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【知识库】盆式橡胶支座相关参数定义


      验算桥梁在E2地震作用下的响应,进行弹塑性时程分析时,如何在CSiBridge中模拟盆式橡胶支座,其相关参数如何设置?

     在抗震分析中,往往需考虑活动盆式橡胶支座的非线性特性以反映支座的减振效应。依据《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01 一2008)第6.3.7条活动盆式支座可用双线性理想弹塑性弹簧单元模拟,其恢复力模型如图1-1所示 。

图1-1 活动盆式支座恢复力模型

活动盆式支座临界滑动摩擦力<em>Fmax (kN) :

Fmax =μdR

初始刚度为:

k=Fmax/xy

式中:

 μd一一滑动摩擦系数,一般取0.02;

R一一支座所承担的上部结构重力(kN);

xy——活动盆式支座屈服位移(m),一般取0. 002-0. 005m 。

        在CSiBridge中一般通过连接单元来模拟支座的非线性属性,可采用Wen 塑性属性来模拟盆式橡胶支座的非线性属性 。单轴变形的Wen 塑性属性如图2-2所示:

图2-2 Wen 塑性属性参数的定义

其非线性力——变形关系如下: 

其中k为弹性弹簧常数,屈服(yield)为屈服力,比率k为屈服后刚度对弹性刚度的比值,z为一个内部滞后变量,该变量范围为│z│≤1,其屈服面由│z│=1表示。

 其中exp为等于或大于1的指数,此指数越大屈服比率越陡,实际指数最大限值大约是20.

        在软件中通过命令:构件<连接属性<新建,在属性类型中选择Plastic(Wen),如图2-3a所示,即可设置该非线性连接单元。现通过设置一个仅可沿顺桥桥方向滑动的盆式橡胶支座来简要说明相关参数的设置。由于盆式橡胶支座竖向刚度一般很大,可以将其竖向设为一个较大的刚度值(或依据支座承受的最大反力及容许位移JT 391-2009第4.1.1条计算),这里勾选U1方向的固结选框,将其设置为固结。在默认情况下连接单元的U2方向为顺桥向方向,U3方向为横桥向方向。因此需将U3方向固定,勾选U2方向的非线性。

图2-2 a                              图2-2 b

        点击U2方向属性定义窗口如图2-2b所示,该窗口中,红色选框1中的属性主要用于静力线性分析,这里不做详细介绍。红色选框2中的属性用于非线性分析,需依据规范给出的公式填写,填写规则如下:

屈服力——对应规范中活动盆式支座临界滑动摩擦力Fmax (kN)

刚度——对应规范中的初刚度k

屈服后刚度比——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,屈服后刚度比k可输入较小值,如1×10-5;

屈服指数——屈服指数(即滞回环参数exp)可根据厂家指导输入或输入一个较大值,当exp值越大时表示wen模型拐点越接近双线性模型,如图2-2中所示,但是上限不超过20。


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