目前国内外主要桥梁抗震设计方法.ppt

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1、目前国内外主要桥梁抗震设计方法地震反应分析方法的发展第一种划分静力分析反应谱动力分析第二种划分基于承载力设计方法基于承载力和构造保证延性的设计方法基于损伤和能量的设计方法能力设计方法基于性能/位移设计方法一静力分析该理论认为：结构物所受到的地震作用，可以简化为作用于结构的等效水平静力P，该等效水平静力的大小与地震动的最大水平加速度有关。其大小等于结构重力荷载W乘以地震系数k，即：此理论创立时，一般认为结构是刚性的，故结构上任何一点的振动加速度均等于地震动加速度，结构上各部位单位质量所受到的地震力是相等的。地震反应谱是一组具有相同阻尼、不同自振周期的单质点体系在地震动时频反应谱分析方法的初步

2、研究作用下的最大反应，并按照周期的大小顺序排列起来按照这种方法可以对多条地震记录进行计算并且获得相应的反应谱，对一定数量这样的谱进行统计分析，给出有统计意义的设计反应谱。反应谱分析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。地震时结构所受到的最大水平基底剪力，即总水平地震作用为：式中：k为地震系数，β（T)=S(T)／a为加速度反应谱s(T)与地震动最火加速度a的比值，表示地震时结构振动加速度的放大倍数。理论的完善重视结构延性机振动理论的应用地条件的考虑局限性伪动力理论。强震作用下结构体系反应往往超出弹性范

3、围，此时反应谱方法就不再适用了。不能给出结构地震反应的全过程，更不能给出地震过程巾各构件进入弹塑性变形阶段内力和变形状态，无法找出结构的薄弱环节实际状态中的应用于现有研究现状的脱节动力分析动力设计理论是通过计算获得地震过程中结构反应随时间的变化的过程一时间历程(time—history)，即采用时程分析法。时程分析方法是通过输入地震波，直接计算结构的地震反应的分析方法。动力理论不但考虑了地震动的持时，还更进一步地考虑了地震动过程中反应谱所不能概括的其它特性。动力理论其主要具有如下特点：输入地震动参数需要给出符合场地情况、具有概率含意的加速度过程X(t)，对于复杂结构要求给出地震动二个分量的

4、时间过程及其空间相关性结构和构件的动力模型应接近实际情况，要包括结构的非线性恢复力特性；动力反应分析方法要给出结构反应的全过程，包括变形和能量损耗的积累；计算原则要考虑到多种使用状态和安全的概率保证。由于动力理论在输入、模型、方法和原则等四个方面，都提出了更具体的要求，更明确的规定、更详细的计算，从而可以得到更可靠的结构设计。二基于承载力设计方法静力法和反应谱法静力法和早期的反应谱法都是以惯性力的形式反映地震作用，并按弹性方法来计算结构地震作用效应。局限：当遭遇超过设计烈度的地震，结构进入弹塑性状态，此种方法无法应用。在静力法向反应谱法过度的过程中，短周期结构的加速度谱值比静力法中的地震系

5、数大一倍以上，这就让以前通过静力法设计的建筑物如何能够经受住强烈地震作用无法得到解释。基于承载力和构造保证延性的设计方法、为了解决静力法向反应谱法过渡的问题，构造延性被引入。以美国UBC规范为代表，通过地震力降低系数R讲反应谱法得到的加速度反应值降低到与静力法水平地震相当的设计地震加速度采用反应谱的基于承载力和构造保证延性的设计方法成为各国抗震设计规范的主要方法。基于损伤和能量的设计方法在超过设防地震作用下，虽然非弹性变形对防止结构倒塌有着重要的作用，但结构自身一会因此产生一定的损伤，当非弹性变形超过结构自身非弹性变形能力时，则会导致结构倒塌。因此，对结构在地震作用的非弹性变形以及由此引起

6、的结构损伤就成为抗震研究的一个重要方面，并由此产生基于损伤的设计方法。人们试图引进反应结构损伤程度的某种指标来作为设计指标。从能量观点看，只要结构的阻尼耗能和体系的塑性变形耗能和滞回耗能能力大于地震输入能量，结构即可抵御地震作用能力设计方法该方法是基于对非弹性性能对于结构抗震能力贡献的理解和超静定结构在地震作用下实现具有延性破坏机制的思想提出的，可保证结构抗震设防目标，同时又使设计经济合理。核心：“强柱弱梁”“强剪弱弯”“强则强，弱则弱”基于性能设计方法基本思想：使所设计的工程结构在使用期间满足各种预定的性能目标，而具体性能要求可根据建筑和结构的重要性来确定。可明确描述结构性能状态的物理量

7、：力，位移（刚度），速度，加速度，能量和损伤。基于性能设计方法要求能够给出结构在不同强度地震作用下，这些结构性能指标的反应值（需求值），以及结构自身的能力值。问题：对于结构性能状态的具体描述和计算，以及设计标注目前尚不明确。基于位移设计方法用力作为单独的指标难以全面描述结构的非弹性性能和破损状态，而用能量和损伤指标又难以实际应用，因此目前基于性能设计方法的研究主要用位移指标对结构的抗震性能进行控制，称为DBD.能力谱注：