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如何理解自动抗震设计需求的参数
创建者:魏赞洋,编辑者:魏赞洋,最近更新:2018/01/02 11:52:25

问题描述:自动抗震设计功能使用户可以快速自动地完成常规桥梁在E2大震作用下的桥墩延性验算。在“抗震设计首选项”中选择设计规范之后,就可以点击“设计需求”,弹出设计需求窗口,在对话框下方的“加载”区域设置用于设计的水平和竖直地震反应谱,如下图所示。但是如何设置自动抗震设计过程中相关的参数?

解答:点击 问题中对框框“设计需求参数”后面对应的“修改/显示…”按钮可以显示出如下的对话框,此处可以设置抗震需求的详细参数,使E2大震作用下的桥墩延性验算符合规范和设计意图的要求。

上图对话框中出现的所有参数会因选择的规范有所不同,所有可能出现的参数解释如下表。


选项

下部结构自动抗震设计参数

抗震设计类别选项

仅当首选项选择“AASHTO Seismic 2011 规范时存在。用户可以选择由程序按照“AASHTO Seismic 2011”中表3.5-1自动决定抗震设计类别(seismic design categories),即“程序决定”,或选择由用户直接指定抗震设计类别,即“用户定义”,并在“抗震设计类别”项中手动指定抗震设计类别。

抗震设计类别

仅当首选项选择“AASHTO Seismic 2011 规范时存在。如果将“抗震设计类别选项”设置为“用户定义”,就必须在此处指定抗震设计类别(BCD) 程序会根据“AASHTO Seismic 2011”中对应的抗震设计类别决定位移能力获取方式等自动抗震设计中的关键设计流程。

墩柱位移能力选项

仅当首选项选择“JTG/T B02-01-2008 规范时存在。可选项为“程序决定”和“Pushover分析”。选择“程序决定”时,程序先判断桥墩为单柱墩还是多柱墩。单柱墩或多柱墩顺桥向根据JTG/T B02-01-2008 7.4.7(对应到城市桥梁为CJJ 166-2011 7.3.5)采用规范公式计算位移能力。多柱墩横桥向根据JTG/T B02-01-2008 7.4.8(对应到城市桥梁为CJJ 166-2011 7.3.7),采用Pushover分析;

如选择“Pushover分析”则所有桥墩顺、横桥向均采用Pushover分析计算位移能力。

桥墩位移需求系数

由反应谱分析得到的墩顶位移需乘以此处指定的系数,得到最终的墩顶位移需求。可用于修改位移需求,以适应规范对阻尼比非5%或短周期桥墩位移需求的规定。这个系数将被应用于所有桥墩的顺桥向和横桥向。JTG/T B02-01-2008中对应6.7.6(对应到城市桥梁为CJJ 166-2011 7.3.3)AASHTO Seismic 2011中对应4.3节。

重力荷载工况选项

选项包括“自动:所有结构”、“自动:当前桥对象”和“用户定义”。当选择“自动:所有结构”或“自动:该桥梁对象”时,程序自动对模型中被指定的部分加载所有荷载模式设计类型为DEAD(即恒载)的荷载,自动计算各个墩柱截面开裂特性,并以框架属性修正的形式指定到墩柱对应的单元。当选择“用户定义”时,程序不会自动计算墩柱截面开裂特性,需要用户手动折减桥墩刚度。截面开裂特性计算方式在JTG/T B02-01-2008中对应6.1.6条、7.4.4(对应到城市桥梁为CJJ 166-2011 6.1.87.3.8)AASHTO Seismic 2011中对应5.6节。本案例中选择“自动:所有结构”。

重力工况

如果用户在重力荷载工况选项”中选择了“用户定义”,则需在此处指定一个荷载工况名称(通常为非线性施工阶段静力工况),为后续的位移需求和能力分析提供结构初始受力条件。如需考虑墩柱截面开裂特性,应由用户在该工况中手动指定。

附加组

仅在“重力荷载工况选项”中选择“自动:该桥梁对象”时可用。可以通过在此处指定一个结构组名称,将组中的结构添加到用于计算墩柱截面开裂特性的恒荷载工况的加载对象中。结构组中可以包含桩基础或其他附加结构。

包含P - Delta 效应

如果此处选择“是”,则抗震设计过程自动生成的所有非线性工况都将考虑P-Delta 效应。如果墩柱采用理想双线性塑性铰,P-Delta 效应可能导致pushover曲线产生更明显的下降段。建议在考虑P-Delta 效应之前先执行一个不考虑几何非线性的抗震设计以便于了解桥墩的非线性行为。

开裂特性选项

可选择“程序决定”或“用户定义”。如选择“程序决定”,则程序会先运行重力荷载工况。截面设计器会使用墩柱顶部和底部的轴力自动计算墩柱截面开裂特性,即有效截面抗弯刚度。变截面墩柱顶部和底部开裂特性的平均值将被用于定义框架属性修正,然后重新运行重力荷载工况再次执行上述过程,直至确保框架属性修正收敛到指定的容许误差内。

收敛容差

该值用于设定桥墩墩柱截面开裂特性迭代计算的收敛容差。仅当开裂截面特性由程序决定的时可用。

最大迭代次数

该值用于设定计算桥墩开裂截面特性时的最大容许迭代次数。初次运行重力工况被视为第0次迭代。仅当开裂截面特性由程序决定的时可用。

接受不收敛结果

用于设定在桥墩开裂截面特性计算不收敛时,是否继续设计。仅当开裂截面特性由程序决定的时可用。

模态工况选项

可选择“程序决定”或“用户定义”。模态工况将作为计算桥墩位移需求的反应谱工况的分析基础。如果由程序自动定义,模态工况将继承重力工况完成后的结构刚度,即桥墩墩柱采用有效截面抗弯刚度。如果选择用户定义,用户可以通过在“模态工况”项中选择自定义的模态工况来控制初始刚度、模态类型等模态工况参数。

模态工况

指定一个已存在的模态工况作为反应谱荷载工况的分析基础。只有在“模态工况选项”项中设定为用户定义的时可用。

模态的类型

指定自动生成模态工况的模态类型采用特征向量还是利兹向量。

附加模态数量

指定程序默认计算的模态数量外需要增加计算的模态数量。取值可以是0(默认)、正值或负值。默认模态数量由桥跨数量决定。最少计算12阶模态,对于大于两跨的桥梁每增加一个桥跨就要多计算6阶模态。

反应谱工况选项

可选择“程序决定”或“用户定义”。反应谱工况的计算结果代表地震设计需求。如果由程序定义,该工况将使用抗震设计请求中指定的反应谱函数和模态工况,并在顺桥向和横桥向应用加速度荷载。首选项选择“AASHTO Seismic 2011 规范时,默认使用100% + 30%原则进行方向组合。首选项选择“JTG/T B02-01-2008”规范时,默认使用SRSS作为方向组合方法。

反应谱工况

指定一个已存在的反应谱工况来计算位移需求。仅在反应谱工况选项中选择用户定义时可用。

反应谱角度选项

指定反应谱工况加载角度是由程序确定或由用户定义。如果选择由程序定义则顺桥向加载方向(U1)由起始桥台和终点桥台在布局线上的连线决定。该选项只有在反应谱工况选项设置为用户定义时才要求指定。

反应谱角度

决定反应谱加载方向的转角(角度制,起始方向是全局X方向)。此选项只有在反应谱角度选项设置为用户定义时才被要求设置。

方向组合

反应谱分析的方向组合类型。可选项为“绝对值”、“SRSS”和“CQC3

方向因子

对于绝对值方向组合,该因子应用于第二方向。通常取值为0.3,以实现100% + 30%原则。对于CQC3方向组合,该因子应用于第二水平方向。通常是大于0.5的值。对于SRSS方向组合,该因子通常取1.0.

基础结构组

如采用有限元模拟基础结构,应将模拟基础单元定义到一个结构组并在此处指定。这样基础结构就可以包含于pushover分析中。首选项选择“AASHTO Seismic 2011” 规范时,仅在抗震设计类别为D时需要指定。

Pushover分析

目标位移比率

该项用于指定Pushover分析的推覆目标位移。通过目标位移与前述反应谱分析得到的位移需求比率指定。首选项选择“AASHTO Seismic 2011 规范时,仅在抗震设计类别为D时要求指定。

桥墩破坏准则

判定桥墩破坏的准则。桥墩位移能力即为桥墩破坏时桥墩顶部的位移。<Pushover曲线下降>Pushover曲线比峰值下降一定比率(默认为0.01)的时候判定桥墩破坏;<首个塑性铰达到极限状态>即首个墩柱塑性铰达到极限状态时判定桥墩破坏。首选项选择“AASHTO Seismic 2011 规范时,该选项只有在抗震设计类别为D时要求指定。 JTG/T B02-01-2008中对应7.4.8(对应到城市桥梁为CJJ 166-2011 7.3.7)

Pushover曲线下降容差/铰极限状态

当桥墩破坏准则被设置为<Pushover曲线下降>时,该选项为Pushover曲线下降容差,即相对于曲线峰值的下降比率(默认为0.01),用于根据Pushover曲线确定桥墩的位移能力。当桥墩破坏准则是被设置为<首个塑性铰达到极限状态>时,该选项是塑性铰极限状态对应的点,可选项为BCDE。对于P-M-M铰,此处的设置对应骨架曲线中的点。对于纤维铰,破坏最严重的纤维控制塑性铰的状态,此处的设置对应构成纤维材料非线性属性中应力应变曲线中的点。

横桥向

Pushover类型

用于指定横桥向Pushover分析的模拟类型。可选项为“带上部结构推覆”和“不带上部结构推覆”。通常选择“不带上部结构推覆”,“带上部结构推覆”一般用于上、下部结构固接的桥梁。

顺桥向

Pushover类型

用于指定顺桥向Pushover分析的模拟类型。可选项为“带上部结构推覆”、“不带上部结构推覆”和全桥沿弦向推覆”。通常选择“不带上部结构推覆”,“带上部结构推覆”一般用于上、下部结构固接的桥梁。“全桥沿弦向推覆”仅在首选项选择“AASHTO Seismic 2011 规范时可用。



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