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如何理解自動抗震設(shè)計需求的參數(shù)
創(chuàng)建者:魏贊洋,編輯者:魏贊洋,最近更新:2018/01/02 11:52:25

問題描述:自動抗震設(shè)計功能使用戶可以快速自動地完成常規(guī)橋梁在E2大震作用下的橋墩延性驗算。在“抗震設(shè)計首選項”中選擇設(shè)計規(guī)范之后,就可以點擊“設(shè)計需求”,彈出設(shè)計需求窗口,在對話框下方的“加載”區(qū)域設(shè)置用于設(shè)計的水平和豎直地震反應(yīng)譜,如下圖所示。但是如何設(shè)置自動抗震設(shè)計過程中相關(guān)的參數(shù)?

解答:點擊 問題中對框框“設(shè)計需求參數(shù)”后面對應(yīng)的“修改/顯示…”按鈕可以顯示出如下的對話框,此處可以設(shè)置抗震需求的詳細參數(shù),使E2大震作用下的橋墩延性驗算符合規(guī)范和設(shè)計意圖的要求。

上圖對話框中出現(xiàn)的所有參數(shù)會因選擇的規(guī)范有所不同,所有可能出現(xiàn)的參數(shù)解釋如下表。


選項

下部結(jié)構(gòu)自動抗震設(shè)計參數(shù)

抗震設(shè)計類別選項

僅當首選項選擇“AASHTO Seismic 2011 規(guī)范時存在。用戶可以選擇由程序按照“AASHTO Seismic 2011”中表3.5-1自動決定抗震設(shè)計類別(seismic design categories),即“程序決定”,或選擇由用戶直接指定抗震設(shè)計類別,即“用戶定義”,并在“抗震設(shè)計類別”項中手動指定抗震設(shè)計類別。

抗震設(shè)計類別

僅當首選項選擇“AASHTO Seismic 2011 規(guī)范時存在。如果將“抗震設(shè)計類別選項”設(shè)置為“用戶定義”,就必須在此處指定抗震設(shè)計類別(B,CD)。 程序會根據(jù)“AASHTO Seismic 2011”中對應(yīng)的抗震設(shè)計類別決定位移能力獲取方式等自動抗震設(shè)計中的關(guān)鍵設(shè)計流程。

墩柱位移能力選項

僅當首選項選擇“JTG/T B02-01-2008 規(guī)范時存在??蛇x項為“程序決定”和“Pushover分析”。選擇“程序決定”時,程序先判斷橋墩為單柱墩還是多柱墩。單柱墩或多柱墩順橋向根據(jù)JTG/T B02-01-2008 7.4.7(對應(yīng)到城市橋梁為CJJ 166-2011 7.3.5)采用規(guī)范公式計算位移能力。多柱墩橫橋向根據(jù)JTG/T B02-01-2008 7.4.8(對應(yīng)到城市橋梁為CJJ 166-2011 7.3.7),采用Pushover分析;

如選擇“Pushover分析”則所有橋墩順、橫橋向均采用Pushover分析計算位移能力。

橋墩位移需求系數(shù)

由反應(yīng)譜分析得到的墩頂位移需乘以此處指定的系數(shù),得到最終的墩頂位移需求。可用于修改位移需求,以適應(yīng)規(guī)范對阻尼比非5%或短周期橋墩位移需求的規(guī)定。這個系數(shù)將被應(yīng)用于所有橋墩的順橋向和橫橋向。JTG/T B02-01-2008中對應(yīng)6.7.6(對應(yīng)到城市橋梁為CJJ 166-2011 7.3.3)AASHTO Seismic 2011中對應(yīng)4.3節(jié)。

重力荷載工況選項

選項包括“自動:所有結(jié)構(gòu)”、“自動:當前橋?qū)ο蟆焙汀坝脩舳x”。當選擇“自動:所有結(jié)構(gòu)”或“自動:該橋梁對象”時,程序自動對模型中被指定的部分加載所有荷載模式設(shè)計類型為DEAD(即恒載)的荷載,自動計算各個墩柱截面開裂特性,并以框架屬性修正的形式指定到墩柱對應(yīng)的單元。當選擇“用戶定義”時,程序不會自動計算墩柱截面開裂特性,需要用戶手動折減橋墩剛度。截面開裂特性計算方式在JTG/T B02-01-2008中對應(yīng)6.1.6條、7.4.4(對應(yīng)到城市橋梁為CJJ 166-2011 6.1.8、7.3.8)。AASHTO Seismic 2011中對應(yīng)5.6節(jié)。本案例中選擇“自動:所有結(jié)構(gòu)”。

重力工況

如果用戶在重力荷載工況選項”中選擇了“用戶定義”,則需在此處指定一個荷載工況名稱(通常為非線性施工階段靜力工況),為后續(xù)的位移需求和能力分析提供結(jié)構(gòu)初始受力條件。如需考慮墩柱截面開裂特性,應(yīng)由用戶在該工況中手動指定。

附加組

僅在“重力荷載工況選項”中選擇“自動:該橋梁對象”時可用??梢酝ㄟ^在此處指定一個結(jié)構(gòu)組名稱,將組中的結(jié)構(gòu)添加到用于計算墩柱截面開裂特性的恒荷載工況的加載對象中。結(jié)構(gòu)組中可以包含樁基礎(chǔ)或其他附加結(jié)構(gòu)。

包含P - Delta 效應(yīng)

如果此處選擇“是”,則抗震設(shè)計過程自動生成的所有非線性工況都將考慮P-Delta 效應(yīng)。如果墩柱采用理想雙線性塑性鉸,P-Delta 效應(yīng)可能導(dǎo)致pushover曲線產(chǎn)生更明顯的下降段。建議在考慮P-Delta 效應(yīng)之前先執(zhí)行一個不考慮幾何非線性的抗震設(shè)計以便于了解橋墩的非線性行為。

開裂特性選項

可選擇“程序決定”或“用戶定義”。如選擇“程序決定”,則程序會先運行重力荷載工況。截面設(shè)計器會使用墩柱頂部和底部的軸力自動計算墩柱截面開裂特性,即有效截面抗彎剛度。變截面墩柱頂部和底部開裂特性的平均值將被用于定義框架屬性修正,然后重新運行重力荷載工況再次執(zhí)行上述過程,直至確??蚣軐傩孕拚諗康街付ǖ娜菰S誤差內(nèi)。

收斂容差

該值用于設(shè)定橋墩墩柱截面開裂特性迭代計算的收斂容差。僅當開裂截面特性由程序決定的時可用。

最大迭代次數(shù)

該值用于設(shè)定計算橋墩開裂截面特性時的最大容許迭代次數(shù)。初次運行重力工況被視為第0次迭代。僅當開裂截面特性由程序決定的時可用。

接受不收斂結(jié)果

用于設(shè)定在橋墩開裂截面特性計算不收斂時,是否繼續(xù)設(shè)計。僅當開裂截面特性由程序決定的時可用。

模態(tài)工況選項

可選擇“程序決定”或“用戶定義”。模態(tài)工況將作為計算橋墩位移需求的反應(yīng)譜工況的分析基礎(chǔ)。如果由程序自動定義,模態(tài)工況將繼承重力工況完成后的結(jié)構(gòu)剛度,即橋墩墩柱采用有效截面抗彎剛度。如果選擇用戶定義,用戶可以通過在“模態(tài)工況”項中選擇自定義的模態(tài)工況來控制初始剛度、模態(tài)類型等模態(tài)工況參數(shù)。

模態(tài)工況

指定一個已存在的模態(tài)工況作為反應(yīng)譜荷載工況的分析基礎(chǔ)。只有在“模態(tài)工況選項”項中設(shè)定為用戶定義的時可用。

模態(tài)的類型

指定自動生成模態(tài)工況的模態(tài)類型采用特征向量還是利茲向量。

附加模態(tài)數(shù)量

指定程序默認計算的模態(tài)數(shù)量外需要增加計算的模態(tài)數(shù)量。取值可以是0(默認)、正值或負值。默認模態(tài)數(shù)量由橋跨數(shù)量決定。最少計算12階模態(tài),對于大于兩跨的橋梁每增加一個橋跨就要多計算6階模態(tài)。

反應(yīng)譜工況選項

可選擇“程序決定”或“用戶定義”。反應(yīng)譜工況的計算結(jié)果代表地震設(shè)計需求。如果由程序定義,該工況將使用抗震設(shè)計請求中指定的反應(yīng)譜函數(shù)和模態(tài)工況,并在順橋向和橫橋向應(yīng)用加速度荷載。首選項選擇“AASHTO Seismic 2011 規(guī)范時,默認使用100% + 30%原則進行方向組合。首選項選擇“JTG/T B02-01-2008”規(guī)范時,默認使用SRSS作為方向組合方法。

反應(yīng)譜工況

指定一個已存在的反應(yīng)譜工況來計算位移需求。僅在反應(yīng)譜工況選項中選擇用戶定義時可用。

反應(yīng)譜角度選項

指定反應(yīng)譜工況加載角度是由程序確定或由用戶定義。如果選擇由程序定義則順橋向加載方向(U1)由起始橋臺和終點橋臺在布局線上的連線決定。該選項只有在反應(yīng)譜工況選項設(shè)置為用戶定義時才要求指定。

反應(yīng)譜角度

決定反應(yīng)譜加載方向的轉(zhuǎn)角(角度制,起始方向是全局X方向)。此選項只有在反應(yīng)譜角度選項設(shè)置為用戶定義時才被要求設(shè)置。

方向組合

反應(yīng)譜分析的方向組合類型。可選項為“絕對值”、“SRSS”和“CQC3

方向因子

對于絕對值方向組合,該因子應(yīng)用于第二方向。通常取值為0.3,以實現(xiàn)100% + 30%原則。對于CQC3方向組合,該因子應(yīng)用于第二水平方向。通常是大于0.5的值。對于SRSS方向組合,該因子通常取1.0.

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)組

如采用有限元模擬基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),應(yīng)將模擬基礎(chǔ)單元定義到一個結(jié)構(gòu)組并在此處指定。這樣基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)就可以包含于pushover分析中。首選項選擇“AASHTO Seismic 2011” 規(guī)范時,僅在抗震設(shè)計類別為D時需要指定。

Pushover分析

目標位移比率

該項用于指定Pushover分析的推覆目標位移。通過目標位移與前述反應(yīng)譜分析得到的位移需求比率指定。首選項選擇“AASHTO Seismic 2011 規(guī)范時,僅在抗震設(shè)計類別為D時要求指定。

橋墩破壞準則

判定橋墩破壞的準則。橋墩位移能力即為橋墩破壞時橋墩頂部的位移。<Pushover曲線下降>Pushover曲線比峰值下降一定比率(默認為0.01)的時候判定橋墩破壞;<首個塑性鉸達到極限狀態(tài)>即首個墩柱塑性鉸達到極限狀態(tài)時判定橋墩破壞。首選項選擇“AASHTO Seismic 2011 規(guī)范時,該選項只有在抗震設(shè)計類別為D時要求指定。 JTG/T B02-01-2008中對應(yīng)7.4.8(對應(yīng)到城市橋梁為CJJ 166-2011 7.3.7)

Pushover曲線下降容差/鉸極限狀態(tài)

當橋墩破壞準則被設(shè)置為<Pushover曲線下降>時,該選項為Pushover曲線下降容差,即相對于曲線峰值的下降比率(默認為0.01),用于根據(jù)Pushover曲線確定橋墩的位移能力。當橋墩破壞準則是被設(shè)置為<首個塑性鉸達到極限狀態(tài)>時,該選項是塑性鉸極限狀態(tài)對應(yīng)的點,可選項為B、C、DE。對于P-M-M鉸,此處的設(shè)置對應(yīng)骨架曲線中的點。對于纖維鉸,破壞最嚴重的纖維控制塑性鉸的狀態(tài),此處的設(shè)置對應(yīng)構(gòu)成纖維材料非線性屬性中應(yīng)力應(yīng)變曲線中的點。

橫橋向

Pushover類型

用于指定橫橋向Pushover分析的模擬類型。可選項為“帶上部結(jié)構(gòu)推覆”和“不帶上部結(jié)構(gòu)推覆”。通常選擇“不帶上部結(jié)構(gòu)推覆”,“帶上部結(jié)構(gòu)推覆”一般用于上、下部結(jié)構(gòu)固接的橋梁。

順橋向

Pushover類型

用于指定順橋向Pushover分析的模擬類型??蛇x項為“帶上部結(jié)構(gòu)推覆”、“不帶上部結(jié)構(gòu)推覆”和全橋沿弦向推覆”。通常選擇“不帶上部結(jié)構(gòu)推覆”,“帶上部結(jié)構(gòu)推覆”一般用于上、下部結(jié)構(gòu)固接的橋梁?!叭珮蜓叵蚁蛲聘病眱H在首選項選擇“AASHTO Seismic 2011 規(guī)范時可用。



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