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基于Midas/Civil的桥梁下部结构抗震计算分析与研究刘渐成（中山市规划设计院，广东中山 528400）摘要：文章以中山市石岐区广丰工业大道南六涌桥为工程背景，运用有限元软件Midas/Civil建立模型，根据抗震规范要求，运用反应谱法对桥梁下部墩柱分别进行E1、E2地震力作用下的受力分析，以指导结构设计。
关键词：Midas/Civil；桥梁下部结构；抗震计算U442 ：A ：1009-2374（2014）09-0005-031 工程概况本工程位于中山市石岐区岐港片区，广丰工业大道（石岐段）上，跨越现状南六涌，河涌宽约38m。
根据水利及航道部门技术要求，南六涌无通航要求，水位受水系的水闸控制，设计洪水位取2.3m。
根据现状河道走向、地形及周边环境，拟建桥梁与主河道斜交，约成30度角。
桥跨布置为3×16m预应力砼简支空心板梁桥，共两幅，每幅桥宽20m。
下部结构采用桩柱式桥墩，直径1m的柱接1.2m的钻孔灌注桩，桥台采用薄壁式台，桩基础，台前设4m 长的M7.5浆砌片石铺砌，台后用碎石与粗砂混合料回填。
拟建桥梁两侧均有水泥路到达场地，交通较方便，原始地貌单元为珠江三角洲海陆交互沉积平原，地形开阔，无池塘、坑道、土洞等不良地质。
区域内水网密布，地表水系发育，地下水对混凝土结构无腐蚀性。
2 技术指标安全等级：二级；设计基准期：100年；环境类别：Ⅰ类环境；设计速度：50；设计荷载：公路-Ⅰ级；净空：无通航净空要求；地震动峰值加速度：0.1g。
3 结构荷载取值3.1 永久作用桥梁永久荷载考虑上部板梁自重及二期恒载，二期恒载包括桥面铺装和栏杆等，以均布荷载形式加载，合计95.4KN/m。
下部桥墩自重。
混凝土容重取26kN/m3，计算时将荷载转化为质量。
3.2 地震计算参数根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）等相关资料，本项目区域地震基本烈度Ⅶ度（加速度取0.10g）。
抗震规范学习总结A：能力保护设计的基本原理：对于能力保护构件的设计与地震力已经没有关系了，这与《89规范》是个显著差别，能力保护构件在地震过程中一直要处于弹性范围内工作，而与能力保护构件相连的延性构件是允许出现塑性变形，这种情况下就要把延性构件能承受的最大抗力计算出来（这与地震力没有关系的，是构件本身的特性，延性构件在地震中达到这个最大的地震力后就会维持这个力不变，从而使与其相连的能力保护构件得到保护）依次推算每个能力保护构件需要的最大抗力，使其在最不利的情况下依然保持弹性。
也就是被保护的构件与地震力已经没有关系了B：延性构件：对于延性构件在E1地震作用下需要保持弹性，而在E2作用下可以进入塑性状态，所以E1作用的时候关心结构的强度，而在E2作用的时候关心结构的变形。
注意E2计算的时候要注意如果用反应谱的时候要用截面有效刚度进行折减，用非线形时程分析的时候要用纤维单元或者弹塑性单元考虑材料非线形。
C：超强系数：超强系数=结构的实际极限承载力/结构的设计承载力（采用材料强度标准值计算的结构承载力）超强的原因很多，这里说明一点：〈〈混桥规〉〉中规定钢筋混凝土构件中结构的破坏标准是材料达到材料屈服强度，也就是的材料强度标准值，而我们实际采用的是材料强度的设计值，材料强度的设计值=材料强度标准值/分项系数。
这是出现超强的一个原因。
实际求解超强系数的时候结构的设计承载力是采用材料强度标准值的，所以需要注意。
矩形截面容易求解。
圆形截面可以通过圆形截面小程序采用逐步叠代的方法求解，只是需要修改其中的材料设计强度值。
D：8.1.5条与8.1.1.5条约束混凝土与非约束混凝土的概念。
规范条为了使延性构件有足够的延性能力，故将提高约束混凝土区域作为一个限制条件，其中圆形箍筋内部全部是约束混凝土，而矩形截面的箍筋仅仅是交点处是约束混凝土，为了提高矩形截面的约束混凝土区域所以加了很多拉筋，目的是为了增加交点数量。
保证约束混凝土区域。
新规范6.3.7条，活动盆式支座可用双线性理想弹塑性弹簧连接单元代表。
新规范10.3.3条，减隔震桥梁的抗震分析可采用反应谱法、动力时程法和功率谱法，一般情况下，宜采用非线性动力时程分析方法。
新规范7.4.8条，对于双柱墩、排架墩，横桥向的容许位移可在盖梁处施加水平力，进行非线性静力分析，即静力弹塑性分析。
随着新规范的推出，工程师急迫需要具备桥梁抗震分析与设计的能力。
Midas/Civil具备强大的桥梁抗震分析与设计功能，包括振型分析、反应谱分析、边界非线性时程分析、静力弹塑性分析以及动力弹塑性分析，希望可以很好地辅助工程师进行桥梁抗震设计。
无阻尼振动：指0][=C 的情况。
无阻尼自由振动：指0][=C 且0)(=t p 的情况，无阻尼自由振动方程就是特征值分析方程。
简谐荷载：)(t p 可用简谐函数表示，简谐荷载作用下的振动为简谐振动。
非简谐周期荷载：)(t p 为周期性荷载，但是无法用简谐函数表示，如动水压力。
任意荷载：)(t p 为随机荷载（无规律），如地震作用，随机荷载作用下的振动为随机振动。
冲击荷载：)(t p 的大小在短时间内急剧加大或减小，冲击后结构将处于自由振动状态。
三、空间动力分析模型1、动力分析模型要反映质量、阻尼、刚度的分布与性质 （1）梁、墩柱（空间杆系单元）、支座（连接单元） （2）一致质量矩阵和集中质量矩阵一致质量矩阵的质量按实际分布情况考虑的，集中质量矩阵假定单元的质量集中在节点上，这样得到的是对角阵。
一般情况下两者给出的结果相差不多，因为质量矩阵积分表达式的被积函数是插值函数的平方项，而刚度矩阵是导数的平方项，因此在相同精度要求条件下，质量矩阵可用较低阶插值函数，而集中质量矩阵正是这样一种替换方案。
集中质量矩阵还可以减少方程自由度，采用集中质量矩阵的困难是对于高次单元时质量如何分配，另外一致质量矩阵求出的是结构频率的上限。
（3）混凝土结构阻尼比一般取0.05，非线性分析时采用瑞利阻尼，Midas中组阻尼比的运用。
抗震规范学习总结A：能力保护设计的基本原理：对于能力保护构件的设计与地震力已经没有关系了，这与《89规范》是个显著差别，能力保护构件在地震过程中一直要处于弹性范围内工作，而与能力保护构件相连的延性构件是允许出现塑性变形，这种情况下就要把延性构件能承受的最大抗力计算出来（这与地震力没有关系的，是构件本身的特性，延性构件在地震中达到这个最大的地震力后就会维持这个力不变，从而使与其相连的能力保护构件得到保护）依次推算每个能力保护构件需要的最大抗力，使其在最不利的情况下依然保持弹性。
也就是被保护的构件与地震力已经没有关系了B：延性构件：对于延性构件在E1地震作用下需要保持弹性，而在E2作用下可以进入塑性状态，所以E1作用的时候关心结构的强度，而在E2作用的时候关心结构的变形。
注意E2计算的时候要注意如果用反应谱的时候要用截面有效刚度进行折减，用非线形时程分析的时候要用纤维单元或者弹塑性单元考虑材料非线形。
C：超强系数：超强系数=结构的实际极限承载力/结构的设计承载力（采用材料强度标准值计算的结构承载力）超强的原因很多，这里说明一点：〈〈混桥规〉〉中规定钢筋混凝土构件中结构的破坏标准是材料达到材料屈服强度，也就是的材料强度标准值，而我们实际采用的是材料强度的设计值，材料强度的设计值=材料强度标准值/分项系数。
这是出现超强的一个原因。
实际求解超强系数的时候结构的设计承载力是采用材料强度标准值的，所以需要注意。
矩形截面容易求解。
圆形截面可以通过圆形截面小程序采用逐步叠代的方法求解，只是需要修改其中的材料设计强度值。
D：8.1.5条与8.1.1.5条约束混凝土与非约束混凝土的概念。
规范条为了使延性构件有足够的延性能力，故将提高约束混凝土区域作为一个限制条件，其中圆形箍筋内部全部是约束混凝土，而矩形截面的箍筋仅仅是交点处是约束混凝土，为了提高矩形截面的约束混凝土区域所以加了很多拉筋，目的是为了增加交点数量。
保证约束混凝土区域。
