构以外的建筑结构，宜采用“振型分解反应谱法”。 （3）特别不规则的建筑、甲类建筑和规范规定的高层建筑，应采用时程分析法进行补充计算。 刚重比 刚重比是指结构的侧向刚度和重力荷载设计值之比，是影响重力二阶效应的主要参数 刚重比=Di*Hi/Gi Di-第i楼层的弹性等效刚度，可取该层剪力与层间位移的比值Hi-第i楼层层高 Gi-第i楼层重力荷载设计值 刚重比与结构的侧移刚度成正比关系；周期比的调整将导致结构侧移刚度的变化，从而影响到刚重比。因此调整周期比时应注意，当某主轴方向的刚重比小于或接近规范限值时，应采用加强刚度的方法；当某主轴方向刚重比大于规范限值较多时，可采用削弱刚度的方法。同样，对刚重比的调整也可能影响周期比。特别是当结构的周期比接近规范限值时，应采用加强结构外围刚度的方法规范上限主要用于确定重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应是否可以忽略不计。见高规5.4.1和5.4.2及相应的条文说明。刚重比不满足规范上限要求，说明重力二阶效应的影响较大，应该予以考虑。规范下限主要是控制重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应不致过大，避免结构的失稳倒塌。见高规5.4.4及相应的条文说明。刚重比不满足规范下限要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小。但刚重比过分大，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。 长细比 长细比=计算长度/回转半径。 所以很显然，减小计算长度或者加大回转半径即可。 这里需要注意的是，计算长度并非实际长度，而是实际长度乘以长度系数，长度系数则与柱子两端的约束刚度有关。说白了就是 中华人民共和国行业标准 SL203-97 水工建筑物抗震设计规范 Specificatins for seismic design of hydraulic structures 1997-08-04发布 1997-10-01实施 中华人民共和国水利部发布 中华人民共和国行业标准 主编单位：中国水利水电科学研究院 批准部门：中华人民共和国水利部施行日期：1997年10月1日 中华人民共和国水利部 关于发布《水工建筑物抗震设计规范》SL203-97的通知 水科技［1997］439号 根据部水利水电技术标准制定,修订计划,由水利水电规划设计总院主持,以中国水利水电科学研究院为主编单位修订的《水工建筑物抗震设计规范》,经审查批准为水利行业标准,现予以发布.标准的名称和编号为：SL203-97.原《水工建筑物抗震设计规范》SDJ10-78同时废止. 本标准自1997年10月1日起实施.在实施过程中各单位应注意总结经验,如有问题请函告主持部门,并由其负责解释. 本标准文本由中国水利水电出版社出版发行.一九九七年八月四日 前言 本规范是根据原能源部,水利部水利水电规划设计总院(91)水规设便字第35号文的通知,由中国水利水电科学研究院会同有关设计研究院和高等院校对原水利电力部于1978年发布试行的SDJ10-78《水工建筑物抗震设计规范》进行修订而成. 本规范在修订过程中,主编单位会同各协编单位开展了广泛的专题研究,调查总结了近年来国内外大地震的经验教训,吸收采用了地震工程新的科研成果,考虑了我国的经济条件和工程实际,提出修订稿后,在全国广泛征求了有关设计,施工,科研,教学单位及管理部门和有关专家的意见,经过反复讨论,修改和试设计,最后由电力工业部水电水利规划设计管理局会同水利部水利水电规划设计管理局组织审查定稿. 本规范为强制性行业标准,替代SDJ10-78. 本规范共分11章和1个标准的附录.这次修订的主要内容有：进一步明确了规范适用的烈度范围,水工建筑物等级和类型,并扩大了建筑物类型和坝高的适用范围；提出了对重要水工建筑物进行专门的工程场地地震危险性分析以确定地震动参数的要求,并给出了相应的设防概率水准；增加了场地分类标准,并相应修改了设计反应谱；改进了地基中可液化土的判别方法和抗液化措施；根据1994年国家批准发布的GB50199-94《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》的原则和要求,在保持规范连续性的条件下,区别不同情况,把各类主要水工建筑物的抗震计算从定值安全系数法向分项系数概率极限状态的体系"转轨,套改",并给出了各类水工建筑物相应的结构系数；采用了对混凝土水工建筑物以计入结构,地基和库水相互作用的动力法为主和拟静力法为辅的抗震计算方法,对土石坝采用按设计烈度取相应动态分布系数的拟静力抗震计算方法；在编写的格局上改为按水工建筑物类型分章,各章分别给出抗震计算和抗震措施,并补充了内容. 希望有关单位在执行本规范的过程中,结合工程实际,注意总结经验和积累资料,如发现需要修改和补充之处,请将意见和有关资料寄交归口管理单位,以便今后再次修订时考虑. 本规范由原能源部,水利部水利水电规划设计总院提出修订. 本规范由水利部水利水电规划设计管理局归口. 第一讲 1、《中华人民共和国防震减灾法》的主要内容是什么？ 答：主要内容包括：1.《防震减灾法》的立法目的2.《防震减灾法》的调整对象及适用范围3.防震减灾工作方针4.对各级人民政府的基本要求。5.政府各部门在防震减灾工作中的职责6.单位和个人的义务7.群测群防工作8.依靠科学进步提高防震减灾工作水平9.提高政府领导防震减灾工作能力10.提升地震监测能力和社会服务职能11.提高建设工程的抗震设防水平12.提高社会的非工程性地震预防能力13.及时完善地震应急救援等相关规定。 2、地震引起的地表破坏现象有哪几种？ 答：1.地表断裂 2.滑坡 3.砂土液化 4.软土震陷 3、工程结构主要有哪些震害现象？ 答：建筑结构软弱层机制破坏、钢筋混凝土柱压弯破坏和剪切破坏、梁柱节点破坏、框架填充墙剪切破坏、桥梁结构落梁、整体或部分倒塌、钢筋混凝土桥墩压弯破坏和剪切破坏、桥梁碰撞、节点破坏、现代斜拉桥震害现象等。 4、近年来结构震害的主要经验教训是什么？ 答：⑴结构抗震设防应采用性能设计原则。即在综合考虑工程造价、结构遭遇地震作用水平、结构的重要性、耐久性和修复费用等因素下，定义结构允许的损坏程度（性能）。 ⑵结构抗震设计应同时考虑强度和延性，尤其注重提高结构整体及延性构件的延性能力。 ⑶重视采用减隔震的设计技术，以提高结构的抗震性能。 ⑷对体系复杂的结构，强调进行空间非线性动力时程分析的必要性。 ⑸对桥梁结构，应重视支座的作用及其设计，同时开发更有效的防落梁装置。 ⑹充分认识到按早期规范设计的旧结构的地震易损性，认识到对重要的旧结构进行抗震加固的紧迫性和必要性。 ⑺充分认识到城市生命线工程遭受地震破坏可能导致的严重社会后果，认识到保证城市生命线工程抗震安全性的意义。 ⑻充分认识到，地震区的一切新建工程都都必须严格按照国家颁布的抗震设计规范进行设防，为此而增加一些基建投资是值得的和必要的。 第二讲 1、构造地震的成因是什么？ 答：构造地震主要是由于断层的错动而造成的。自板块构造学说提出后，人们已广泛接受这样的观点：断层错动是由全球性的大规模板块构造运动所造成的。可以说，板块构造运动是构造地震发生的宏观背景，而断层错动则是构造地震发生的局部机制。 2、什么是地震动的特性及其三要素？ 答：特性：地震动是以运动方式出现。地震动是迅速变化的随机振动，地震动的这一特点，导致了抗震设计对地震作用峰值的关注。地震动对结构的作用效应与结构的动力特性和变形反应有关。地震动具有更大的不确定性，这使得抗震设计不能完全依靠强度安全储备。 三要素：地震动的幅值（最大振幅或叫峰值）、频谱（波形）和持续时间（简称持时）， 3、什么是地震安全性评价？ 答：地震安全性评价是指对具体建设工程场址及其周围地区的地震地质条件、地 三设计地震动反应谱确定的规范方法 设计地震动是通过对地震环境和场地环境的分析判断和分类方法确定。工程勘察单位至少提供： 设计基本地震加速度和设计特征周期 场地环境：覆盖层厚度、剪切波速、土层钻孔资料 1.设计基本地震加速度和设计特征周期 根据场地在中国地震动参数区划图上的位置判断确定。 土层剪切波速的测量应符合下列要求: 1 在场地初步勘察阶段对大面积的同一地质单元测量土层剪切波速的钻孔数量不宜少于3。 2 在场地详细勘察阶段对单幢建筑测量土层剪切波速的钻孔数量不宜少于2 个数据变化较大时可适量增加对小区中处于同一地质单元的密集高层建筑群测量土层剪切波速的钻孔数量可适量减少但每幢高层建筑下不得少于一个。 3 对丁类建筑及层数不超过10 层且高度不超过30m 的丙类建筑当无实测剪切波速时可根据岩土名称和性状按表 4.1.3 划分土的类型再利用当地经验在下表的剪切波速范围内估计各土层的剪切波速. 建筑场地覆盖层厚度的确定应符合下列要求: 1 一般情况下应按地面至剪切波速大于500m/s 的土层顶面的距离确定（且其下卧层沿途的剪切波速均不小于500m/s）。 2 当地面5m 以下存在剪切波速大于（其上部各土层）相邻上层土剪切波速2.5 倍的土层且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m/s 时可按地面至该土层顶面的距离确定 3 剪切波速大于500m/s 的孤石、透镜体应视同周围土层 4.土层中的火山岩硬夹层应视为刚体其厚度应从覆盖土层中扣除 例题：某类建筑场地位于7度烈度区，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.1g，建筑结构自振周期T=1.4s，阻尼比为0.08，该场地在建筑多遇地震条件下地震影响系数a为多少。 同一个场地上甲乙两座建筑物的结构自震周期分别为T甲=0.25sT乙=0.60s，一建筑场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，若两座建筑的阻尼比都取0.05，问在抗震验算时甲、乙两座建筑的地震影响系数之比最接近下列那个选项。 A 1.6 B 1.2 C 0.6 D 条件不足无法计算 例题：吉林省松原市某民用建筑场地地质资料如下： （1）0-5m粉土，=150 =180m/s (2) 5-12m中砂土=200 =240m/s （3）12-24m粗砂土=230 =310m/s (4) 24-45m硬塑粘土=260 =300m/s （5）45-60m泥岩=500 =520m/s 建筑物采用浅基础，埋深2m，地下水位2.0m，阻尼比为0.05，自震周期为1.8s该建筑进行抗震设计时 （1）进行第一阶段设计时，地震影响系数应取多少 （2）进行第二阶段设计时，地震影响系数应取多少 例题：吉林省松原市某民用建筑场地地质资料如下： （1）0-5m粉土，=150 =180m/s (2) 5-12m中砂土=200 =240m/s 桥梁抗震体系 内容摘要：在桥梁设计中，现行的通常做法是仅对桥粱进行简单抗震设防，桥粱结构设计工程师应努力掌握更多的结构抗震知识，提高抗震设防意识。本文分析了桥梁的震害特征和原因，阐述了桥梁抗震设计的具体原则和方法。 关键词：抗震设计；桥梁；地基与基础 一．概述 我国是世界上地震活动最为强烈的国家之一，今年5月份的四川汶川大地震造成了令人触目惊心的损失，作为结构设计工程师，必须充分认识到自己的职责所在，尽可能得利用自己掌握的专业知识，合理提高结构物的抗震能力。尽量减少地震带来的灾害。 二．桥梁的震害及特征 对国内外震害的调查表明，在过去的地震中，有许多桥梁遭受了不同程度的破坏，其主要震害有以下几点。 1．桥台震害 桥台的震害主要表现为桥台与路基一起向河心滑移，导致桩柱式桥台的桩柱倾斜、折断和开裂：霞力式桥台胸墙开裂，台体移动、下沉和转动；桥头引道沉降，翼墙损坏、开裂，施工缝错工、开裂以及因与主梁相撞而损坏。桥台的滑移与倾斜会进一步使主梁受压破坏，甚至使主梁坍毁。 2．桥墩震害 桥墩震害主要表现为桥墩沉降、倾斜、移位，墩身开裂、剪断，受压缘混凝土崩溃。钢筋裸露屈曲，桥墩与基础连接处开裂、折断等。 3．支座震害 在地震力的作用下，由于支座设计没有充分考虑抗震的要求，构造上连接与支挡等构造措施不足，或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素，导致了支座发生过大的位移和变形，从而造成如支座锚同螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等．并由此导致结构力f专递形式的变化，进而对结构的其他部位产生不利的影响。 4．梁的震害 桥梁最严重的震害现象是主梁坠落。落梁主要是由于桥台、桥墩倾斜、倒塌，支座破坏．梁体碰撞，相邻墩间发生过大相对位移等引起的。 5．地基与基础震害 地基与基础的严重破坏是导致桥梁倒塌。并在震后难以修复使用的蕈要原因。地基破坏主要是指因砂土液化、不均匀沉降及稳定性不够等因数导致的地层水平滑移、下沉、断裂。基础的破坏与地基的破坏紧密相关，地基破坏一般都会导致基础的破坏，主要表现为移位、倾斜、下沉、折断和屈曲失稳。 6．另外桥梁结构的震害还表现在：结构构。造及连接不当所造成的破坏、桥台台后填土位移过大造成的桥台沉降或斜度过大而造成墩台承受过大的扭矩引起的破坏。 三．桥梁的震害原因 国内外学者对桥梁震害的调查研究结果表明，现在桥梁的破坏大多沿顺桥向和横桥向发生，而顺桥向震害尤其严重，分析其破坏原因主要表现在以下几个方面： 1．地震位移造成的粱式桥梁上部活动节点处因盖梁宽度设置不足导致落梁或粱体相互碰撞引起的破坏。而对拱式结构则主要表现在拱上建筑和腹拱的破坏，拱圈在拱顶、拱脚产生的破损裂缝，甚至整个隆起变形。 2.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，而简支粱桥对此尤为明显。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。 3．支座破坏，在地震力的作用下，由于支座设计没有克分考虑抗震要求。构造上连接与支挡等构造措施不足，或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素，导致了支座发生过大的位移和变形，从而造成如支座锚同螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等，并由此导致结构力的传递形式的变化，进而对结构的其他部位产生不利的影响。 4．软弱的下部结构破坏。即由于桥梁下部结构不足以抵抗其自身的惯性力和支座传递的主梁的地震力，导致结构下部的开裂、变形和失效，甚至倾覆，并高层建筑地震作用下的反应谱法的发展历史.
反应谱与时程理论对比
振型分解反应谱法
建筑结构抗震设计课后习题答案
ANSYS地震反应谱SRSS分析共24页
桥梁抗震计算书
抗震设计中反应谱的应用
振型分解反应谱法知识讲解
水工建筑物抗震设计规范
桥梁抗风抗震复习资料
三 设计地震动反应谱确定的规范方法
桥梁抗震体系
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