基于MidasCivil的连续刚构桥抗震安全性分析
基于Midas Civil的连续刚构桥抗震安
全性分析
摘要：桥梁工程作为城市交通中的生命线工程，设计人员对其抗震安全性的
研究从未停止。本文采用Midas Civil建立某高速公路段连续刚构桥的三维空间
模型，以公路桥梁抗震设计规范（JTG-T2231-01-2020）为依据，采用反应谱分
析法，对桥梁整体在E1、E2地震作用下的抗震性能进行验算分析。其分析方法
及结论可为今后同类型桥梁抗震设计提供参考。
关键词：反应谱法、连续刚构桥地震响应、抗震分析
引言
我国部分地区直属于两大地震带范围内，地震活动较为频繁[1]。2008年，汶
川发生的8.0级大地震，死亡失踪人数高达8.7万，造成经济损失近6000亿元；2010年，青海玉树发生7.1地震，死亡失踪人数2968人，直接经济损失近150
亿元[2]。灾情之严重让人痛心不已。随着我国交通事业的蓬勃发展，大量连续刚
构桥得以修建，若桥梁在地震作用下遭受破坏，导致震区交通瘫痪，这势必会对
震后救援工作造成极大困难，造成的人、财损失将不可估量。面对地震的突发性、破坏性，桥梁等重要交通建设必须从设计阶段入手，严格把控其抗震安全性能。
一、工程概况
某高速公路段60+100+60m三跨变截面连续刚构桥项目，上部结构为预应力
混凝土单箱单室箱梁，支点梁高6.8m，跨中梁高3m，采用公路Ⅰ级设计荷载；
下部结构为单柱式薄壁空心墩，长8.5m，宽3.2m，桩基础为4根直径1.6m的圆
柱桩，桩长15m。
二、计算模型建立
采用Midas Civil2021及Midas Civil Designer2021进行建模、分析，C50混凝土箱梁、C40混凝土桥墩和C25混凝土桩基采用梁单元模拟。全桥共计160个节点，147个单元，所建桥梁三维模型见图1所示。
图1结构模型
三、模态分析
采用Midas Civil中的多重Ritz向量法进行特征值分析，按照地震波最不利输入方向（顺桥向、横桥）取前100阶振型对桥梁三维有限元模型进行模态分析[3]。计算结果显示：TRAN-X振型参与质量为100%、TRAN-Y振型参与质量为100%、TRAN-Z振型参与质量为92.96%，三个方向的振型参与质量均超过了总质量的90%，保证了结果的可靠性。
四、地震反应谱分析
桥梁抗震设防类别为B类、场地类别为II类。地震基本烈度为Ⅶ度，地震动反应谱特征周期为0.40s，项目区地震动峰值加速度为0.10g。根据区域地震情况，分别建立E1、E2地震作用下的设计反应谱曲线[4]。
（一）E1地震作用验算
E1地震作用下，桥墩强度验算结果见表格1所示。
表格1E1地震作用强度验算
构验算组成
rNd(kN
Nn(kN)
件位置)
2号墩墩顶
偏心 Fx-
Min(My)
46548.
54
114431.
032
偏心 My-
Max(Fx)
46351.
552
100016.
456
墩底
偏心 Fx-
Min(My)
49919.
56
91563.4
96
偏心 My-
Max(Fx)
49721.
532
132913.
056
从表格1计算结果可以看出：在E1地震作用下，桥墩最不利截面为2号墩桥墩墩底，最不利荷载为49721.532kN偏心受压荷载，桥墩均满足承载力要求。
（二）E2地震作用验算
E2地震作用下，桥墩强度验算结果见表格2所示。
表格2E2地震作用强度验算
构件
验算
位置
组成
rNd(kN
)Nn(kN)
1号墩墩顶
偏心 Fx-
Min(My)
46553.
384
88717.8偏心 My-46395.117292.
Max(Fx)076096
墩底
偏心 Fx-
Min(My)
49362.
468
137979.
936
偏心 My-
Max(Fx)
49203.
492
84206.6
96
2号墩墩顶
偏心 Fx-
Min(My)
46548.
54
114431.
032
偏心 My-
Max(Fx)
46351.
552
100016.
456
墩底
偏心 Fx-
Min(My)
49919.
56
91563.4
96
偏心 My-
Max(Fx)
49721.
532
132913.
056
从表格2计算结果可以看出：在E2地震作用下，桥墩最不利截面为1号墩桥墩墩顶，最不利荷载为My最小时产生的46234.928kN偏心受压荷载。此时安全系数为1.1136，桥墩均处于弹性受力阶段，桥墩未屈服。
结论
通过对本实际工程项目在E1、E2地震作用下的整体抗震性能验算，可得出以下结论：
(1)在E1地震作用下，该项目桥墩处于弹性阶段，最不利截面为2号墩桥墩墩底。
(2)在E2地震作用下，最不利截面为1号墩桥墩墩顶，在顺桥向My荷载作
用下，墩顶更易于屈服，有形成塑性饺的趋势。
(3)该高速公路段连续刚构桥满足E1、E2地震作用下的抗震设计规范，桥墩
尺寸及配筋方案是可行。
参考文献：
[1]高志强.我国抗震设防国标的标准化历程[J].建筑，2016(14):11-13.
[2]姚德隆. 基于Midas/civil的公路桥梁抗震安全性分析[D].南华大学，2019.
[3]《公路桥梁抗震设计规范》（JTGT 2231-01-2020）.
[4]刘潇潇.桥梁抗震主要分析理论与计算方法研究[J].城市道桥与防
洪,2011.
作者简介：易烬（1999-），男，汉族，重庆人，重庆交通大学硕士研究生，研究方向：桥梁工程
基于Midas Civil的连续刚构桥受力分析
基于Midas Civil的连续刚构桥受力分析 摘要：本案例通过Midas软件建立连续刚构桥受力结构模型，对连续刚构桥持久状况正常使用极限状态内力分析，清晰表达出其各使用阶段内力，从而更好地进行内力分析计算，为以后连续刚构桥施工受力分析方案提供理论依据。 关键词：Midas分析；连续刚构桥；内力分析 1 工程概况 本工程位于广东省，东莞麻涌至长安高速公路路线跨越漳彭运河后，于大娘涡、沙头顶之间跨越淡水河。淡水河上游接东江北干流和中堂水道，下游汇入狮子洋。淡水河特大桥设计起点从路线K20+060开始至K21+184终止。其中主桥为（82+2×140+80）m的连续刚构桥，梁部采用C60混凝土，根部梁高8m，高跨比为1/17.5，跨中梁高为3m，高跨比为1/46.67，跨中根部梁高之比为1/2.67，底板按1.8次抛物线变化，桩基采用9根φ2.2m桩（半幅桥）。 2 主要技术标准 本桥采用对称逐段悬臂灌注和支架现浇两种施工方法。先托架浇注0号块，再对称逐段悬臂浇筑其它块件。边跨端头块采用支架现浇法施工。先合拢边跨，再合拢中跨。中跨采用挂篮合拢。边跨采用支架施工，先现浇端头块，然后浇筑2m 长合拢段进行边跨合拢。相关计算参数如下所示： 1、公路等级：高速公路，双向八车道。 2、桥面宽度：2×19.85m。 3、荷载等级：公路-I级。 4、设计时速：100km/h 5、设计洪水频率：1/300。 6、设计通航水位：H5%＝3.14m。 7、设计基本风速：V10%＝31.3m/s 3 计算理论 构件纵向计算均按空间杆系理论，采用Midas Civil V7.41进行计算。（1）将计算对象作为平面梁划分单元作出构件离散图，全桥共划分711个节点和676个单元；（2）根据连续刚构的实际施工过程和施工方案划分施工阶段；（3）根据规范规定的各项容许指标，验算构件是否满足规范规定的各项要求。 4建立计算模型及离散图 4.1计算模型 主桥主墩采用桩基采用9根φ2.2m桩（半幅桥）。根据等刚度原则，将承台以下群桩模拟成二根短柱，柱底固接，桩顶与承台相接形成“门”形结构，令群桩和模拟的两根短柱在单位水平位移、单位竖向位移和单位转角时所需施加的外力相等，解决了桩土互相作用的计算问题。计算模型如下： 4.2构件离散图 5 计算分析 5.1 持久状况承载力极限状态计算 1）正截面受压区高度计算 按《公桥规》规定，混凝土受压区高度：x=ξbh0 相对界限受压区高度ξb=0.38（C60 混凝土、钢绞线）。对各截面受压区高度进行计算，受压区高度最小富余量为96.0cm。最小富余百分比65.7%。计算下表所示：
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MIDAS pushover分析在桥梁双柱及排架墩抗震计算中的应用 摘要：由于近几年地震的频发及地震作用给建筑结构所带来的严重破坏，使得科研及设计人员越加注重地震作用的分析。而桥梁结构作为重要的交通枢纽，对桥梁各个结构基于抗震性能的计算也日趋完善。在桥梁结构抗震分析中，能力保护构件的验算须满足规范要求。本文通过对双柱墩横向地震下的midas建模分析，阐述pushover分析在双柱墩或排架墩地震工况下的计算。通过pushover迭代分析得出墩底塑性屈服时的轴力和墩柱达到屈服状态时的横向位移。 关键词：桥梁；地震作用；抗震分析；midas pushover 分析；墩柱屈服时轴力和位移 桥梁作为交通生命线的枢纽，由于其用途的特殊性，一旦遭受地震破坏，将会导致巨大的经济及生命财产损失，且震后修复较为困难。故在桥梁结构设计中，对桥梁结构两阶段地震作用下的抗震分析和计算显得尤为重要。针对桥梁结构中能力保护构件桥墩在E2作用下的抗震验算应按照规范验算桥墩墩顶的位移，并验算桥墩在地震作用时的抗弯及抗剪强度。采用非线性时程进行地震反应分析的桥梁应验算其塑性转角。城市桥梁抗震设计规范7.3.7条规定，对双柱墩、排架墩顺桥向的容许位移按照规范公式计算即可，横桥向的
容许位移可在盖梁处施加水平力F，进行非线性分析（推倒分析），通过分析计算得出墩柱任一塑性铰达到其最大容许转角货塑性铰区控制截面达到最大容许曲率时，盖梁处的横向水平位移。 一、工程实例 滨海地质条件下，3x30m预制简支变连续等截面小箱梁；桥宽13.5m，横向设四片小箱梁，梁高为1.6m，采用通用图设计。预制小箱梁下部采用双柱接明盖梁，盖梁为普通钢筋混凝土结构，盖梁尺寸（高x宽）为1.6x1.8m，下接1.6x1.6m 矩形墩柱，标准柱间距为6.5m。其中墩断面图见图一。 图一：小箱梁中墩断面图二：midas模型建立 桥面铺装：10cm改性沥青和10cmC40防水混凝土；汽车荷载：公路―Ⅰ级；设计车速：V=80km/h；设计年限：100年；设计基准期：100年；环境类别：Ⅱ类。 二：模型建立 对桥梁上部结构计算时建立全桥midas模型进行空间动力分析，而针对小箱梁双柱墩的横向分析，本文同过midas 中的pushover分析模块进行建模计算。3x30m小箱梁在横向建模分析时将上部结构等效成集中质量加载与盖梁上，下部盖梁和墩柱承台采用梁单元进行模拟，承台底约束考虑桩土作用，施加集中刚度。模型建立见图二。 城市桥梁抗震规范中6.6节中指出，关于横向允许位移
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钢—混凝土混合梁连续刚构桥结构性能研究钢-混凝土混合梁连续刚构桥是一种新型梁式桥,它是将连续刚构桥主跨跨中的一段混凝土箱梁替换为钢箱梁,混凝土梁和钢箱梁在结构层次上连接在一起,共同构成了连续刚构桥的主梁部分。本文以某连续刚构桥为工程依托,将该连续刚构桥中跨跨中42米的混凝土箱梁替换为钢箱梁,试设计了一座钢-混凝土混合梁连续刚构桥,并对其进行分析,主要研究内容包括以下几个方面:(1)基于有限元理论,采用Midas Civil大型有限元软件建立连续刚构桥的全桥梁单元模型,并结合现有钢-混凝土混合梁连续刚构桥的结构参数和前人研究成果,将连续刚构桥中跨跨中42米混凝土箱梁替换成钢箱梁,建立钢-混凝土混合梁连续刚构桥的全桥模型,并对该桥进行结构验算,为后面的计算研究做铺垫。 (2)以试设计的混合梁连续刚构桥为基础,并对其结构参数进行分析,主要包括在恒载和活载分别作用下,边中跨比和钢梁长度与中跨跨径之比对混合梁连续刚构桥受力性能的影响,结果表明恒载作用下,跨中弯矩随着边中跨比的增大而减小,随着钢梁长度与跨径之比的增大而减小;活载作用下,中跨跨中最大应力随着边中跨比的增大而增大,随着钢梁长度与跨径之比的增大而减小。(3)通过连续刚构桥和混合梁连续刚构桥的有限元模型,分析对比连续刚构桥和混合梁连续刚构桥在典型静力荷载工况下的结构变形和受力特征,对比其应力分布和位移情况,结果表明自重作用下混合梁连续刚构桥的跨中位移和墩顶弯矩都较连续刚构桥小,活载作用下连续刚构桥的位移和应力都较连续刚构桥稍大。 (4)对比分析连续刚构桥和混合梁连续刚构桥的动力特性,并且分别对不同墩高差和不同墩高两种参数下的连续刚构桥和混合梁连续刚构桥的动力性能进行研究,结果表明连续刚构桥和混合梁连续刚构桥的一阶振型均为体系纵飘,混
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midas civil 桥梁荷载试验实例精析
在撰写这篇文章之前，我对于midas civil 桥梁荷载试验实例精析这个主题有了相关的了解，首先让我们明确一下文章的主要内容和结构。 文章将以midas civil 桥梁荷载试验实例为主线索，深入解析其原理、方法和应用，并结合实际案例进行分析和论证。整篇文章将分为引言、midas civil 桥梁荷载试验原理与方法、实例精析、个人观点和总结回 顾五个部分。以下是对每个部分的简要讨论： 引言：在本部分，我将简要介绍midas civil 桥梁荷载试验的背景和意义，并指出本文的主要研究目的和方法。 midas civil 桥梁荷载试验原理与方法：本部分将重点介绍midas civil 桥梁荷载试验的原理和方法，包括其基本理论、模拟原理和具体操作 步骤，以便读者能够深入理解其实质。 实例精析：在这一部分，我将结合真实案例，针对具体的midas civil 桥梁荷载试验实例进行分析和论证，重点剖析试验结果、数据分析和 结论推断，以印证前文所述的原理和方法。 个人观点：这一部分将是我对midas civil 桥梁荷载试验的个人理解和经验总结，包括其优势、不足以及进一步发展方向等，与读者共享我 的见解和思考。 总结回顾：最后一部分将是对全文的总结和回顾，通过对前文内容的
归纳和总结，使读者能够全面、深刻和灵活地理解midas civil 桥梁荷载试验的相关知识和应用。 现在我会开始撰写文章，包括以上提到的五个部分。文章字数将超过3000字，格式将遵循普通文本的知识文章格式，并在内容中多次提及指定的主题文字。文章将通过逐步展开的方式，深入解析和讲解midas civil 桥梁荷载试验实例，以期为您提供一篇高质量、深度和广度兼具的中文文章。如果您对文章的结构或内容有任何特殊要求，请随时告诉我，我会尽力满足您的需求。在引言部分，我将会介绍midas civil 桥梁荷载试验的背景和意义。midas civil 软件是一款专业的结构分析与设计软件，其在桥梁设计领域具有广泛的应用。而桥梁荷载试验作为评估桥梁结构安全性和性能的重要手段，对于工程实践具有重要的意义。本文旨在分析midas civil 桥梁荷载试验的原理、方法和应用，并结合实际案例进行深入论证，从而为相关领域的工程技术人员提供参考和借鉴。 在midas civil 桥梁荷载试验原理与方法部分，我将重点介绍midas civil 桥梁荷载试验的原理和方法。midas civil 软件能够实现对桥梁结构的有限元分析和建模，包括荷载和约束条件的设定等。midas civil 软件还可以进行不同荷载情况下的静态和动态分析，模拟桥梁结构在实际使用条件下的应力、变形、位移等参数。midas civil 软件还能够通过对试验结果进行数据处理和分析，得出结论并进一步指导工程实践。这些方法将在本部分进行详细阐述，以便读者能够全面了解
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模式对结构动力性质的影响，分别按墩底固结和考虑桩土相互作用进行计算。采用土弹簧模拟桩-土的相互作用。桩基承受各种荷载作用后会产生位移而压缩土体，进而土体对桩基有了抗力，因将土体变形假设为弹性，这里采用E.Winkler的土抗力与其压缩量成正比的假设，则土层水平抗力可定义为 式中：σx为单位面积土层的水平抗力，kPa；X为桩在深度z的水平位移；Cz为桩周土的地基水平向抗力系数，kPa/m。 输入地震波采用E1 Centro波南北分量，并根据场地类型的加速度峰值进行了调幅处理。由于曲线桥结构受力的复杂性，假定地震波按照本文所定义的纵向和横向分别输入，不考虑结构的多点激励及输入方向的影响。调整后的El Centro波时程曲线如图1所示。 为了探讨曲率半径对结构在地震作用下的反应影响，分别建立六种模型进行分析，即：R=1 000 m、R=800 m、R=500 m，每种情况分别考虑墩底固结和桩-土相互作用。 2.1 自振特性分析 桥梁结构的自振特性是进行结构动力分析和抗震设计的重要参数，一般情况下结构前若干阶自振频率和振型在抗震计算时起控制作用，因此，本文给出桥梁结构的前10阶动力特性，8个模型下曲线连续刚构桥的自振特性分析结果如表1和表2所示。 从表1-2可以看出： （1）在前十阶振型中，随着曲率半径的增加，无论考虑桩土相互作用与否，曲线连续刚构桥的振动型式并没有发生改变，说明曲率半径对结构的振动型式影响不显著。 （2）与墩底固结模型相比，考虑桩土作用后，结构一阶振型由纵飘变为1#墩横弯，说明考虑桩土作用后，结构的横向刚度较小。这主要是桩土作用影响了结构的
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浅谈Midas Civil在桥梁施工临时设施 结构中的优化设计 摘要：随着我国经济的腾跃式发展，为有效提高国民出行速度，桥梁在交通领域建设中起到的作用越来越重要。因此，桥梁在交通建设比重越来越多，伴随着桥梁施工经验不断积累，其施工技术与手段也在不断完善成熟，桥梁临时设施结构在桥梁施工阶段扮演着举足轻重的角色，大临结构设计的强度、刚度、稳定涉及桥梁施工每一个安全细节。文章就采用Midas Civil结构计算软件，对海南省万宁市港北大桥边跨现浇段落地钢管桩支架结构进行优化设计进行阐述，利用该软件建模，对优化的大临结构关键部位进行不同荷载组合受力分析，根据受力计算结果，验证以大截面型钢代替贝雷梁片结构的可行性。 关键字： Midas Civil 落地钢管装支架优化设计 1.引言 悬臂现浇连续梁桥在我们现实生活中是一种常见的桥梁，其边跨现浇段施工根据过渡墩高度不同，临时结构常见有两种，一种是墩身高度较低（一般是 ≤20m）时，采用落地钢管桩支架，这种情况对地基承载力是有相关要求的，另外一种就是墩身高度很高（一般是＞20m），如果采用落地钢管桩，将致使钢管桩很长，不但造成结构不稳而且浪费资源与施工工期，在此种情况下，只能采取在墩柱上部合适的位置预埋预埋件，制作成固结在墩身上的托架，本文通过优化连续梁桥边跨现浇段施工落地钢管装支架结构设计，为以后相似工程临时设施结构的设计提供一些新思路。 2.结构电算优势 随着设计、施工技术水平的提高，跨江、海大桥的建设越来越多，其施工环境也越来越复杂，对于比较低次超静定结构，其手算计算功效及精确度尚能满足工程需求。但是对于高次超静定结构，由于边界条件较为复杂，各种构件的连接
考虑梁端伸缩缝间距对高墩连续刚构桥抗震性能影响分析
考虑梁端伸缩缝间距对高墩连续刚构桥 抗震性能影响分析 2.广西交通职业技术学院路桥工程学院广西桂林 530216 *通讯作者：何湘军，(1995-)，男，硕士，助教，研究方向为桥梁抗震 摘要：为了研究梁端伸缩缝间距对高墩连续刚构桥的抗震性能影响的规律， 给高墩连续刚构桥梁抗震设计提供设计依据。以某连续刚构桥为研究对象，考虑 梁-梁碰撞，梁-台碰撞，采用开源有限元软件OpenSees建立桥梁碰撞的弹塑性 动力分析模型，研究不同伸缩缝间距对高墩连续刚构桥抗震性能的影响。结果表明：随着缩缝的间距增大，伸缩缝处的碰撞次数显著减少，碰撞力呈先增大后减 小的趋势，但桥墩的地震响应显著增大。 关键字：刚构桥；抗震性能；有限元；伸缩缝间距 作者简介：封旭，(1995-)，男，硕士，工程师，研究方向为结构抗震。基 金项目: 湖南省教育厅科学研究项目(21C1151) 引言 由于中国处于欧亚地震带，西部地区地震灾害频发，且亚欧板块和印度洋板 块之间发生碰撞挤压，导致西南地区以高原、山地、峡谷为主，而连续刚构桥 整体性好，刚度大，跨越能力强，因此，在地形复杂西南地区得到广泛使用[1-2]。Ruangrassamee等[3]研究了碰撞对相邻两个梁段的相对位移的影响，研究发现， 碰撞导致梁段之间的相对位移增大。Rezaei等[4]研究了非连续桥梁相邻桥段的 冲击影响，并预估了未发生概率及结构或地震参数与冲击力之间的关系。黄佳梅 等[5]研究了近场脉冲型地震对桥梁结构时变抗震性能的影响，并考虑了氯离子侵蚀、地震不确定性等多种因素，发现钢筋锈蚀会导致桥墩变形能力下降，结构的 抗震需求明显大于远场地震，随着时间的推移，桥墩倒塌破坏的概率增大。但是
Midas Civil在钢栈桥结构设计中的应用
Midas Civil在钢栈桥结构设计中的应用作者：*** 来源：《西部交通科技》2020年第07期
摘要：文章以崇左龙江大桥为例，利用MidasCivil软件建立有限元模型，通过最不利工况，模拟分析钢栈桥结构受力体系，同时计算了钢管桩的入土深度，并通过应变片对钢栈桥关键位置进行了运营监测。结果表明，MidasCivil软件对施工单位判断钢栈桥结构设计的合理性提供了有力依据，其三维展示效果能够使现场管理人员更好地掌握钢栈桥结构特点。 MidasCivil;钢栈桥;结构设计;钢管桩 0 引言 在土木工程施工中，钢栈桥作为一种为运输材料、设备和人员而修建的临时便桥设施，具有较大的承载力、施工的便捷性、重复利用率高、拆除简单的特点，因而深受施工单位欢迎。但作为一种施工临时性结构，钢栈桥的设计理论研究不够深入，采用传统的手算方法不仅效率低下，而且不能充分反映钢栈桥在荷载作用下的变形情况，不利于项目管理人员对钢栈桥施工质量及材料用量的监管。本文应用MidasCivil软件，对崇左市龙江大桥钢栈桥进行分析，通过对不同工况下的最不利荷载组合进行计算，得出准确的计算结果，为钢栈桥的设计提供准确的工程数据参考。 1 工程概况 龙江大桥位于崇左市龙州县响水镇，设计桥型为5m×20m，桥长107.08m。上部结构采用先简支后连续预应力（后张）小箱梁，下部结构采用桩柱式桥台，墩柱采用圆柱墩。为方便两岸材料运输及桩基施工，需搭设钢栈桥作为临时施工便道，钢栈桥全长48m，桥宽6m，上部结构为型钢和贝雷梁组拼结构，下部为钢管桩加型钢承重梁结构，桥台台身采用C20混凝土结构。钢栈桥立面图和横断面图分别如图1和图2所示。 2 MidasCivil数值模型 2.1 建模 选取整个钢栈桥进行结构受力分析。桩顶安装2×Ⅰ36a工字钢横梁，布置8排单层贝雷梁结构，支撑架间距按（90+60+90+60+90+60+90）cm布置，桩顶横梁与贝雷片连接处竖杆两侧设两根10#槽钢加强竖杆，贝雷梁上按照0.705m间距布置Ⅰ20a横梁，施工时把工字钢布置于贝雷片斜腹杆或者竖腹杆对应[JP+2]位置。横梁上按25cm间距铺设Ⅰ10工字钢作为纵向分配梁，型钢上铺设8mm花纹钢板作为桥面，利用MidasCivil软件建立有限元模型。 2.2 边界条件及荷载施加 因钢管桩需打入中风化岩层，因此底部采用固结，贝雷片之间需释放梁端约束，其他边界条件均采用弹性连接。
轨道交通单线连续刚构桥梁抗震研究
轨道交通单线连续刚构桥梁抗震研究 摘要：结合广州市轨道交通14号线某区间大跨度连续刚构单线桥梁设计，利用有限元软件进行了两阶段抗震设防验算，为以后的同类工程提供参考。 关键词：轨道交通连续刚构抗震研究 1 引言 随着我国公路和铁路事业的发展，预应力混凝土连续刚构桥应运而生，近年来得到较快的发展，该桥型以强度高、线形明快、施工简便快捷、跨越能力强的优势在大跨度桥梁中得到了越来越广泛的应用。为了避免桥梁在地震灾害中的损失，必须加强桥梁的抗震设计。 2工程实例概况 某地铁车站前后高架区间单线桥梁设计起止里程YDK41+152～YDK41+550、YDK41+850～YDK42+299。区间桥梁布跨：（38+40）m+2 联4x40m +3x35m+ 3x40m +2x40m。 某车站前后跨线桥及主要交叉口桥跨布置（单线） 连续刚构桥梁上部结构采用单箱单室斜腹板箱梁截面，梁顶宽5.8m，梁底宽2.4m。箱梁翼缘悬臂长1.6m。等截面梁高2.0m。 箱梁顶板厚度全桥一致0.30m。箱梁底板厚度跨中0.30m，墩顶0.35m，跨中到墩顶按线性变化。 箱梁内仅在墩顶设置横隔板，为满足施工和管理需要，在中横隔板处设置了人孔。整联梁从边墩顶上桥，从横隔板进人孔进桥。为保持箱内通风干燥，在箱梁腹板和底板上均留有通风孔和排水孔。 3结构有限元计算模型 4x40m单线连续刚构抗震分析采用空间有限元程序Midas Civil2015建立全桥力学模型进行分析计算（考虑到桥梁结构的刚度和质量分布的影响，采用三联来模拟），建模时主梁、桥墩、承台均采用空间梁单元来模拟，在承台底用六个弹簧刚度模拟群桩基础的刚度。边墩与主梁固结，桥墩截面尺寸(2.4～3.0)x0.8m，墩高15.0～15.5m；中墩与主梁固结，桥墩截面尺寸(2.4～3.0)x1.3m，墩高15.0～15.5m。计算模型如下图所示： 4x40m单线连续刚构计算图式 4多遇地震工况下地震力计算 桥梁抗震计算时应分别计算顺桥向和横桥向的水平地震作用，多遇地震采用反应谱分析方法。 桥墩（承台）主要部位内力最大响应结果 多遇地震工况结构处于弹性工作阶段。 多遇地震下墩顶位移验算 多遇地震下墩顶位移满足规范要求。 多遇地震作用下梁端横向位移验算，地震组合只考虑活载+地震力作用，验算结果详见下表。 多遇地震下梁端横向位移验算表 多遇地震作用下梁端位移小于运营阶段梁端位移，可满足行车安全要求。 5罕遇地震桥墩屈服状态分析 根据Midas civil中M-Φ曲线的结果，可利用弯矩-曲率曲线评价截面的性能,首先判断固定墩、活动墩在顺桥向地震作用及横桥向地震作用下是否进入屈服状态，屈服状态以截面最外层钢筋首次屈服为准。计算结果显示，4x40m单线连续刚构桥墩均未进入屈服状态。 墩底屈服状态判别
连续刚构—连续梁组合桥梁抗震分析
连续刚构—连续梁组合桥梁抗震分析 余钱华;刘聪 【摘要】桥梁抗震分析的影响因素较多,选择合适的抗震分析方法是抗震设计的基础.文中针对某连续刚构—连续梁组合桥梁,运用反应谱分析和时程分析方法,考虑不同影响因素对其进行抗震分析.结果表明不同方法的分析结果存在一定差异,反应谱分析方法过于保守,对抗震设计要求过高;对于边界条件,基底固结得到结构响应偏大,抗震分析模型取基底边界条件为固结得到的结构响应偏安全;桥墩较高时P-delta 效应较明显,抗震设计中必须加以考虑. 【期刊名称】《公路与汽运》 【年(卷),期】2015(000)003 【总页数】4页(P169-172) 【关键词】桥梁;抗震;反应谱分析;时程分析;连续刚构—连续梁组合 【作者】余钱华;刘聪 【作者单位】长沙理工大学,湖南长沙410004;长沙理工大学,湖南长沙410004【正文语种】中文 【中图分类】U441 中国是一个地震多发国家，40%以上的国土属于超过Ⅶ度的地震烈度区。20世纪以来，地震给人民的生命财产带来了极大的损失，而这些损失一定程度上是由于震区桥梁工程遭受严重破坏，切断了震区交通生命线，造成救灾困难所造成的。多次大地震因桥梁工程遭受破坏而带来的严重后果显示了桥梁工程抗震、减震研究的重
要性及必要性。鉴于地震的随机性，由地震产生的结构响应也具有随机性，要准确计算出结构的响应十分困难。目前对地震的计算分析有反应谱分析法、时程分析法、随机振动理论等。该文应用反应谱分析法和时程分析法对某连续刚构-连续梁组合 桥梁进行分析，为类似桥梁抗震分析提供参考。 1.1 反应谱分析法 反应谱分析是将多自由度体系视为多个单自由度体系的组合，计算各单自由度体系的最大响应后，通过组合计算多自由度体系的最大地震响应。其动力平衡方程如下：式中：M为质量矩阵为加速度；r为基底加速度向量）为基底加速度时程；C为阻尼矩阵；为速度；K为刚度矩阵；u（t）为相对位移。 使用自由振动分析中获得的振型形状Φ和振型位移y（t）表示u（t），可得： 最后将各个振型的最大反应按适当的方法进行组合（如SRSS、CQC、ABS），即得到多质点体系的各项反应值。 反应谱分析法最重要的一个步骤是求反应谱曲线。将实测地面振动波分别代入单自由度动力反应方程，计算出地震反应峰值，可得出结构自震周期与最大地震反应的关系曲线，即反应谱曲线。 对于多数普通桥梁来说，一般不需要完整的时程分析，而反应谱法概念较简单、计算方便，因而在确定短暂荷载引起的结构最大反应时常采用该方法。但该方法仅适用于结构的弹性阶段，在强震作用下结构进入塑性工作阶段时不能直接应用；不能反映结构在地震动过程中的经历；由反应谱求得的最大反应的组合方法还有待进一步研究；对于复杂、大跨度桥梁的地震反应，反应谱法还不能很好地考虑各种复杂的影响因素，如行波效应、部分相干效应、场地效应。 1.2 时程分析法 时程分析法是将实际地震动记录或人工生成的地震波作用于结构，通过求解运动微分方程直接进行逐步积分的一种动力分析方法。其动力平衡方程如下：
Midas-civil-有限元-简单建模-桥梁
四跨连续刚构桥Midas简单建模 ●模型介绍 本模型为四跨变截面连续刚构桥，跨度30米，墩高12米，桥面宽22米，公铁两用桥：在桥梁中间设置了2道铁路轨道，两侧设置了2道公路路面。计算简图及梁截面图如下： ✓计算简图（单位：m） ✓1支点截面图（单位：mm） ✓2跨中截面图（单位：mm） ✓3支点-跨中变截面（见midas） ✓4跨中-支点变截面（见midas） ✓5墩截面图（单位：m）
●建模过程 1材料 梁采用GB-civil（RC）中的50号混凝土，墩采用GB-civil（RC）中的30号混凝土。 2截面 a)首先在CAD中，分别绘制跨中和支点的梁截面图，通过截面特性计算器导入midas，由于这里 在CAD中绘图时用的mm为单位，所以导入时，仍以mm为单位。通过导入得到了支点梁截面和跨中梁截面。 b)在midas中以二次函数的方式，生成支点-跨中的变截面和跨中-支点的变截面。 c)在midas中用实腹长方形截面生成墩截面。 3节点（详见附录1） 1~37均为上部结构的结点。 1、10、19、28、37~67为墩的结点。 4单元（详见附录2） 支点设置为2米一个单元，长8米的变截面设为一个单元，跨中每2米一个单元。1~36为上部结构单元。 墩设置为每2米一个单元。37~66为墩的单元。 5边界条件 43、49、55、61、67为墩底，都设为固定支座。即111111。 ●计算结果 1静力荷载工况 [1]自重由于材料midas自己计算，可只设方向-1。 [2]二期恒载设为-50kN/m（这里修改单位为kN）。 [3]在第二个墩和第四个墩均设置了-0.01m的沉降。 [4]整体升温单元温度20摄氏度。 [5]局部升温在Z方向和Y方向各设置了5摄氏度的局部温度梯度荷载。 2车道荷载 [1]铁路1车辆前进方向设为向后，偏移2.5米。 [2]铁路2车辆前进方向设为向前，偏移-2.5米。 [3]公路1车辆前进方向设为向后，偏移7.5米。 [4]公路2车辆前进方向设为向前，偏移-7.5米。 3车辆荷载 分别施加了铁路规范的CH-NL荷载和公路规范的CH-CD荷载。 4移动荷载工况 两条铁路施加了两道铁路中—活载。 两条公路施加了两道公路标准荷载。 5荷载组合
高低墩连续刚构桥的动力特性与抗震分析
高低墩连续刚构桥的动力特性与抗震分析 程志友;钱骥;陈鑫;何进朝 【摘要】以云南山区一座高低墩连续刚构桥为例,基于自由振动的动力微分方程,采用有限元方法分析了高低墩(不对称)连续刚构与对称连续刚构的动力特性差异,通过线弹性时程方法分析了高低墩对连续刚构桥地震响应的影响特征,提出了高低墩连续刚构桥抗震设计要点.研究结果表明:对于高低墩连续刚构桥,内力极值主要出现在矮墩主梁根部和矮墩墩底;随着墩高的降低,矮墩墩底及其主梁根部所承受的内力急剧上升. 【期刊名称】《铁道建筑》 【年(卷),期】2018(058)007 【总页数】4页(P18-21) 【关键词】连续刚构桥;动力特性;数值计算;动力微分方程;有限元;高低墩;抗震【作者】程志友;钱骥;陈鑫;何进朝 【作者单位】重庆交通大学航运与船舶工程学院,重庆 400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆 400074;重庆交通大学山区桥梁与隧道工程国家重点实验室培育基地,重庆 400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆 400074;重庆交通大学山区桥梁与隧道工程国家重点实验室培育基地,重庆 400074;重庆交通大学西南水运工程科学研究所,重庆 400016 【正文语种】中文 【中图分类】U442.5+5
桥梁连续刚构体系综合了T形刚构和连续梁的受力特点，具有施工方便、造价低、车辆通行舒适性好等优点，广泛应用于我国西部山区道路及铁路建设中。然而，受山丘地势条件的影响，山区修建的连续刚构往往难以对称布置[1-2]。 不对称连续刚构与对称连续刚构在内力分布上具有较大差异，不对称连续刚构在动力作用下的振动响应也更为复杂。文献[3-4]通过引入不对称连续刚构的不对称系数，研究了自重、活载、系统升温、基础沉降及各组合工况下连续刚构的不对称性所引起的结构力学特性，提出当跨径的不对称系数超过0.4时，结构受力明显恶化。文献[5]分析了墩高及跨径不对称对主梁内力及变形的影响，提出跨径的不对称是 造成主梁内力分布差异的主要因素。文献[6-7]研究了主梁不对称和桥墩不对称对 结构自振特性的影响，提出上部结构的不对称对主梁在横桥方向的自振特性影响大。文献[8-9]采用有限元的方法，研究了边中跨比对不对称连续刚构桥地震响应的影响。文献[10]以3跨不对称连续刚构桥为实例，阐述了不对称连续刚构桥的设计及施工技术难点。以上研究表明：不对称连续刚构的静动力特性更为复杂，跨径的不对称对其地震响应影响较大，但高低墩对其地震响应的影响仍不明确。 本文基于自由振动的动力微分方程，采用有限元方法分析了高低墩不对称连续刚构与对称连续刚构的动力特性差异，通过线弹性时程方法分析了高低墩对连续刚构桥地震响应的影响特征，提出了高低墩连续刚构桥抗震的设计要点，研究结论可为该类桥梁的抗震设计提供理论参考。 1 工程概况及有限元模型 1.1 工程概况 云南山区某高低墩连续刚构桥跨径对称布置为(92+184+92)m，桥宽9 m，设置 双向坡度为1.5%的纵坡。主梁采用变截面、单箱单室断面，顶板宽度9.0 m，底 板宽度5.5 m。梁底下缘按1.5次幂抛物线变化，主梁根部断面梁高9.5 m，跨中
桐山溪特大桥104 200 104米连续刚构桥抗风设计探讨(范本) (2)
桐山溪特大桥104+200+104米连续刚构桥抗风设计探讨 桐山溪特大桥104+200+104米连续刚构桥抗风设计探讨 内容简介： 摘要： 沈海复线福鼎贯岭至柘荣段为海峡西岸经济区高速公路二纵国家高速公路沈阳至海口纵线扩容工程福鼎（闽浙界）至蕉城段。桐山溪特大桥位于福鼎市山前镇山前村，跨越通乡公路和桐山溪。文章介绍了海西高速公路网沈海复线桐山溪 论文格式论文范文毕业论文 摘要： 沈海复线福鼎贯岭至柘荣段为海峡西岸经济区高速公路“二纵”国家高速公路沈阳至海口纵线扩容工程福鼎（闽浙界）至蕉城段。桐山溪特大桥位于福鼎市山前镇山前村，跨越通乡公路和桐山溪。文章介绍了海西高速公路网沈海复线桐山溪特大桥的总体设计、构造特点和抗风分析。 关键词： 连续刚构桥；构造特点；抗风分析；桐山溪特大桥；海西高速公路网文献标识码： A 1 概述沈海复线福鼎贯岭至柘荣段为海峡西岸经济区高速公路“二纵”国家高速公路沈阳至海口纵线扩容工程福鼎（闽浙界）至蕉城段，是海峡西岸经济区“三纵八横三环三十”高速公路网布局中的重要组成部分。沈海复线福鼎贯岭至柘荣段起于福鼎市贯岭镇邦福村（设邦福枢纽互通与沈海高速公路衔接），经福鼎市桐山街道、管阳镇，终于福鼎市管阳镇刘洋村（顺接沈海复线柘荣至福安段），路线全长3 04km。桐山溪特大桥位于福鼎市山前镇山前村，跨越通乡公路和桐山溪。 1.1 技术标准
1.1 设计行车速度： 80kmh。 1. 1.3 设计安全等级；桥梁结构为一级。 1. 1.4 设计荷载： 公路-I级。 1. 1.5 高程系统： 85国家高程基准，坐标系： 54年北京坐标系。 1. 1.8 设计洪水频率： 按1300洪水频率设计，桥梁高程由路线控制，不受洪水位控制。 1. 1.9 地震基本烈度： 6度，地震动峰值加速度为0.05。 1. 1.10 桥梁抗震设防类别为A类；抗震设防措施等级为7度。桥址属河流沟谷地貌，地势较陡，拟建场地横跨一由西北流向东南溪流，溪流宽约3 9.00～4 00m，其流量受季节性影响较大，暴雨季节流量骤增。场地内地势陡缓，自然坡度50°～55°。整体地面标高介于5 6.24～21 5.74m之间，最大相对高差约15 9.50m。地质构造上，桥址属河流沟谷地貌，表层分布有第四系残坡积黏性土，其下地层主要为凝灰熔岩（J3n）及其风化层。在勘探孔控制深度范围内场地未见有空洞、采空区等洞穴。根据场地周边
连续刚构桥主桥计算报告+抗震计算
连续刚构主桥计算报告 1概述 1.1 桥梁概况 本桥主桥为连续刚构桥，采用预应力混凝土变高截面箱梁，跨径组合:37.5m+68m+68m+37.5m，采用单箱单室截面，箱梁截面高2m~4.2m，按二次抛物线变化，全桥面标准宽度为25.5m，单幅桥面宽度为12.5m。主梁采用悬臂浇筑施工，其他详细尺寸见初步设计图纸。 图1.1 主墩处箱梁截面 1.2 主要材料 1．混凝土标号 箱梁混凝土等级：C55，计算容重：26 kN/m3。 2．预应力参数 预应力钢绞线抗拉强度标准值：f pk=1860MPa； 弹性模量：E p=1.95×105MPa； 松弛系数：0.3（低松弛）； 张拉控制应力：σcon=0.75×f pk =1395MPa； 管道摩阻系数：μ=0.15(塑料波纹管)； 偏差系数：k=0.0015； 锚具单端回缩量：6mm。 1.3 荷载取值 计算采用的设计参数按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
(JTG D62-2004)的有关规定取值，按照A类预应力混凝土构件计算。荷载参数取值如下： (1)、汽车荷载： 公路-Ⅰ级 半幅桥车道按3个车道计，横向折减系数0.78。 (2)、温度荷载： ①整体温差： 整体升温20℃，整体降温-20℃； ②局部温差： 按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)规定的混凝土箱梁沥青铺装层温度梯度来计算。 (3)、收缩、徐变： 按《公路桥规》JTG D62-2004附录F算法取用，收缩徐变天数按3650天考虑。 (4)、基础不均匀沉降:主墩按照1.5cm计，边墩按1cm计。 (5)、二期恒载: 二期恒载包括防撞护栏、泄水管、桥面铺装等，按49.5kN/m计。 (6)、汽车冲击力: 冲击系数：按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)中连续梁的计算方法计算。 1.4 主要规范标准 (1)、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015) (2)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004) (3)、《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011) (4)、《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008) 1.5 主要施工顺序 施工工序如下所示： (1)、桥墩浇筑完成以后，在柱墩上进行0#块施工； (2)、箱梁悬臂施工，并张拉预应力钢束； (3)、边墩支架上现浇，张拉预应力钢束进行边跨合龙；
midasCivil在桥梁承载能力检算及荷载试验中的应用(以Civil-V2012为例)
midasCivil在桥梁承载能力检算及荷载试验中的应用(以Civil-V2012为例)
目录 1桥梁承载能力检算评定 (3) 1.1检算总述 (3) 1.2作用及抗力效应计算 (3) 2桥梁荷载试验 (8) 2.1静载试验 (8) 2.1.1确定试验荷载 (8) 2.1.2试验荷载理论计算 (11) 2.1.3试验及数据分析 (13) 2.1.4试验结果评定 (17) 2.2动载试验 (17) 2.2.1自振特性试验 (17) 2.2.2行车动力响应试验 (19) 2.2.2.1移动荷载时程分析 (19) 2.2.2.2动力荷载效率 (33) 2.2.3试验数据分析及结构动力性能评价 (34) 参考文献 (35)
结合公路桥梁承载能力检测评定规程，应进行桥梁承载能力检算评定，判断荷载作用检算结果是否满足要求。另外如果作用效应与抗力效应的比值在1.0——1.2之间时，尚需根据规范规定进行荷载试验评定承载能力。下面将对midas Civil在桥梁承载能力检算评定及荷载试验中的应用详细叙述。 1桥梁承载能力检算评定 1.1检算总述 进行桥梁承载能力检测评定时需要进行（1）桥梁缺损状况检查评定（2）桥梁材质与状态参数检测评定（3）桥梁承载能力检算评定。通过（1）、（2）及实际运营荷载状况调查，确定分项检算系数，根据得到的分项检算系数，对桥梁承载能力极限状态的抗力及正常使用极限状态的容许值进行修正，然后将计算作用效应值与修正抗力或容许值作对比，判断检算结果是否满足要求。一般来说承载能力检算主要包括抗弯、正斜截面抗剪承载力检算、裂缝宽度检算、挠度检算、稳定性验算等。 1.2作用及抗力效应计算 为得到检测桥梁在荷载作用下的计算效应值，可以通过midas Civil进行计算分析得到。对于预应力混凝土及钢筋混凝土等配筋混凝土桥梁，为得到结构抗力效应值，可以结合PSC设计、RC设计验算得到相应抗力值。前处理当中需要考虑自重、二期及其他恒载、预应力荷载、成桥时候的温度作用（整体升降温+梯度升降温）、移动荷载、支座沉降（根据实测得到的变位定义）等荷载作用；定义施工阶段分析，可设置包括一次成桥及服役时间长度的收缩徐变两个阶段。计算分析完毕后，先进行荷载组合：结果>荷载组合，选择“混凝土设计”表单，可以结合通用设计规范D60-04自动生成功能生成荷载组合，组合类型按照检测评定规程选择承载能力极限状态设计和正常使用极限状态设计，分别进行结构抗弯、剪、扭验算及抗裂验算。
MIDASCIVIL钢桁梁桥建模及分析
MIDASCIVIL钢桁梁桥建模及分析 第三章 MIDAS/CIVIL钢桁梁桥建模及分析 3.1概述易学易用能够迅速、准确地完成类似结构的分析和设计是MIDAS的独到之处。 MIDAS/Civil是针对土木结构特别是分析预应力箱型桥梁、悬索桥、斜拉桥等特殊的桥梁 结构形式同时可以做非线性边界分析、水化热分析、材料非线性分析、静力弹塑性分析、 动力弹塑性分析。 本教程手把手教你如何使用MIDAS/Civil 以64m下承式铁路简支钢桁梁桥为例详细 介绍设定操作环境、建立模型、定制分析选项和查找计算结果的完整过程旨在引导初学者 快速熟悉和掌握MIDAS/Civil的基本操作和使用注意事项。本教程使用软件版本为2006 该教程在尽可能多的地方给出了菜单和工具栏两种操作为了适应不同习惯的读者 方式为 了使读者快速全面地掌握MIDAS的实际操作本教程对同样的操作功能在不同的地方给出 了尽可能多的实现方法如对不同选择方式的操作。
本教程中64m下承式铁路简支钢桁梁桥共8个节间节间长度8m 主桁高11m 基本 尺寸如图3. 1所示。 图3. 1 64m下承式铁路简支钢桁梁桥结构的基本尺寸 3.2 设定操作环境 3.2.1 启动MIDAS/Civil 安装完成后双击桌面上或相应目录中的MIDAS/Civil的图标打开程序启动界面如 图3.2所示分为主菜单、图标菜单、树形菜单、工具条、主窗口、信息窗口、状态条等部 分。图3.2 MIDAS/Civil的启动界面 3.2.2 创建新项目 通过选择主菜单的文件?新项目(或者点击工具条 按钮)创建新项目之后选择文件?保存菜单(或者)设置路径保存项目。 3.2.3 定制工具条 图3.3 定制菜单对话框选择主菜单的工具?用户定制?用户定制…调出如图3.3所示定制工具条对话框在 Toolbars选项卡下通过勾选复选框可以定制符合自己风格的工具条该教程采用默认选项 点击按钮关闭对话框。 3.2.4 设置单位体系 (1) 在主菜单中选择工具?单位体系打开单位体系设置对话框如图XN.4所示。 (2) 在长度栏中选择“m”。 (3) 在力(质量)栏中选择“kN”。 (4) 在热度栏中默认选择“kJ”。