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SAP模型中支座的模拟方法

作者:管理员    发布于:2015-01-05 05:36:34    文字:【】【】【

一、注意事项:

1.非线性模型的屈服前刚度和屈服后刚度注意填写在"非线性分析工况使用的属性"当中。非线性直接积分分析过程中,"线性分析工况使用的属性",这些属性不起作用,因而建议不填写。

非线性模态叠加积分分析过程中,"线性分析工况使用的属性",起作用(用来计算非线性结构的等效弹性体系的模态。)。对于阻尼器不需填写,对于非线性支座,取初始弹性刚度的1/10,作为等效弹性刚度。 

2.剪切中心的位置:无论怎样建立模型,剪切中心应当填写link单元的距离J点的绝对距离。一般取在支座高度的中心点处(或真实的接触面或摩擦面处) 

3.因为我们采用的是瑞利阻尼,因而不采用集中阻尼,支座的阻尼选项不填写。 

二、性能目标:

支座的性能目标一般为:P1概率下支座不发生剪切破坏。P2概率下支座可以发生剪切破坏。

剪切破坏的判别方法为:支座的受力方向上的剪力需求不小于设计承载力的20%,这主要通过设计抗剪销钉达到。 

三、具体模拟方法:

连续梁桥实际的支座形式有:

1)板式橡胶支座:

2)盆式支座:

3)球钢支座:

4)双曲面球形减隔震支座:

1.在弹性模型中的模拟方法:(反应谱分析或线性时程计算)。

1)板式橡胶支座:假定支座不发生失稳或者其它的剪切破坏,在sap中采用弹性link单元模拟

橡胶支座竖向刚度的计算公式:轴向-抗压弹性模量E66S-162S为形状系数
橡胶支座水平刚度的计算公式:剪切-GA/∑tG橡胶支座的剪切模量,A橡胶面积,∑t支座中橡胶层的总厚度。 

2)盆式固定支座:假定支座不发生剪切破坏,可以采用body直接固定,有时为了提取支座的竖向受力(恒载作用下)或剪力方便,可采用弹性link单元模拟。

盆式固定支座竖向刚度的计算公式:假定轴向-设计承载力压缩量<2%,Kh=恒载竖向力/0.02*支座高度)
盆式固定支座水平剪切刚度的计算公式:设计承载力×1020)%/0.005(屈服位移5mm), 

盆式活动支座:假定支座沿滑动方向完全剪切滑动,可以采用body释放改方向的自由度,有时为了提取支座的竖向受力(恒载作用下)可采用弹性link单元模拟。

盆式活动支座竖向刚度的计算公式:假定轴向-设计承载力压缩量<2%,Kh=恒载竖向力/0.02*支座高度)

3)球形钢支座:假定支座沿滑动方向完全剪切滑动,可以采用body释放改方向的自由度,有时为了提取支座的竖向受力(恒载作用下)可采用弹性link单元模拟。

盆式活动支座竖向刚度的计算公式:假定轴向-设计承载力压缩量<1%,Kh=恒载竖向力/0.01*支座高度)。 

4)双曲面球形减隔震支座:(一般不采用弹性模型的反应谱或线性时程的计算结果。) 

2.在塑性模型中的模拟方法:(非线性时程计算)。

1)板式橡胶支座:假定支座不发生失稳或者其它的剪切破坏,在sap中采用弹性link单元模拟

橡胶支座竖向刚度的计算公式:轴向-抗压弹性模量E66S-162S为形状系数
橡胶支座水平刚度的计算公式:剪切-GA/∑tG橡胶支座的剪切模量,A橡胶面积,∑t支座中橡胶层的总厚度。(注意在非线性时程分析中提取位移进行验算。) 

2)盆式固定支座:为了提取支座的竖向受力(恒载作用下)或剪力方便,竖向可采用弹性link单元模拟。水平向既可采用弹性link单元,又可采用弹塑性的plastic wen单元模拟

盆式固定支座竖向刚度的计算公式:假定轴向-设计承载力压缩量<2%,Kh=恒载竖向力/0.02*支座高度)

盆式固定支座link单元的弹性刚度(或弹塑性的plastic wen单元的屈服前刚度)的计算公式:设计承载力×1020)%/0.005(屈服位移5mm)。plastic wen模型的屈服后刚度取为屈服前的1/10000(2e-4)。(在P1P2概率下必须验算其位移所处的状态是剪切破坏,以达到预先设定的支座性能目标。) 

盆式活动支座:其它方向主从约束,可活动方向采用弹塑性的plastic wen单元模拟

竖向刚度:略

水平刚度:摩擦-设计承载力×μ/0.00050.002,其中μ为摩擦系数,根据试验一般取为2%,plastic wen模型的屈服后刚度取为屈服前的1/10000(2e-4)。平滑值取10,用来确保计算收敛。 

3)球形活动钢支座(又称抗震支座):其它方向主从约束,可活动方向采用弹塑性的plastic wen单元模拟

竖向刚度:略

水平刚度:设计承载力×μ/0.00050.002,其中μ为摩擦系数,根据试验一般取为2%,plastic wen模型的屈服后刚度取为屈服前的1/10000(2e-4)。平滑值取10,用来确保计算收敛。

4)双曲面球形减隔震支座:固定方向采用body模拟,滑动摩擦方向不考虑动轴力时采用plastic wen单元模拟,考虑动轴力时采用friction isolator模拟。

Plastic wen模型中刚度的选取:

水平刚度:设计承载力×μ/0.00050.002,其中μ为摩擦系数,根据试验一般取为2%,plastic wen模型的屈服后刚度:设计承载力/滑动面半径(R)。平滑值取10,用来确保计算收敛。

friction isolator模型(考虑支座动轴力)中刚度的选取:

竖向刚度:(必须勾上非线性以考虑动轴力)刚度取1e9, 或采用假定轴向-设计承载力压缩量<1%,Kh=恒载竖向力/0.01*支座高度)。

水平刚度:

摩擦系数的计算按照一般库仑摩擦理论进行模拟,friction slowfmin)=friction fastfmax)=0.02,速度指数r(或rate2rate3):可不填或采用1530sm(实际当采用一般库仑摩擦时,计算中不起作用),具体见下面的计算公式

(修正库仑摩擦系数,当fminfmax时,退化为一般库仑摩擦系数理论,此时r不起作用)

滑动面半径:radius of sliding surface =按设计的滑动面半径进行计算(半径越小回复力越大)。

 
 
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