《midas-减隔震支座的刚度模拟.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《midas-减隔震支座的刚度模拟.docx（11页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、OL减隔震支座的刚度模拟详细问题：依据公路桥梁抗震细则(JTGB02-01-2023)中第10.2条中关于减隔宦装置的说明，常用的减隔密支座装置分为整体型和分别型两类。目前常用的整体型减隔震装置有：铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座、摩擦摆式减隔震支座：目前常用的分别型减隔震装置有：橡胶支座+金属阻尼器、橡胶支座+摩擦阻尼器、橡胶支座+黏性材料阻尼器。目前设计人员普遍存在两个误区，其一：抗震分析时一味的考虑用桥墩的塑性实力耗散地震效应，忽视增设减隔震支座的设计思路：其二：由于设计人员对减隔震支座的模拟方式不清楚，造成潜意识里回避减隔震支座的接受。本文考虑上述两点对公路桥梁抗震细则(JTGB02-01
2、-2023)第10.2条中涉及的减隔震支座模拟进行说明。限于篇幅，本文仅对整体型减隔震装置进行叙述。解决新法：1、铅芯橡胶支座涉及规范及支座示意图(公路桥梁铅芯隔震橡胶支座(JT/T822-2023)公Bl怫累的芯IRiR懵股直障*xy . Mpam , ncn r M c中小AIKM国交修 4I-cl ?-.Amh*Jrtoit i*-wMtMMh 1图1.1铅芯橡胶支座示意图铅芯橡胶支座的实际滞回曲线和等价线性化模型从实际滞回曲线可以得到3点重要的结论：1） 铅芯橡胶支座的位移剪力曲线所围面积明显大于较一般的橡胶支座，而且滞回曲线所谓面积反映了支座耗能实力，故间隔震支座（对于本图为铅芯橡胶
3、支座）的本质是通过自身的材料或构造特性供应更有效的耗能机制，耗散地震产生的能量，从而起到减轻地震对结构的破坏程度。2） 实际滞回曲线一般为梭形，图形成反对称形态。目前通用的方法是将其等效为图1.2所示的线性化模型。通过Kl、K2、KE、Qy四个参数来模拟铅芯橡胶支座的滞回曲线。3）等价线性化模型中涉及的四个参数含义如下：Kl一一弹性刚度：表示初始加载时，结构处于弹性状态是的刚度（力与变形之间的关系）。K2一一屈服刚度：表示屈服之后的刚度。KE等效刚度：等效的含义是指假如不考虑加毂由弹性到塑性的变更过程，仅考虑屈服后累计位移与力的关系折算出的刚度。Qy一一上述三个参数仅供应刚度的接受值（可以理解
4、为曲线斜率的概念），但详细受力到多大起先采用屈服刚度，由Qy供应明确的界定点（即屈服点）。程序中如何实现上述等价线性化模型程序（805版本）中选择边界一般连接一般连接特性添加，选择特性值类型选择铅芯橡胶支座隔震装置，如图1.4所示：图L4定义一般连接特性值图L4中须要定义的内容主要包括3部分：1）定义自重及运用质量，由于程序定义边界条件仅定义连接特性，对于支座本身的质量在此处考虑。2）定义线性特性值：结构分析一般分为线性分析及非线性分析，对于抗震可以狭义的理解为反应谱分析和时程分析。反应谱分析理论上属于静力分析的范畴，程序会调用此处定义的线性特性值。故结合上页刚度的描述，等效刚度KE的值在这里
5、输入。对于时程分析的干脆积分法，程序可以通过非线性特性值中的内容确定结构的阻尼状况，故这里无需定义有效阻尼（假如用户在线性分析中须要考虑有效阻尼可在此处输入，有效阻尼的概念类似有效刚度，主要用于非线性单元中线性自由度方向阻尼属性，以及全部自由度在线性分析工况的阻尼属性）。3）用于定义非线特性值：CiViI程序可以考虑两个剪切方向成分相互关联且具有双轴塑性特性，其中轴向、扭转、两个方向的弯曲成分均为线性且相互独立。并运用Park.Wen.andAng（1986）在Wen（1976）建议的单轴塑性公式基础上扩展的双轴塑性计算公式。对于铅芯橡胶支座截面，如图L5所示：图I.5中各项的含义可参照上文中
6、关于铅芯橡胶支座的实际滞回曲线和等价线性化模型的说明进行理解。各输入参数的对应关系：弹性刚度K1：屈服刚度fQy；屈服后刚度与弹性刚度之比K2/K1；两个滞后循环参数：可接受程序默认值，用户如有须要可修改其值。该图中的示意图表明白程序计算铅芯橡胶支座接受的计算公式及滞回曲线形态。此部分内容详解请参阅北京迈达斯技术有限公司出版的分析设计原理8.5.11章节相关内容。各参数如何确定到此，对于程序如何处理铅芯橡胶支座应当有了比较全面的驾驭。接下来我们探讨设计中如何确定各参数的数值。对于铅芯橡胶支座，公路桥梁铅芯隔震橡胶支座(JTb8222023)附录中有详细的规格表，其中明确表明白各型号支座的力学性
7、能，其中包括：铅芯屈服力、剪切弹性模量、屈服后刚度、水同等效刚度、等效阻尼比等内容。现以附录中表A.2Y4Q圆形铅芯隔震橡胶支座规范系列参数表为例说明CiVil程序中各参数与表格中各参数的对应关系。如图1.6所示:结合上文内容不难得到如图1.7所示的参数时应表:程序输入参数规范规格表中对应值有效刚粳(KE)水平第效刚度弹性刚境Kl)屈服前刚度屈慑强度(Qy)钳心胸服力3眼刚度/脚性刚度(k2kl)屈服后刚度/M眼前刚发图L7参数对应表依据上述对应表以及规范规格表可以特殊简洁的确定CMl程序中各参数的输入值。2、高阻尼橡胶支座涉及规范及支座示意图(公路桥梁高阻尼隔震橡胶支座(JTZT842-20
8、23)JTT中华人艮共和国交通运轴行业标准公路由梁Ina尼隔震救支座图1.8高阻尼橡胶支座示意图高阻尼橡胶支座的等效双线性复原力模型图L9等效双线性复原力模型比较图L9及图L3可以得到如下结论：高阻尼和铅芯橡胶支座的复原力模型没有本质上的区分，两种支座均是利用铅芯或者高阻尼橡胶本身具有的很好的耗能特性实现隔震的作用。故设计人员完全可以像铅芯橡胶支座一样输入对应参数即可。各参数如何确定依据规范公路桥梁高阻尼隔震橡胶支座（InTT842-2023）P24页附录表B.1,如图1.10所示:水平 屈服力初始 水平 刚度屈服后 水平 刚度-平效度-水等刚-向缩度 竖压刚等效阻尼比Qy kNKi kN/m
9、mK2 kN/mmKh kN/mmKv kN/mm%204.190.640.8631915254.720.730.9735915B.1HDRs）更那商足震融克蜃机格泰列数序尺，也,力Utt鼻量支座恒8W*M也”*股*三*Mt“厦A尺寸lcRta计*MM*TmaMG水RfS余/9Rlflt序厘Aaf,jdmmPiKMQMPahmtnXtmmXQmmX：rvn:lmmtmmhmmSmmAmmBmmradQMKMimmKlKHtnmKUAnmKvkHtnml%127053206，的4511215753202020320340OOW204.190640w319it101OO12517530360OM9
10、125472。”1312Wt92MO360COM433,47oe-17图Llo规范附录表B.1摘录鉴于铅芯橡胶支座的等价线性化模型中结论，高阻尼橡胶支座的录入完全与铅芯橡胶支座一样，在此不再赘述各参数的输入。须要留意的是：高阻尼支座规格表中给出了竖向压缩刚度的值，铅芯橡胶支座表格中没有此项,但考虑到竖向般不会出现屈服，故建议可参考高阻尼支座竖向刚度的数量级确定铅芯橡胶支座甚至弹性计算中的盆式支座（高阻尼支座表格中竖向压缩刚度范围：300-2600kNmm）o3、摩擦摆式减隔赛支座涉及规范及支座示意图（目前暂无此类支座的行业规范）图LIl摩擦摆式减隔宸支座示意图摩擦摆式支座的力学模型及复原力模型
11、摩擦摆式减隔震支座的力学模型反应了摩擦摆如何利用本身奇异的构造特性起到隔震作用，核心想法是在地震作用下，支座上下部分可以在接触面（曲面）上自由的摇摆，自重作用下支座有自复原的效应。比较摩擦摆支座的复原力模型与铅芯橡胶支座或者是高阻尼橡胶支座对比，可以发觉程序处理方法照旧接受线性化的复原力模型，但须要留意，线性化后的刚度计算方法与前述两种支座有着本质上的不同。详细内容请参阅北京迈达斯技术有限公司出版的分析设计原理第8512章节的相关内容。程序中如何实现上述等价线性化模型图1.14定义摩擦摆式支座非线性特性值复原力模型接受的3个公式含义：1） “f=”公式表示了支座剪切力（D与剪切变形（d）的关系
12、。公式中还将涉及另外三个量：轴力P可以依据外荷载算得；曲率半径R一仅与支座构造相关；其余两个变量Z、均由2）、3）公式求的。2） “滞回变量Z=”公式为微分方程，涉及变量包括：结构刚度k通过确定结构来确定刚度值；轴力P由外荷载确定；等效摩擦系数由公式3）求的；Sign一一符号函数；滞回参数Z一均可接受默认值0.53） ”等效摩擦系数=”公式涉及参数包括：fs一一快/慢时的摩擦系数：r一一摩擦系数变更参数；v一一剪切变形速度（剪切位移的导数）留意：图L14中显示的对话框中的示意图并不是滞回曲线，而是表示的摩擦系数与加载速度的关系。综上可得到如图1.15所示的参数对应表：设“参数程序处理方式摩孩系
13、数慢(快)时摩擦系数(US)用户输入加我速度V=M时程分析时自动计审摩擦系数变化参数r用户输入滞回变增(Z)滑动前初始刚度k用户输入摩擦挖轴力P时程分析自动计算雕擦系l根据公式3自动计算加衰速度SIal时程分析自动计算滞网箱环畚数呻用户辘入图L17摩擦摆式支座试验数据通过试验数据可得到快时及慢时摩擦系数。速度变更参数r实际是按上述公式拟合曲线得到的参数。本例询问厂家看法后各系数取值如下：般在0.01-0.06之间，依据产品试验曲线比较简洁确定。本例取0.04/0.03；r般取20$ec/m这个数量级，本例取22。3 ）滑动前刚度取值：i=pTjJ-zicfsign（dz）+pt桥梁减震、隔振支
14、座和装置书中提到摩擦摆减震、隔震支座初始刚度Kl,依据美国的阅历，可取2.5mm位移时的等效刚度。故可考虑滑动前刚度k计算方法：k=Fd=wd,本例=0.04,W=55000,D=0.0025k=8.8e54、全文总结本文结合规范详述了CiVil程序如何通过定义边界条件中的般连接实现时减隔震支座的模拟。铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座的滞回模型本质是一样的，而且相应规范中供应了各规格支座产品的详细力学特性值。工程师选用这两种支座结合本文接受CiViI程序可以很便利的进行非线性边界条件的模拟。摩擦摆隔震支座相对另外两种支座面临产品规范表中参数偏少的特定，设计人员在实际操作中存在很多参数无从查阅的问题。但考虑接受摩擦摆等钢支座的桥梁建设规模都比较大，从工程实践的角度动身，与支座厂家取得联系和合作的机会较多，可依据试验数据得到支座的各项参数。笔者实力有限，文中观点仅供参考。以上内容摘抄“桥梁荟2023年第（H期（总第10期），欢迎直阅学习沟通。
