減隔震支座的剛度模擬.pdf

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1、01、減隔震支座的剛度模擬?具體問題：根據(jù)《公路橋梁抗震細(xì)則》（JTGB02-01-2008）中第10.2條中關(guān)于減隔震裝置的說明，常用的減隔震支座裝置分為整體型和分離型兩類。目前常用的整體型減隔震裝置有：鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座、摩擦擺式減隔震支座；目前常用的分離型減隔震裝置有：橡膠支座+金屬阻尼器、橡膠支座+摩擦阻尼器、橡膠支座+黏性材料阻尼器。目前設(shè)計人員普遍存在兩個誤區(qū)，其一：抗震分析時一味的考慮用橋墩的塑性能力耗散地震效應(yīng)，忽略增設(shè)減隔震支座的設(shè)計思路；其二：由于設(shè)計人員對減隔震支座

2、的模擬方式不清楚，造成潛意識里回避減隔震支座的采用。本文考慮上述兩點對《公路橋梁抗震細(xì)則》（JTGB02-01-2008）第10.2條中涉及的減隔震支座模擬進(jìn)行說明。限于篇幅，本文僅對整體型減隔震裝置進(jìn)行敘述。?解決斱法：1、鉛芯橡膠支座①涉及規(guī)范及支座示意圖(《公路橋梁鉛芯隔震橡膠支座》（JT/T822-2011）)圖1.1鉛芯橡膠支座示意圖②鉛芯橡膠支座的實際滯回曲線和等價線性化模型（第1頁，共10頁）01、減隔震支座的剛度模擬圖1.2實際滯回曲線圖圖1.3等價線性化模型從實際滯回曲線可以得到

3、3點重要的結(jié)論：1)鉛芯橡膠支座的位移剪力曲線所圍面積明顯大于較普通的橡膠支座，而且滯回曲線所謂面積反映了支座耗能能力，故間隔震支座（對于本圖為鉛芯橡膠支座）的本質(zhì)是通過自身的材料或構(gòu)造特性提供更有效的耗能機(jī)制，耗散地震產(chǎn)生的能量，從而起到減輕地震對結(jié)構(gòu)的破壞程度。2)實際滯回曲線一般為梭形，圖形成反對稱形態(tài)。目前通用的方法是將其等效為圖1.2所示的線性化模型。通過K1、K2、KE、Qy四個參數(shù)來模擬鉛芯橡膠支座的滯回曲線。3)等價線性化模型中涉及的四個參數(shù)含義如下：K1——彈性剛度：表示初始加載

4、時，結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)是的剛度（力與變形之間的關(guān)系）。K2——屈服剛度：表示屈服之后的剛度。KE——等效剛度：等效的含義是指如果不考慮加載由彈性到塑性的變化過程，僅考慮屈服后累計位移與力的關(guān)系折算出的剛度。Qy——上述三個參數(shù)僅提供剛度的采用值（可以理解為曲線斜率的概念），但具體受力到多大開始采用屈服剛度，由Qy提供明確的界定點（即屈服點）。③程序中如何實現(xiàn)上述等價線性化模型程序（805版本）中選擇邊界》一般連接》一般連接特性》添加，選擇特性值類型選擇鉛芯橡膠支座隔震裝置，如圖1.4所示：（第2頁，

5、共10頁）01、減隔震支座的剛度模擬圖1.4定義一般連接特性值圖1.4中需要定義的內(nèi)容主要包括3部分：1)定義自重及使用質(zhì)量，由于程序定義邊界條件僅定義連接特性，對于支座本身的質(zhì)量在此處考慮。2)定義線性特性值：結(jié)構(gòu)分析一般分為線性分析及非線性分析，對于抗震可以狹義的理解為反應(yīng)譜分析和時程分析。反應(yīng)譜分析理論上屬于靜力分析的范疇，程序會調(diào)用此處定義的線性特性值。故結(jié)合上頁剛度的描述，等效剛度KE的值在這里輸入。對于時程分析的直接積分法，程序可以通過非線性特性值中的內(nèi)容確定結(jié)構(gòu)的阻尼情況，故這里無需

6、定義有效阻尼（如果用戶在線性分析中需要考慮有效阻尼可在此處輸入，有效阻尼的概念類似有效剛度，主要用于非線性單元中線性自由度方向阻尼屬性，以及所有自由度在線性分析工況的阻尼屬性）。3)用于定義非線特性值：Civil程序可以考慮兩個剪切方向成分互相關(guān)聯(lián)且具有雙軸塑性特性，其中軸向、扭轉(zhuǎn)、兩個方向的彎曲成分均為線性且相互獨立。并使用Park,Wen,andAng(1986)在Wen(1976)建議的單軸塑性公式基礎(chǔ)上擴(kuò)展的雙軸塑性計算公式。對于鉛芯橡膠支座截面，如圖1.5所示：（第3頁，共10頁）01、

7、減隔震支座的剛度模擬圖1.5定義非線性特性值圖1.5中各項的含義可參照上文中關(guān)于鉛芯橡膠支座的實際滯回曲線和等價線性化模型的說明進(jìn)行理解。各輸入?yún)?shù)的對應(yīng)關(guān)系：彈性剛度K1；屈服剛度Qy；屈服后剛度與彈性剛度之比K2/K1；兩個滯后循環(huán)參數(shù)：可采用程序默認(rèn)值，用戶如有需要可修改其值。該圖中的示意圖表明了程序計算鉛芯橡膠支座采用的計算公式及滯回曲線形狀。此部分內(nèi)容詳解請參閱北京邁達(dá)斯技術(shù)有限公司出版的《分析設(shè)計原理》8.5.11章節(jié)相關(guān)內(nèi)容。④各參數(shù)如何確定到此，對于程序如何處理鉛芯橡膠支座應(yīng)該有了

8、比較全面的掌握。接下來我們討論設(shè)計中如何確定各參數(shù)的數(shù)值。對于鉛芯橡膠支座，《公路橋梁鉛芯隔震橡膠支座》（JT/T822-2011）附錄中有詳細(xì)的規(guī)格表，其中明確表明了各型號支座的力學(xué)性能，其中包括：鉛芯屈服力、剪切彈性模量、屈服后剛度、水平等效剛度、等效阻尼比等內(nèi)容?，F(xiàn)以附錄中表A.2Y4Q圓形鉛芯隔震橡膠支座規(guī)范系列參數(shù)表為例說明Civil程序中各參數(shù)與表格中各參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。如圖1.6所示：（第4頁，共40頁）01、減隔震支座的剛度模擬圖1.6定義圓形鉛芯隔震橡膠支座非線性特