减隔震支座刚度模拟

减隔震支座刚度模拟

具体问题

《公路桥梁抗虎细则》(JTGB02-01-2008)中

10.2减隔虎装置

10.2.1常用的减隔震支座装置分为整体型和分离型两类

10.2.2冃前常用的整体塑减隔鳶装置有：

1. 铅芯橡胶支座。

2. 高阻疋橡胶支座。

3. 摩擦摆式减隔虎支座。

10.2.3 H前常用的分离型减隔震装曽有：

1•橡胶支座+金属阻尼器。

2. 橡胶支座+摩擦阻尼器。

3. 橡胶支座+黏性材料阻尼器。

目前设计人员存在两个常见的误区，其-抗震分析时-味的考虑用桥墩的塑性能力耗散地忘效应, 忽略增设减隔震支座的设计思路。英二由于设计人员对减隔荒支座的模拟方式不淸楚，造成潜意识里回避减隔虎支座的采用。本文考虑上述两点对抗虎规范10.2.2条中涉及的支朋模拟进行说明。分离式减隔虎装宜另文飮述。

解决办法

1. 铅芯橡胶支座的模拟

1.2铅芯橡胶支座的实际滞回曲线和等价线性化模型

从实际滞回曲线可以得到3点重要的结论：

（1）铅芯橡胶支座的位移剪力曲线所国面枳明靠大于较普通的橡胶支座，而且滞回曲线所谓面积反映了支座耗能能力，故间隔虎支座（对于本图为铅芯橡胶支座）的本质是通过自身的材料或构适特性提供更有效的耗能机制，耗散地菸产生的能量，从而起到减轻地震对结构的破坏程度。

（2）实际滞回曲线一般为梭形，图形成反对称形态。目前通用的方法是将其等效为图1.2所示的线性化模型。通过KI、K2、KE、Qy四个参数來模拟铅芯橡胶支座的滞回曲线…

（3）等价线性化模型中涉及的四个参数含义如下：

K1弹性刚度：表示初始加载时，结构处于弹性状态是的刚度（力与变形之间的关系）.

K2—屈服刚度：表示屈服之后的刚度。

KE-等效刚度：等效的含义是指如果不考虑加载由弹性到塑性的变化过程，仅考虑屈服后累计位移与力的关系折算出的刚度。

Qy-上述三个参数仅提供刚度的采用值（可以理解为曲线斜率的概念），但具体受力到多大开始采用屈服刚度，由Qy提供明确的界定点（即屈服点）。

13程序中如何实现上述等价线性化模型

805版本点击：边界〉一般连接》一般连接特性》添加，选择特性值类型选择铅芯橡胶支座隔贯装置，会弹出如下界而：

图1.3定义一般连接特性值

本窗I 1用丁•定义非线性边界的特性值。通过选择特性值类型选择不同的力学模型，对于铅芯橡胶支座如上图所示选择对应内容。

定义内容主要包括三部分内容：

第一部分定义自垂及使用质量，由于程序定义边界条件仅定义连接特性，对于支座本身的质最在此处考虑。

第二部分定义线性特性值：结构分析一般分为线性分析及非线性分析，对于抗震可以狭义的理解为反应谱分析和时程分析。反应谱分析理论上属于静力分析的范畴，程序会调用此处定义的线性特性值。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：

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

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。

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/T 822-2011)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。

f = r-k-d + ( 1 - r )

i = ^[1 - |a|2{a* sign ( d z ) + p }]i

f | 厂 L? *1 r

—•——-y — —4 ---- 一

Ni

t —r

N .

e 帘芯樹直支屋隔盍菜畫一金刘摩性支欣

"

丰疾性特性值

隔认

取消

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。

程序输入参数规范规格表中对应值

有效刚度(K E)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

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

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/T 842-2012)》)

MAM・ I3MIM

JT

中华人民共和国交通运输行业标准

JIM 642-X12

公路桥梁高阻尼隔1!橡胶支座

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20Q-02-01 实・

中华人民共和国交通运输部

表A.2 Y4G圆宠般芯胶支

结合上文内容不难得到如卜对应表:

M