(已阅)MIDAS支座模拟

MIDAS中支座的模拟对于空间结构而言，墩柱与梁体连接条件，支座刚度的模拟至关重要。在我们做的“多支座节点模拟”技术资料里，重点说明了多支座模拟的过程。首先“在支座下端建立节点，并将所有的支座节点按固结约束”，这是一种模拟实际情况的建模方法。意思是：在墩顶处结构是全约束的，在各个方向都不可能有位移和转角。然后“复制支座节点到梁底标高位置生成支座顶部节点，并将支座节点与复制生成的顶部节点用“弹性连接”中的“一般类型”进行连接，并按实际支座刚度定义一般弹性连接的刚度”，这句话的意思是相当于建立一个支座单元，它的三个方向的刚度值则是由实际工程中支座的类型和尺寸来提供。然后再建立支座顶部节点与主梁节点之间的联系。此时将利用Civil提供的“刚性连接”，以主梁节点作为主节点，支座顶部单元作为从节点，将其连接起来。这样做的意思是：将主梁节点与支座顶部节点形成一个受力的整体，目的也是为了真实模拟其受力情况。在MIDAS中，在使用“弹性连接”中的一般类型时，会要求输入您说到的SDX，SDY，SDZ这三个值，它们分别是指：SDx：单元局部坐标系x轴方向的刚度。SDy：单元局部坐标系y轴方向的刚度。SDz：单元局部坐标系z轴方向的刚度。另外，在弯桥中需要定义支座节点的局部坐标系和BETA角。这三个值是由由实际桥梁工程使用的橡胶支座类型决定的，也就是说与支座的刚度系数指标有关。在桥梁工程中，一般使用较多的是板式支座和盆式支座。其中大桥盆式支座使用相对较多，在输入这种类型支座的刚度值时，一般要么很大，要么取0；中小桥多用板式支座，在输入刚度值时可以根据支座橡胶层厚度来计算即可。具体的计算式如下：板式橡胶支座的刚度计算式：单元局部坐标系X轴方向刚度：SDx=EA/L单元局部坐标系y,z轴方向刚度：SDy=SDz=GA/L单元局部坐标系x轴方向转动刚度：SRx=GIp/L单元局部坐标系y.轴方向转动刚度：SRy=EIy/L单元局部坐标系y.轴方向转动刚度：SRz=EIz/L式中：E、G为板式橡胶支座抗压、抗剪弹性模量；A为支座承压面积；Iy,Iz为支座承压面对局部坐标轴y、z的抗弯惯性矩；Ip为支座抗扭惯性矩；L为支座净高。固定盆式支座以较大的刚度约束板体的位移而放松对转动的约束，因此模拟在墩顶设置一个横、纵、竖二维抗压、抗剪的大值，各方向抗弯的小值.即SDx=SDy=SDz=无穷大，而SRx=SRy=SRz=0的一个弹性连接五．支座〔边界条件〕1.几种常用边界条件a.桥墩底部固接在模型边界条件一般支承中将六个自由度全部选中。b.主梁支座只约束竖向：在模型边界条件一般支承中仅选择Dz。约束竖向和纵向：在模型边界条件一般支承中选择Dz和Dx。约束竖向和横向：在模型边界条件一般支承中选择Dz和Dy。约束竖向、纵向和横向：在模型边界条件一般支承中选择Dz、Dx、Dy。c.主梁与桥墩的连接一般来说在主梁的建模点和主梁底〔也需要建立一个节点〕之间用刚性连接连接〔使用模型边界条件刚性连接功能，主节点可选择为主梁建模点〕。桥墩的顶点与主梁底的连接可用弹性连接连接，弹性连接的刚度可按厂家提供的支座产品说明书上的竖向和水平向刚度。只约束竖向：在模型边界条件弹性连接中仅输入SDz。约束竖向和纵向：在模型边界条件弹性连接中仅输入SDx和SDz〔或SDz〕。约束竖向和横向：在模型边界条件弹性连接中仅输入SDz和SDy〔或SDy〕。约束竖向、纵向和横向：在模型边界条件弹性连接中输入SDz、SDx、SDy。注意：a.可在显示中选择显示弹性连接坐标轴查看要约束方向的坐标轴。b.当用户希望使用单向〔只〕受压支座时，可在弹性连接中选择“只受压”。一般来说不推荐用户使用只受压支座，当用户担心产生负反力时，可先用既能受压又能受拉的弹性连接先分析一次，查看弹性连解是否受拉，如有受拉的情况，通过结果移动荷载追踪器查出发生负反力时的移动荷载布置，然后按静力荷载加载且把弹性连接修改为只受压后重新分析即可。c.释放梁端部约束当梁与其他构件铰接时，可使用边界条件释放梁端部约束功能释放弯曲约束。注意：不能释放一个节点周边所有梁单元在此节点上的弯曲约束，否则产生奇异。1.边界定义中应注意的问题a.在弯桥中一般沿着径向和切向约束，此时应事先给节点定义节点局部坐标轴，这样在一般支承中定义的桥墩底部固结支座和主梁支座会沿着局部坐标轴方向约束，输出的反力也是局部坐标轴方向的。b.弯桥中双支座的模拟，可在实际支座位置〔实际支座位置在径向时，可通过复制主梁节点，复制方向选择圆心和主梁节点即可。〕建立两个节点，节点与主梁建模点用刚性连接连接，主节点选用主梁建模点。将这两个节点向下复制，距离为支座高度+梁高〔梁截面以顶对齐时〕，复制生成的点与对应的点用弹性连接连接，刚度参考厂家产品介绍。当弹性连接的下部没有模拟桥墩时，按固接处理；下部模拟了桥墩时，则连接桥墩相应的点。c.一定要注意支座节点的位置，特别是用板单元建立斜桥时，支座位置一定要设置在板下。此时可在板的建模点支座位置节点向下复制半个板厚的距离，用刚性连接将其连接起来，然后再向下复制相当于支座高度的距离，用弹性连接将其连接起来，将弹簧下面点固结，这样才能正确地计算出是否产生负反力。d.当用户自行输入弹性连接的刚度值不要输的过大，一般来说模拟近似刚性时可使用“刚性”或输入10e5～10e10之间值。e.当用户用虚拟梁单元模拟刚臂时，虚拟梁单元的刚度也不应过大，可输入10e5～10e10之间值，但当虚拟梁单元的材料中弹性模量值也输入的相当大时，也会发生警告。此虚拟梁单元的弹性模量可用一般材料的值，容重可设为0。f.虚拟梁单元的刚度过小或过大分析时均会出现警告，将会影响自振周期结果，当虚拟梁单元的刚度过小时，可能会影响屈曲分析的结果〔在外力很小的情况下会发生屈曲〕。g.刚性连接与弹性连接的“刚性”，两者分析结果应接近〔会有精度差异〕。刚性连接是通过强制将两个点的位移设置为相同来计算的，弹性连接的“刚性”是将两点间的连接弹簧的刚度设置为很大来计算的。h.非线性弹性连接特性值中的非线性特性仅适用于动力分析。静力分析时将使用其在线性弹性支承中输入的值计算。