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振型分析的原理 n个自由度体系的n个自振频率和模态向量: 各特征向量之间满足正交条件 利用模态向量的正交性，可生成对角质量矩阵和刚度矩阵 将结构体系的动力方程分解为独立的n个单自由度体系 振型分析 结构的阻尼 振型阻尼 直接输入各振型阻尼的方法 Rayleigh 阻尼 质量和刚度因子法 应变能因子法 非典型的阻尼，无法分离各模态。为了反映各单元不同的阻尼特性，使用变形能量的概念来计算各模态的阻尼比。 反应谱 反应谱是单自由度弹性体系在给定的地震作用下，某个最大反应量（位移、速度、加速度）与体系自振周期的关系曲线。 位移谱 拟速度谱 拟加速度谱 反应谱 由同一场地上所得到的地面运动加速度记录分别计算出它们的反应谱曲线，进行统计分析，求出的谱曲线为抗震设计反应谱。 公路工程抗震设计规范（JTJ 004-89）中给出动力放大系数 谱 建筑抗震设计规范（GB 50011-2001）中给出水平地震影响系数 谱 公路桥梁抗震设计规范（征求意见稿）中给出的设计加速度反应谱 * MIDAS Information Technology Co.,Ltd. * * MIDAS Information Technology Co.,Ltd. * * MIDAS Information Technology Co.,Ltd. * * MIDAS Information Technology Co.,Ltd. * MIDAS/Civil 抗震分析与设计介绍 目录 桥梁为什么要做抗震设计？ 结构动力学概念 振型分析 反应谱分析 时程分析 静力弹塑性分析 动力弹塑性分析 新旧规范比较 现行公路工程抗震设计规范（JTJ 004-89）已经很落后 ▽ 单一水准强度抗震设计 ▽ 地震作用强度——烈度 ▽ 地震力方面 新规范的发展方向 ▽ 抗震设防标准——多水准、多设防目标、多阶段 ▽ 地震作用强度——地震动参数 ▽ 延性和位移设计——非弹性反应谱和时程分析法 ▽ 合理的抗震构造 ▽ 桥梁结构基础抗震设计 城市桥梁抗震设计规范1998年开始编制，2001年形成初稿 公路工程抗震设计规范1999年开始修订，2004年形成初稿 新规范进展 铁路工程抗震设计规范 2006-12-01实施 公路桥梁抗震设计规范 铁路新规范的特征 新规范规定了按“地震动峰值加速度”和“地震动反应谱特征周期”进行抗震设计的要求，明确了铁路构筑物应达到的抗震性能标准、设防目标及分析方法，增加了钢筋混凝土桥墩进行延性设计的要求及计算方法。 总则强条 总则1.0.5条：铁路工程应按多遇地震、设计地震、罕遇地震三个地震动水准进行抗震设计。 铁路新规范强条 抗震设计基本要求： 3.0.1条：按本规范进行抗震设计的铁路工程，应达到的抗震性能要求如下： 性能要求Ⅰ：地震后不损坏或轻微损坏，能够保持其正常使用功能；结构处于弹性工作阶段； 性能要求Ⅱ：地震后可能损坏，经修补，短期内能恢复其正常使用功能；结构整体处于非弹性工作阶段； 性能要求Ⅲ：地震后可能产生较大破坏，但不出现整体倒塌，经抢修后可限速通车；结构处于弹塑性工作阶段。 铁路新规范强条 铁路新规范强条 地震动水准 多遇地震 设计地震 罕遇地震 构筑物 桥梁 桥台、上下部连接 采用RC桥墩的桥梁 抗震设防目标 达到抗震性能要求Ⅰ 达到抗震性能要求Ⅱ 达到抗震性能要求Ⅲ 分析方法 一般桥梁：采用反应谱法 重要桥梁及新结构桥梁：采用反应谱法及时程分析法 静力弹塑性分析 钢筋混凝土桥墩采用延性设计简化方法； 重要桥梁及新结构桥梁：采用非线性时程分析方法 表3.0.3 铁路工程构筑物抗震设防目标及分析方法 公路新规范（征求意见稿） A类桥梁是指主跨径超过150m的特大桥（不含引桥）； B类桥梁是指高速公路和一级公路上的除A类以外的桥梁及二级公路上的大桥、特大桥等； C类桥梁是指除A、B、D类以外的公路桥梁； D类桥梁是指位于三、四级公路上的中桥、小桥。 地震基本烈度 桥梁分类 6 7 8 9 0.05 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 A 8 9 9 更高，专门研究 B 7 8 8 9 9 >=9 C 6 7 7 8 8 9 D 6 7 7 8 8 9 表3.1.2-1 各类公路桥梁抗震措施等级 桥梁抗震设防标准 抗震设防烈度为6度及以上地区的公路桥梁，须进行抗震设计： A类桥梁只须进行地震影响E2作用下的抗震设计； D类桥梁只须进行地震影响E1作用下的抗震设计； B