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GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座的刚度计算及设置

GYZ(II)8.0SX盆式橡胶GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座的刚度计算及设置,2014年有着几十年橡胶GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座生产经验的我们,不断总结橡胶GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座生产技术,在一般静力分析中,可通过定义边界条件 > 弹性连接 >一 般(类型)的方式较方便地模拟盆式橡胶GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座,如图4所示。此时需要输入SDx,SDy,SDz,SRx,SRy, SRz,6项刚度数值。前三项分别指单元局部坐标系下GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座单元沿x,y,z三个方向的平动刚度;后三项 分别指单元局部坐标系下GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座单元沿x,y,z三个方向的转动刚度。注意,弯桥建模中有时需要根据支 座布置方向定义GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座节点的局部坐标系和BETA角。 普通盆式GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座的参数可按图4设定。图5为弹性连 接的局部坐标示意图。 图 5弹性连接的局部坐标系方向 3利用midas Civil模拟抗震型盆式GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座 在抗震分析中,往往需考虑活动盆式橡胶GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座的边界非线性特性以反映GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座的减振效应。

以我公司在2014年生产的GPZ(KZ)系列公路桥梁抗震盆式橡胶GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座 [5]P123为例,其隔震工作原理包含三个 阶段:首先,当GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座水平力大于其设计竖向承载力的20%后,效能板开始滑移,为第一道隔震作用;然 后阻尼圈进入工作,发挥第二道减振作用;当地震冲击波超过一定极限时,该系列的刚性抗震起到第 三道隔震减振的作用。虽然抗震型盆式橡胶GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座近些年已有较大发展,但由于缺乏试验数据及理论模 型,目前暂时无法在midas/Civil中准确模拟。下面仅根据相关桥梁规范,介绍如何在反应谱法及时程 法中简化地模拟盆式GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座。反应谱法分析 根据《08细则》 [6] 6.3.7及《城市抗震规范》 [7] 6.2.6规定,活动盆式橡胶GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座的摩擦效应可采用双线性理想弹 簧单元模拟,如图6所示。 midas Civil 技术资料 盆式橡胶GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座-刚度计算及设置 北京迈达斯技术有限公司 桥梁部 王亮(编) 唐晓东(核) 6 图 6盆式橡胶GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座双线性理想恢复力模型 活动摩擦系数 活动盆式GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座临界滑动摩擦力(kN)为 maxdFR

Civil非线性时程分析的相关资料。图7为midas Civil的滞回系统模型。 midas Civil 技术资料 盆式橡胶GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座-刚度计算及设置 北京迈达斯技术有限公司 桥梁部 王亮(编) 唐晓东(核) 7 图 7 midas/Civil中的非线性边界“滞回系统” 根据图 7的恢复力模型,弹性刚度k可按式(3-2)结果输入。如水平力为90kN,则初始刚度为 90/0.003=30000kN/m;屈服强度为式(3-1)中的临界滑动摩擦力Fmax,比如竖向力为5000kN,则 Fmax=5000x0.02=100kN;由于双线性理想模型一般不考虑第二阶段折线的刚度贡献,屈服前后的刚度 之比r可输入较小值,如1×10-5;屈服指数(即滞回环参数)可根据厂家指导输入或取程序默认值。 4 例题-盆式橡胶GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座的模拟 4.1不同边界模拟方式 桥梁结构建模时,准确模拟墩柱与梁体的连接 情况至关重要。在此,为了对比说明四种边界模拟方式的差异,对弹性连接(一般)与弹性连接(多 折线)进行模拟。对于弹性连接的一般连接,本例采用“多GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座节点模拟”的方法:首先,在盆式支 座的下端建立节点,将这些节点按固结约束考虑。这是一种模拟实际情况的建模方法。即考虑在墩顶 位置墩柱与盆式GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座间是完全约束的,不允许发生任何位移及转角;其次,复制刚建立好的GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座节点 至横梁底标高位置(盆式GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座顶端),将其与盆式GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座底端节点用 midas Civil 技术资料

GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座-刚度计算及设置 北京迈达斯技术有限公司 桥梁部 王亮(编) 唐晓东(核) 9 图 9 测试用外加荷载:20000kN(或200kN) 为了说明 两种边界条件设置方法的差异,现于节点17分别施加整体坐标系X方向的20000kN及200kN水平力(图9 )进行测试,对比结果汇总如表1所示 表 1两种弹性连接在不同外荷载作用下结果差异对比 节点 荷载 工况 17号节点荷载kN DX (mm) DY (mm) DZ (mm) FX (kN) FY (kN) FZ (kN) 500 (位移) 479 (反力) cLCB22 -200 弹性连接(一般) -0.29 -0.02 -0.17 8.61 0.62 38.74 弹性连接(多折线) -0.29 -0.01 -0.18 8.62 0.42 39.07 -20000 弹性连接(一般 ) -3.22 -0.84 2.63 96.63 25.06 -584.43 弹性连接(多折线) -3.10 -0.76 3.68 90.00 22.82 -400.00 对比发现多折线类型的弹性连接能够考虑结构超过弹性位移极值后的刚度折减。当水平力较小 (200kN )时,由于 SDx, SDy, SDz三个方向线位移均未超过输入的弹性位移限值,两种弹性连接类型得到的效应值相近; 当水平力增大后(20000kN),多折线模型的弹性位移结果超过了设定的位移限值,计算结果较之弹性 连接(一般)模型得到的结果有明显不同。说明弹性连接(多折线)能更精确模拟实际盆式GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座的受 力特点。 模型简介及GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座初选 已某单跨简支先张空心板梁桥为 例,进一步说明如何选取GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座。模型具体参数详见参考文献[7]例题一。考虑桥面较宽,GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座布置方式 如图错误!未找到引用源。所示。 图 10 铰GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座布置图 以上述方式形成边界条件后,按照图4的 方式,将被约束的自由度刚度设为1×107KNm,其余均设为0。在恒荷载和汽车荷载(考虑冲击系数) 组合下,算得边板及中板的GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座反力如图11、12所示。 

式中,d为滑动摩擦系数,一般为 0.02 [6]P26, [7] P32 或根据产品手册选取,R为GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座所承担的上部结构重力(kN)。抗震型盆式GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座的初始(弹性)水平刚 度为 maxyyy F kx (3-2) 类似地,可以得到抗震型盆式GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座的初始(弹性)竖向刚度计算公式 max,zzz Fkx (3-3) 式中xy, xz为水平屈服位移,一般取GYZ(II)8.0SX盆式橡胶支座临界滑动0.003 m [7] P32 由于Civil静力 线性分析忽略非线性边界单元,故采用反应谱法计算地震作用时,可通过边界条件 > 弹性连接 >多折 线(类型)定义,具体可参考弹性连接设置的相关技术资料。如图8所示。定义多折线时,程序默认( 0,0)点为起点,第二个位移点按屈服位移xy考虑,F(y)根据规范按式(3-1)计算,第三个点可输入 最大位移限值,如0.05 m,F(y)保持不变。 3.2非线性时程分析 与反应谱法的分析原理不同,弹塑 性时程分析求解结构在地震波输入的每一时刻的相应。因此需要将边界非线性特性按滞回模型考虑。 在midas/Civil中使用边界条件 > 一 般连接 > 滞回系统 来模拟非线性边界的滞回曲线。具体方法可 参考