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橋梁抗震規(guī)范

2013-08-21 09:17  建設(shè)工程教育網(wǎng)整理  【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  A:能力保護(hù)設(shè)計(jì)的基本原理:

  對(duì)于能力保護(hù)構(gòu)件的設(shè)計(jì)與地震力已經(jīng)沒(méi)有關(guān)系了,這與《89規(guī)范》是個(gè)顯著差別,能力保護(hù)構(gòu)件在地震過(guò)程中一直要處于彈性范圍內(nèi)工作,而與能力保護(hù)構(gòu)件相連的延性構(gòu)件是允許出現(xiàn)塑性變形,這種情況下就要把延性構(gòu)件能承受的最大抗力計(jì)算出來(lái)(這與地震力沒(méi)有關(guān)系的,是構(gòu)件本身的特性,延性構(gòu)件在地震中達(dá)到這個(gè)最大的地震力后就會(huì)維持這個(gè)力不變,從而使與其相連的能力保護(hù)構(gòu)件得到保護(hù))依次推算每個(gè)能力保護(hù)構(gòu)件需要的最大抗力,使其在最不利的情況下依然保持彈性。也就是被保護(hù)的構(gòu)件與地震力已經(jīng)沒(méi)有關(guān)系了。

  B:延性構(gòu)件:

  對(duì)于延性構(gòu)件在E1地震作用下需要保持彈性,而在E2作用下可以進(jìn)入塑性狀態(tài),所以E1作用的時(shí)候關(guān)心結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,而在E2作用的時(shí)候關(guān)心結(jié)構(gòu)的變形。注意E2計(jì)算的時(shí)候要注意如果用反應(yīng)譜的時(shí)候要用截面有效剛度進(jìn)行折減,用非線(xiàn)形時(shí)程分析的時(shí)候要用纖維單元或者彈塑性單元考慮材料非線(xiàn)形。

  C:超強(qiáng)系數(shù):

  超強(qiáng)系數(shù)=結(jié)構(gòu)的實(shí)際極限承載力/結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)承載力(采用材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的結(jié)構(gòu)承載力)

  超強(qiáng)的原因很多,這里說(shuō)明一點(diǎn):〈〈混橋規(guī)〉〉中規(guī)定鋼筋混凝土構(gòu)件中結(jié)構(gòu)的破壞標(biāo)準(zhǔn)是材料達(dá)到材料屈服強(qiáng)度,也就是的材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,而我們實(shí)際采用的是材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值,材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值=材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值/分項(xiàng)系數(shù)。這是出現(xiàn)超強(qiáng)的一個(gè)原因。實(shí)際求解超強(qiáng)系數(shù)的時(shí)候結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)承載力是采用材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的,所以需要注意。矩形截面容易求解。圓形截面可以通過(guò)圓形截面小程序采用逐步疊代的方法求解,只是需要修改其中的材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度值。

  D:8.1.5條與8.1.1.5條 約束混凝土與非約束混凝土的概念。

  規(guī)范條為了使延性構(gòu)件有足夠的延性能力,故將提高約束混凝土區(qū)域作為一個(gè)限制條件,其中圓形箍筋內(nèi)部全部是約束混凝土,而矩形截面的箍筋僅僅是交點(diǎn)處是約束混凝土,為了提高矩形截面的約束混凝土區(qū)域所以加了很多拉筋,目的是為了增加交點(diǎn)數(shù)量。保證約束混凝土區(qū)域。該條與圓形截面無(wú)關(guān),因?yàn)閳A形箍筋可以保證內(nèi)部混凝土均為約束混凝土。但是在沿著構(gòu)件的縱向,依然需要加密箍筋間距。

  另外規(guī)范第8.1.2條規(guī)定塑性鉸區(qū)體積含箍率最小為千分之四,對(duì)于直徑較小的構(gòu)件可以配螺旋鋼筋,但是直徑稍大,該條很難滿(mǎn)足,就需要采用較密的環(huán)筋加拉筋的方式滿(mǎn)足該要求。

  E:規(guī)范5.1.1條 地震作用分量組合總的設(shè)計(jì)最大地震作用效應(yīng)組合E按照     該說(shuō)法含糊不清。EX,EY,EZ指的是X,Y,Z方向的地震力在同一個(gè)方向產(chǎn)生的最大地震力,而不是X方向的地震力在X方向產(chǎn)生的最大地震力,Y方向的地震力在Y方向產(chǎn)生的最大地震力,Z方向的地震力在Z方向產(chǎn)生的最大地震力,然后疊加。

  F:對(duì)于抗震結(jié)構(gòu)的延性構(gòu)件,以后不需要按照〈〈混橋規(guī)〉〉中驗(yàn)算其在偶然荷載作用下是否滿(mǎn)足。因?yàn)椤础椿鞓蛞?guī)〉〉中要求結(jié)構(gòu)在任何情況都要保持彈性狀態(tài),而抗震結(jié)構(gòu)中的延性構(gòu)件允許出現(xiàn)塑性變形,這兩者之間存在矛盾。按照新抗震規(guī)范為準(zhǔn)。

  G:規(guī)范11.2.1條規(guī)定了簡(jiǎn)支梁端部至臺(tái)帽邊緣的最小距離,對(duì)于連續(xù)梁或者其他大跨橋梁的邊墩與引橋的銜接墩寬度一定要嚴(yán)格按照該規(guī)范執(zhí)行,因?yàn)橹鳂蚺c引橋之間的自振特性會(huì)有很大差別,在地震過(guò)程中他們之間會(huì)發(fā)生不一致振動(dòng),也就是主橋與引橋反向振動(dòng),更加容易落梁。這樣會(huì)造成連續(xù)梁中間墩蓋梁寬度比邊墩蓋梁寬度小的現(xiàn)象,會(huì)影響橋梁美觀。同時(shí)結(jié)合汶川地震的震害,要限制做高墊石的請(qǐng)況出現(xiàn),因?yàn)榱喊鍖?shí)際是搭接在墊石上面,而梁板與墊石搭接長(zhǎng)度很小,地震過(guò)程中梁板很容易從墊石上面脫落,如果高差很大,就會(huì)砸壞蓋梁,引起落梁。

  H:為什么取消綜合影響系數(shù)1)、6.9.1條提出了橋臺(tái)的水平力計(jì)算方法,使用該條要注意肋板臺(tái)可能導(dǎo)致前后樁出現(xiàn)軸向壓力相差很大的現(xiàn)象,甚至出現(xiàn)拉力。

  2)、6.8.3條明確提出來(lái)要對(duì)蓋梁進(jìn)行計(jì)算,為什么〈〈89規(guī)范〉〉不需要計(jì)算地震力作用下蓋梁的承載力是否滿(mǎn)足要求?

  3)、曲線(xiàn)梁橋橋跨不宜過(guò)大,不宜采用單柱式橋墩。

  該三條尤其應(yīng)該注意,這就是新舊規(guī)范一個(gè)顯著差異。原因如下:

  〈〈89規(guī)范〉〉為了簡(jiǎn)化計(jì)算,對(duì)結(jié)構(gòu)的地震力進(jìn)行折減,也就是綜合影響系數(shù)CZ,該系數(shù)在0.20~0.35之間,也就是對(duì)地震力折減1/3到1/5,同時(shí)認(rèn)為如果彈性計(jì)算能滿(mǎn)足要求,則該結(jié)構(gòu)的塑性計(jì)算就滿(mǎn)足要求。該削減的地震力導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員很多誤解的,比如蓋梁等在水平地震力作用下影響很小,該條很不合理。而新規(guī)范的出現(xiàn)就消除了這個(gè)綜合影響系數(shù),這樣彈性范圍內(nèi)的計(jì)算與塑性計(jì)算分開(kāi)考慮。這樣地震力明顯比以前求出來(lái)的地震力要很多。很多因?yàn)榫C合影響系數(shù)導(dǎo)致的誤解一定要調(diào)整一下。以前沒(méi)有必要驗(yàn)算的構(gòu)件都需要驗(yàn)算了。

  I:6.1.6條規(guī)定了在E2地震作用下,延性構(gòu)件的有效截面抗彎剛度采用了折減計(jì)算。該條是為了滿(mǎn)足采用反應(yīng)譜法計(jì)算而采用的一種簡(jiǎn)化方法。因?yàn)榉磻?yīng)譜分析是線(xiàn)性分析,不能考慮材料非線(xiàn)性,所以采用一個(gè)折減的剛度進(jìn)行考慮,結(jié)構(gòu)依然是彈性分析。對(duì)于6.3.6條,對(duì)于要進(jìn)行非線(xiàn)性時(shí)程分析的情況下,墩柱可采用鋼筋混凝土梁柱單元或者纖維單元考慮結(jié)構(gòu)的非線(xiàn)性,而不能直接采用折減的剛度,否則又是線(xiàn)性分析了。

  MIDAS中指出,空間動(dòng)力模型的建立,延性構(gòu)件的抗彎剛度,在反應(yīng)譜分析中要做相應(yīng)的折減,而在時(shí)程分析中需要對(duì)可能進(jìn)入塑性的構(gòu)件運(yùn)用彈塑性梁?jiǎn)卧ǚ植笺q或者纖維模型)或者用彎曲彈簧(集中鉸)模擬。

  J:規(guī)范7.3.4條抗剪計(jì)算中,李建中說(shuō)圓形截面的b取圓的直徑,不需要折減。量綱換算不對(duì)應(yīng),左面為KN,右面為10N,李建中說(shuō)該量綱沒(méi)有問(wèn)題。我理解原因可能是該公式中的單位換算體現(xiàn)在0.1里面。

  K:規(guī)范6.3.8條指出建立橋梁抗震計(jì)算模型的時(shí)候,應(yīng)采用土彈簧模擬樁土共同作用土彈簧模擬方法簡(jiǎn)述如下:

  按照〈〈地規(guī)〉〉,        m的單位是KN/m4,而土彈簧的剛度k=KN/m,也就是 .(該m3就是土彈簧的位置距地面的距離*該處的有效面積,具體方式可以根據(jù)設(shè)計(jì)者對(duì)該參數(shù)的理解)

  具體步驟:

  C=my 求出覆蓋層頂面(沖刷線(xiàn))向下按不同土層繪出地基系數(shù)圖,再計(jì)算土彈簧的位置相臨單元的長(zhǎng)度和之一半所覆蓋的地基系數(shù)面積,最后用樁計(jì)算寬度乘以此面積,自己編制一個(gè)EXCEL表格可以方便求出各個(gè)位置的彈簧剛度。注意土的比例系數(shù)在地震這樣的動(dòng)力荷載作用下會(huì)增大2~3倍。

  L:大部分橋梁橫橋向都不是獨(dú)柱墩,因此橫橋向計(jì)算的時(shí)候一定要注意柱的軸力在時(shí)程分析中隨著橫向水平力的增加而劇烈變化,而軸力有影響結(jié)構(gòu)的屈服特性,因此在橫橋向計(jì)算的時(shí)候要慎重考慮這一條。因此橫橋向計(jì)算時(shí)候塑性鉸要采用狀態(tài)P-M-M鉸。

  M:規(guī)范第7.1.4條中的重力式橋墩與橋臺(tái)與7.3.2條規(guī)定的矮墩都是因?yàn)槠錄](méi)有延性, 而不會(huì)發(fā)生塑性變形。結(jié)構(gòu)承受的地震力會(huì)一直增加到E2,但是重力式橋墩與橋臺(tái)可只驗(yàn)算E1,而矮墩卻需要驗(yàn)算E2.我認(rèn)為這與兩種結(jié)構(gòu)組成材料有關(guān),圬工材料截面已經(jīng)很大,抗剪能力已經(jīng)足夠,沒(méi)有必要驗(yàn)算E2。
  N:對(duì)于樁柱式橋墩的計(jì)算,樁作為能力保護(hù)構(gòu)件需要一直保持彈性,樁作為能力保護(hù)構(gòu)件在柱達(dá)到極限承載力的時(shí)候依然要保持彈性,這就是為什么要乘以超強(qiáng)系數(shù)的原因,將柱按照材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算出來(lái)的抗彎承載力彎矩值擴(kuò)大到極限承載力,樁頂力采用該值,然后經(jīng)過(guò)m法進(jìn)行擴(kuò)大,保證樁一直處于彈性狀態(tài),但是這樣的話(huà),對(duì)于一樁一柱的結(jié)構(gòu)樁柱的鋼筋數(shù)量將會(huì)相差很大,在樁柱交接處如何進(jìn)行構(gòu)造處理避免剛度突變過(guò)快, 8.1.9條規(guī)定柱式橋墩和排架橋墩的截面變化處,宜作成坡度為2:1~3:1的喇叭形漸變截面或在截面變化處適當(dāng)增加鋼筋。

  O:新規(guī)范的抗震計(jì)算就是允許延性構(gòu)件出現(xiàn)較大的變形,從而利用結(jié)構(gòu)剛度下降,周期延長(zhǎng),降低地震力。結(jié)構(gòu)允許大變形的前提就是要給結(jié)構(gòu)足夠的限位與防落梁措施,這點(diǎn)該如何處理?

  P:板邊與擋塊邊緣的距離過(guò)去規(guī)定為2.5cm,按照這個(gè)規(guī)定,與現(xiàn)在抗震新規(guī)范的思想有些相悖,對(duì)于20m空心板橋,支座選用6.3cm,其橡膠層的厚度為4.5cm,也就是允許橡膠支座在E2時(shí)候發(fā)生4.5cm的變形,擋塊的設(shè)計(jì)要求在E1的作用下?lián)鯄K不發(fā)生破壞,但是在E2作用下, 擋塊一定要發(fā)生破壞,因?yàn)椴捎冒迨较鹉z支座的橋梁,混凝土擋塊在地震中破壞,可以有效減小下部結(jié)構(gòu)所受到的地震力。如果擋塊與板邊距離過(guò)近就會(huì)限制梁體的變位,過(guò)早的被撞壞,達(dá)不到設(shè)計(jì)目的。

  Q:設(shè)計(jì)地震動(dòng)功率譜由于編制規(guī)范單位擅長(zhǎng)該方法,所以加進(jìn)去的。因?yàn)樵摲椒ǹ梢杂煞磻?yīng)譜法代替,設(shè)計(jì)地震動(dòng)功率譜可以不看的。

  R:MIDAS中的注意事項(xiàng):

  1:振型組合的時(shí)候,當(dāng)結(jié)構(gòu)振型分布密集,互有耦連的時(shí)候建議采用CQC. 2:對(duì)于彈塑性梁?jiǎn)卧,注意?qiáng)度P-M鉸與狀態(tài)P-M-M鉸的區(qū)別。 強(qiáng)度P-M鉸承受的軸力僅僅考慮初始軸力,而狀態(tài)P-M-M鉸卻是可以考慮變化軸力帶來(lái)的影響。這在分析橫橋向的時(shí)候要注意應(yīng)用。

  3:規(guī)范7.4.4 MIDAS抗震模塊提供了一個(gè)小插件,可以直接擬合。

  4:與7.4.8條要用到MIDAS里面的靜力彈塑性模塊(PUSHOVER模塊)。

  5:規(guī)范6.3.7條規(guī)定了板式橡膠支座的模擬,在MIDAS中可以應(yīng)用彈性連接輸入其中的彈性剛度。

  6: MIDAS抗震模塊不能輸入新規(guī)范的反應(yīng)譜,需要自己在EXCEL中算出來(lái)反應(yīng)譜數(shù)據(jù),拷入MIDAS中自己定義反應(yīng)譜。

責(zé)任編輯:tracy
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