支座非線性時程計算

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所屬分類:減隔震百科

一、注意事項:

1.非線性模型的屈服前剛度和屈服后剛度注意填寫在"非線性分析工況使用的屬性"當中。非線性直接積分分析過程中,"線性分析工況使用的屬性",這些屬性不起作用,因而建議不填寫。

非線性模態(tài)疊加積分分析過程中,"線性分析工況使用的屬性",起作用(用來計算非線性結構的等效彈性體系的模態(tài)。)。對于阻尼器不需填寫,對于非線性支座,取初始彈性剛度的1/10,作為等效彈性剛度。

2.剪切中心的位置:無論怎樣建立模型,剪切中心應當填寫link單元的距離J點的絕對距離。一般取在支座高度的中心點處(或真實的接觸面或摩擦面處)

3.因為我們采用的是瑞利阻尼,因而不采用集中阻尼,支座的阻尼選項不填寫。

二、性能目標:

支座的性能目標一般為:P1概率下支座不發(fā)生剪切破壞。P2概率下支座可以發(fā)生剪切破壞。

剪切破壞的判別方法為:支座的受力方向上的剪力需求不小于設計承載力的20%,這主要通過設計抗剪銷釘達到。

三、具體模擬方法:

連續(xù)梁橋?qū)嶋H的支座形式有:

1)板式橡膠支座:

2)盆式支座:

3)球鋼支座:

4)雙曲面球形減隔震支座

1.在彈性模型中的模擬方法:(反應譜分析或線性時程計算)。

1)板式橡膠支座:假定支座不發(fā)生失穩(wěn)或者其它的剪切破壞,在sap中采用彈性link單元模擬

橡膠支座豎向剛度的計算公式:軸向-抗壓彈性模量E=66S-162,S為形狀系數(shù)

橡膠支座水平剛度的計算公式:剪切-GA/∑t,G橡膠支座的剪切模量,A橡膠面積,∑t支座中橡膠層的總厚度。

2)盆式固定支座:假定支座不發(fā)生剪切破壞,可以采用body直接固定,有時為了提取支座的豎向受力(恒載作用下)或剪力方便,可采用彈性link單元模擬。

盆式固定支座豎向剛度的計算公式:假定軸向-設計承載力壓縮量<2%,Kh=恒載豎向力/(0.02*支座高度)

盆式固定支座水平剪切剛度的計算公式:設計承載力×(10~20)%/0.005(屈服位移5mm),

盆式活動支座:假定支座沿滑動方向完全剪切滑動,可以采用body釋放改方向的自由度,有時為了提取支座的豎向受力(恒載作用下)可采用彈性link單元模擬。

盆式活動支座豎向剛度的計算公式:假定軸向-設計承載力壓縮量<2%,Kh=恒載豎向力/(0.02*支座高度)

3)球形鋼支座:假定支座沿滑動方向完全剪切滑動,可以采用body釋放改方向的自由度,有時為了提取支座的豎向受力(恒載作用下)可采用彈性link單元模擬。

盆式活動支座豎向剛度的計算公式:假定軸向-設計承載力壓縮量<1%,Kh=恒載豎向力/(0.01*支座高度)。

4)雙曲面球形減隔震支座:(一般不采用彈性模型的反應譜或線性時程的計算結果。)

2.在塑性模型中的模擬方法:(非線性時程計算)。

1)板式橡膠支座:假定支座不發(fā)生失穩(wěn)或者其它的剪切破壞,在sap中采用彈性link單元模擬

橡膠支座豎向剛度的計算公式:軸向-抗壓彈性模量E=66S-162,S為形狀系數(shù)

橡膠支座水平剛度的計算公式:剪切-GA/∑t,G橡膠支座的剪切模量,A橡膠面積,∑t支座中橡膠層的總厚度。(注意在非線性時程分析中提取位移進行驗算。)

2)盆式固定支座:為了提取支座的豎向受力(恒載作用下)或剪力方便,豎向可采用彈性link單元模擬。水平向既可采用彈性link單元,又可采用彈塑性的plastic wen單元模擬

盆式固定支座豎向剛度的計算公式:假定軸向-設計承載力壓縮量<2%,Kh=恒載豎向力/(0.02*支座高度)

盆式固定支座link單元的彈性剛度(或彈塑性的plastic wen單元的屈服前剛度)的計算公式:設計承載力×(10~20)%/0.005(屈服位移5mm)。plastic wen模型的屈服后剛度取為屈服前的1/10000(或2e-4)。(在P1P2概率下必須驗算其位移所處的狀態(tài)是剪切破壞,以達到預先設定的支座性能目標。)

盆式活動支座:其它方向主從約束,可活動方向采用彈塑性的plastic wen單元模擬

豎向剛度:略

水平剛度:摩擦-設計承載力×μ/0.0005~0.002,其中μ為摩擦系數(shù),根據(jù)試驗一般取為2%,plastic wen模型的屈服后剛度取為屈服前的1/10000(或2e-4)。平滑值取10,用來確保計算收斂。

3)球形活動鋼支座(又稱抗震支座):其它方向主從約束,可活動方向采用彈塑性的plastic wen單元模擬

豎向剛度:略

水平剛度:設計承載力×μ/0.0005~0.002,其中μ為摩擦系數(shù),根據(jù)試驗一般取為2%,plastic wen模型的屈服后剛度取為屈服前的1/10000(或2e-4)。平滑值取10,用來確保計算收斂。

4)雙曲面球形減隔震支座:固定方向采用body模擬,滑動摩擦方向不考慮動軸力時采用plastic wen單元模擬,考慮動軸力時采用friction isolator模擬。

Plastic wen模型中剛度的選取:

水平剛度:設計承載力×μ/0.0005~0.002,其中μ為摩擦系數(shù),根據(jù)試驗一般取為2%,plastic wen模型的屈服后剛度:設計承載力/滑動面半徑(R)。平滑值取10,用來確保計算收斂。

friction isolator模型(考慮支座動軸力)中剛度的選取:

豎向剛度:(必須勾上非線性以考慮動軸力)剛度取1e9, 或采用假定軸向-設計承載力壓縮量<1%,Kh=恒載豎向力/(0.01*支座高度)。

水平剛度:

摩擦系數(shù)的計算按照一般庫侖摩擦理論進行模擬,friction slow(fmin)=friction fast(fmax)=0.02,速度指數(shù)r(或rate2、rate3):可不填或采用15~30s/m(實際當采用一般庫侖摩擦時,計算中不起作用),具體見下面的計算公式支座非線性時程計算

?(修正庫侖摩擦系數(shù),當fmin=fmax時,退化為一般庫侖摩擦系數(shù)理論,此時r不起作用)

支座非線性時程計算

?

滑動面半徑:radius of sliding surface=按設計的滑動面半徑進行計算(半徑越小回復力越大)。

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