钢筋混凝土双柱桥墩抗震能力Pushover剖析.doc

钢筋混凝土双柱桥墩抗震能力Pushover剖析 　　摘要：本文介绍了Pushover分析方法的基本原理及实施步骤，通过一个算例分析，将其应用于双柱桥墩的抗震能力分析。 　　关键词：Pushover分析；双柱桥墩；抗震能力 　　Abstract: this paper introduces the basic principle of Pushover analysis method and the implementation steps, through an analysis of the example, the application in the seismic resistance of double column bridge pier analysis. 　　Keywords: Pushover analysis; Double column bridge pier; Earthquake-resistant ability 　　中图分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号： 　　1 引言 　　 对于桥梁结构抗震分析主要是对墩柱抗震性能的研究。目前常用的方法包括线弹性反应谱法、弹塑性动力时程分析法、等效静力分析法等。线弹性反应谱法由于难以正确反映结构开裂后的非弹性阶段的特性,其应用范围受到一定限制;弹塑性时程分析方法由于需要准备包括场地地震波等在内的大量数据,且其计算繁琐,难以在实际工程应用中广泛推广;等效静力分析方法由于其计算过程简单、而且实用因而在桥梁抗震分析中已得到广泛应用。Pushover 方法则是应用最多的等效静力分析方法。 　　 1975年Freeman等提出了一种简单实用又比较可靠的抗震设计方法一静力弹塑性分析方法(Pushover分析方法)，以后虽有一定的发展，但未引起更多的重视。上世纪90年代以后，随着基于性能的抗震设计思想的提出和发展，Pushover分析方法引起了地震工程界的广泛兴趣。Pushover分析方法相对时程分析方法来说比较简单，能大大简化设计计算工作，同时它能够清晰地反映出结构在强震作用下各个方面的性能，尤其对于反应以基本振型为主的结构，Pushover分析方法不仅能够很好的反映结构的整体变形，还能够很清晰地反映结构局部的塑性变形机制;相对于传统的线弹性静力法，它能够检测出线弹性静力法所不能检测到的结构缺陷，如局部楼层过大的变形、强度的不均匀分布和潜在易破坏构件的局部过载等问题。一些国家的抗震规范己逐渐接受了这一分析方法并纳入其中，如美国的ATc一40、FEMA一273和FEMA一274，日本、新西兰等国的规范。我国在新的建筑结构抗震设计规范中也引入了Pushover分析方法。 　　2 pushover分析方法的原理 　　 Pushover方法作为一种结构抗震能力评价的新方法，主要通过对现有结构或设计方案进行抗侧力的计算，从而估计其抗震能力。其主要原理是：根据结构的具体情况，在结构上施加某种分布的侧向力并逐步单调增加,使结构从弹性阶段开始, 经历开裂、屈服直至破坏倒塌,从而获得结构能力谱曲线,并将结构能力谱曲线和地震反应谱曲线画在同一坐标系上,通过对比来评估结构在给定地震作用下的反应特性。目标位移的确定和加载模式的选择直接影响Pushover分析方法的抗震评估的准确性。利用静力弹塑性分析进行结构分析的优点在于既能对结构在多遇地震下的弹性设计进行校核, 也能够确定结构在罕遇地震下潜在的破坏机制,找到最先破坏的薄弱环节,从而使设计者仅对局部薄弱环节进行修复和加强。 不改变整体结构的性能,就能使整体结构达到预定的使用功能。 　　 Pushover分析方法本质上是一种与反应谱相结合的静力弹塑性分析方法，它的基本思路是将地震荷载等效成侧向荷载，采用对结构施加呈一定分布的单调递增的水平力的方式，用二维或三维的力学模型代替原结构，按预先确定的水平荷载加载方式对结构进行推覆分析，逐步将结构推至一个给定的目标位移来研究分析结构的非线性性能，从而判断结构及构件的变形受力是否满足设计要求。 　　3 基本假定 　　 Pushover方法一般基于以下两个基本假定: 　　 (l)结构(实际工程中一般为多自由度体系，简称MDOF)的响应与该结构的等效单自由度体系(简称SDOF)相关，这表明结构的响应基本上由结构的第一振型控制； 　　 (2)结构沿高度的变形由形状向量{Φ}表示，在整个地震反应过程中，不管结构的变形大小，形状向量{Φ}保持不变。 　　 严格来说，这两个假定是不完全准确的，但是己有的研究表明，对于响应以第一阶振型为主的结构，该方法可以得到较合理的最大地震反应估计(尤其对于基本周期小于ls的结构)。 　　4 实施步骤 　　 推倒分析法的实施步骤为：