减隔震支座刚度模拟Word文件下载.docx

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故结合上页刚度的描述，等效刚度KE的值在这里输入。

对于时程分析的直接积分法，程序町以通过非线性特性值中的内容确定结构的阻尼情况，故这里无需定义有效阻尼（如果用户在线性分析中需要考虑有效阻尼町在此处输入，有效阻尼的概念类似右效刚度，主要用于非线性单元中线性口山度方向阻尼属性，以及所右口山度在线性分析工况的阻尼属性）。

第三部分用于定义非线特性值：

Civil程序可以考虑两个剪切方向成分互相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柑互独立。

并使用Pa此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下图所示：

e帘芯樹直支屋隔盍菜畫一金刘摩性支欣"

丰疾性特性值

左图用于定义铅芯橡胶支座非线性特性值，阅读本文1.2后不难理解输入各项含义，各输入参数与图1.2对应关系如I、•所示：

弹性刚度一K1

屈服刚度一Qy

f=r-k-d+（1-r）

i=^[1-|a|2{a*sign（dz）+p}]i

f|厂L?

*1r

—•——-y——4一

Nit—rn.

屈服后刚度与弹性刚度之比一K2/K1两个滞后循坏参数：

可采用程序默认值，用户如有需要町修改其值。

隔认取消

左图标明了程序计算铅芯橡胶支座采用的计算公式及滞回曲线形状示意图。

此部分内容详解请参阅北京边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。

图1.4定义非线性特性值

1.4各参数如何确定

经过1.3的描述，对于程序如何处理铅芯橡胶支座应该有了比较全面的掌握。

接卜•来我们讨论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MJT/T822-2011）附录中有详细的规格表，其中明确表明了各型号支座的力学性能，其中包括•：

铅芯屈服力、剪切弹性模量、屈服后刚度、水平等效刚度、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丧为例说明Civil程序中各公数与表格中各参数的对应关系。

参数对应表

程序输入参数

规范规格表中对应值

有效刚度（Ke）

水W等效刚度

弹性刚度（K1）

屈服前刚度

屈服强度（Qy）

铅心屈服力

丿出服刚度/弹性刚度

（k2/kl）

屈服后刚度/刚服询刚度

表A.2Y4G圆宠般芯胶支

结合上文内容不难得到如卜对应表:

根据上述对应表以及规范规格表可以非常容易的确定Civil程序中各参数的输入值。

具体输入情况详见图1・3、图1.4。

2.离阻尼隔振橡胶支座

M

2.1涉及规范及支座示意图（《公路桥梁高阻尼隔虎橡胶支座（JT/T842-2012）》）

MAM・I3MIM

JT

中华人民共和国交通运输行业标准

JIM642-X12

公路桥梁高阻尼隔1!

橡胶支座

High<

temp«

ngitolsUontufe>

bv«

b«

»

fing«

kwhighwaytwidge*

20Q-02-01实・

中华人民共和国交通运输部

2.2高阻尼橡胶支座的等效双线性恢复力模型

比较图1.5及图1.2可以得到如下结论：

高阻尼和铅芯橡胶支座的恢复力模型没有本质上的区别，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。

图1.5规范图A.1支座的等效双线性恢复力模型2.3各参数如何确定

水平朋服力

屈服后水平刚度

水平等效刚度

向缩度®

:

压刚

等效

阻尼比

Qy

Ki

k2

Kh

Kr

?

kN

kN/mm

%

20

4.19

0.64

0.86

319

15

25

4.72

073

097

359

图1.6规范附录表格摘录

《公路桥梁高阻尼隔旋橡胶支座（JT/T842-2012）》P24页附录表B.1如F图所示

*B.1HDR（l）显IB形翦|6尼支座规略系列4MK

序

号

Ri

押力

99Q

詁

ft*

am

•足

耳度

Utt

Hft

nst

WS

£

*

尺寸

«

IM尺寸

转角

•議力

水平

Mt水・

MS

砂M/C

ILMtt

d

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GMPa

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Xomm

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Amm

Bmm

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o>

kN

K«

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K>

kMTnm

KhkKjmm

KvkM*inm

（%

1

270

532

oe

149

45

112

157

5

3

320

340

00103

419

064

0B6

1.0

50

125

175

：

3&

00091

on

0.97

12

（65

55

137

1W

360

00064

33

647

076

106

M2

17

图1・7规范附录表格局部

鉴于2.2中结论，高阻尼橡胶支座的录入完全与铅芯橡胶支座一致，在此不再赘述各参数的输入。

需要注意的是：

高阻阻尼支座规格农中给出了竖向斥缩刚度的值，铅芯橡胶支座表格中没有此项，但考虑到竖向一般不会出现屈服，故可否参考高阻尼支座竖向刚度量级确定铅芯橡胶支座其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甬：

300-2600kN/mm）o

3摩擦摆减隔振支朋

3.1涉及规范及支座示意图（冃前暂无此类支座的行业规范）

3.2摩擦摆支座的力学模熨及恢复力模型

F.

Pu

/

縻擦摆隔震支座的力学模型反应了摩擦摆如何利用本身巧妙的构造特性起到隔震作用，核心想法是地黑作用卜，支座h卜•部分可以在接触面（曲面）匕自由的摆动，自重作用卜支座右口恢复的效应。

比较摩擦摆支座的恢复力模型与铅芯橡胶支座（高阴尼橡胶支座），可以发现程序处理方法依然采用线性化的恢复力模型，但需要注意，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。

具体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》8.5.12$节相关内容。

3.3程序中如何实现上述等价线性化模型

產捏摆爵畫装SH切弹性支*

f=■总d・P・甘z

i=pj^[]-|z|2{asign（dz）+0}]dIt=Jif-（iif-“）exp,v=|d|

f

♦—

Ni

r^~\宀丄彳他…一

伞p

pf

（is

•

厂

U

［确认匚取消

图1.9縻擦摆支座非线性特性值

恢复力模型采用的3个公式含义：

（［）“仁”公式表示了支座剪切力（f）与剪切变形（d）的关系。

公式中还将涉及另外三个量：

轴力P：

可以根据外荷载算得。

曲率半径R：

仅与支座构适相关。

其余两个变fiZ.p:

|1123公式求的。

（2）滞回变量z:

本公式为微分方程，涉及变量包扌舌：

结构刚度k：

结构确定刚度既定。

轴力P：

由外荷载决定。

等效摩擦系数P:

由公式3求的。

Sign：

符号函数。

滞回参数：

均可采用戏认值0.5.

（4）等效摩擦系数p:

涉及参数包括：

Mf/Ms：

快时、慢时摩擦系数。

r：

摩擦系数变化参数。

v：

剪切变形速度（剪切位移的导数）

注意:

左图并不是滞回曲线，表示摩擦系数与加载速度的关系。

设计参数

稈序处理方式

慢（快）时摩擦系数（us）

用户输入

加衩速度

时程分析时门动计算

摩擦系数变化参数r

滞冋变蚩

（Z）

滑动前初始曲度k

摩撩摆轴力P

时程分析自动计算

斥擦系数P

恨据公式3自动计处

加载速度"

Ml

时程分析口动计并

滞阿循环勞敌aB

用户输入（一般采用默认（rto.5）

恢复力

（f）

滑动面半径R

的切位移d及糜擦摆轴力P

时程分析时门动计饥

juZ

根据公式12自动计算

通过对输入界而涉及公式的分析可以非常淸晰的了解程序如何模拟摩擦摆支座。

并列表如左图所示。

3.4并设计参数如何确定

设汁人员选取參数而临2乞|川」：

厂家规格农中提供的参数相对较少，如下表所示：

理论公式中刚度k（tt的取法•

摩擦单摆支座（CSR-FPB）尺寸参数表（二二）（单位：

MN-mm）

型号

周期

（5）

BKiWA

W

夫度

上文度板尺寸

下尺寸

上/T«

W«

检

A

B

Al

Bl

c

Cl

DI

①

I

Im

CSRTPB

•[・55

-E300

24444

790

3165

316S

2770

1S65

1S6S

U25

1225

200

sso

110

230

3.5

18092

655

3205

2810

1S80

1240

S50

4

133S4

seo

32OS

SSO

10934

5,5

1S85

1245

CSRFPB

.I3

•E300

26«

7

8知

3295

32%

2890

1635

1280

210

S60

115

240

19737

695

3335

2930

W30

16S0

1295

560

1S113

615

1650

4.5

11928

1660

1305

n系散设计为o.01006

2、口「帜桝实了需求.对的支瘴・

（s）

CSR-FPB

・I-55-E300

|3|

（1）滑动而半径:

由理论公式:

T=2tt

T=3S可求R=2.24

一般厂家会提供各规格支座实验数值（右图为《桥梁减鳶、隔振支座和装置》P180页插图）

通过实脸数据可得到快时及慢时摩擦系数。

速度变化参数r实际是按上述公式拟合曲线得到的参数:

°

50100150200250M0

v（mm/$）

⑵摩擦系数（口f/|JS）及I*值：

卩二（卩―2$）匕理“

v（trVs）

246X|0

0」0

0.08

・0.06

辻

004

002

000

（a）常动摩擦材F1a

图1.10摩擦摆支座实验数据

本例咨询厂家意见后个系数取值如下：

n一般在0.01006Z间，根据产品实验曲线比较容易确宦。

本例取0.04/0.03r—殷取20sec/m这个数量级.本例取22。

（3）滑动前刚度取值1=jpp^[l-|z|2{asign（d-z）+p}]d

《桥梁减菸、隔振支朋和装冒》一书中提到摩擦摆减農、隔菸支朋初始刚度K1,根据美国

的经验，可取2.5mm位移时的等效刚度。

故可考虑滑动前刚度k计算方法如下：

k=?

譬

aa

本例卩=0.04W=55000D=0.0025k=8.8e5

I.全文总结

（1）本文结合规范详述了Civ订程序如何通过定义边界条件中的一般连接实现对减隔虎支座的模拟。

（2）铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座的滞回模型本质是-致的，而且相应规范中提供了*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采用Civil程序可以很方便的进行非线性边界条件的模拟。

（3）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屮存任很多参数尢从査阅的问题。

但考虑采用摩擦摆等钢支唾的桥梁建设规模都比较大，从工程实践的角度出发，与支座厂家取得联系和介作的机会较多，可根据实验数据得到支座的各项参数.

（4）笔者能力有限，文中观点仅供参考。