Civil抗震资料-2 - 图文

midas Civil的边界非线性分析

?Z为符号函数，规定 弹簧滞后曲线的形状有关的常数，signdyy??1?signdyZy?????1?????Z?0dyy?Z?0dyy

(2?12)

此模型允许在剪力不为零时存在滑移，当剪力接近屈服值P?时，滑移值变的非常大。工程师可以指定大的弹性剪切刚度来减少滑移值。

摆的力－变形关系如下

Fyp??PdyRy (2?13)

Fzp??Pdz (2?14) Rz式中Ry、Rz为摩擦摆隔震支座凹面的曲率半径，半径为零代表一个平面，相应的剪力为零。一般，在两个剪力方向的半径是相等的（球面），或一个半径为零（圆柱表面），允许指定不相等的非零半径。

摩擦摆隔震支座的恢复力由摩擦和摆效果平行作用，根据式

(2?3)、(2?4)得

F??Pd?P?Z(2?15) R

摩擦摆隔震支座的恢复力如图5所示。由于支座的摩擦力远小于重力恢复力，因此由式可近似得到支座滑动时的刚度K

K?及周期

P(2?16)

R

T?2?r(2?17)

g

图5中

F?P?s是摩擦摆隔震支座的屈服力， us表示速度为0时的摩擦系数。F?P?s即

隔震支座发生滑动时的最小水平荷载，也即静摩擦力。K1为滑移前刚度，理论上该值应该为无穷大，可是实际中，虽然滑移没有发生，可是摆本身仍然有变形，所以K1为一个极大值。K2为滑

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移后刚度，也即：K2?P。K有效为支座等价线性刚度。 R隔震支座具有两个重要的参数，与周期和刚度有关的凹面曲率半径和与摩擦力有关的摩擦系数。当施加在支座上的水平荷载小于摩擦力时，整个结构的运动与没有隔震支座时一样，隔震支座不起作用。一旦水平荷载超过摩擦力，隔震支座就开始起作用，改变结构运动周期，耗散结构运动的能量。

当施加在隔震支座水平方向的荷载克服摩擦力后，滑移器就开始在凹面上滑动，从而使隔震支座支撑的上部结构作小振幅的单摆运动，起到改变结构运动周期、耗散结构运动能量的作用。从图5可以看出，隔震支座恢复力曲线的形状取决于隔震支座凹面的曲率半径、上部结构的重量和摩擦摆的支座系数。滞回曲线包含面积越大，耗能能力越强。

在MIDAS/Civil中该支座的各个参数的值应由厂家做相应的实验后提供实测数据。

图5. 摩擦摆隔震支座恢复力模型

5. 液体粘弹性阻尼器(Fluid Viscoelastic Device，FVD)

液体粘弹性阻尼器一般由缸体、活塞和流体组成，缸内充满硅油或其它粘滞流体，活塞在缸体内可做往复运动，活塞上有适量小孔。图6为美国Taylor公司生产的一种典型的液体粘滞阻尼器。

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图6. 液体粘弹性阻尼器构造图

因为液体粘弹性阻尼器表现出了较强的依赖频率的性质，所以在MIDAS/Civil中，液体粘弹性阻尼器可由“一般连接特性值>内力>粘弹性消能器>Maxwell模型（马克斯韦尔模型）”来模拟，该模型将阻尼器与弹簧串联，如图7所示，具体数值含义参考帮助文件，数值输入应由厂家提供实测数据。

图7. 液体粘弹性阻尼器Maxwell力学模型

6. 固体粘弹性阻尼器(Solid Viscoelastic Device，SVD)

图8为美国3M研制的固体粘弹性阻尼器，它是由两个T型钢板夹一块矩形钢板所组成，T型约束钢板与中间钢板之间夹有一层粘弹性材料，在反复轴向力作用下，约束T型钢板与中间钢板产生相对运动，使粘弹性材料产生往复剪切滞回变形，以吸收和耗散能量。

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图8. 固体粘弹性阻尼器构造图

因为固体粘弹性阻尼器表现出了一定的刚度特性，所以在MIDAS/Civil中，固体粘弹性阻尼器可由“一般连接特性值>内力>粘弹性消能器>Kelvin(Voigt)（开尔文模型）”来模拟，该模型将阻尼器与弹簧并联。如图9所示，具体数值含义参考帮助文件，数值输入应由厂家提供实测数据。

图9. 固体粘弹性阻尼器Kelvin力学模型

7. MIDAS/Civil边界非线性分析功能及工程实例应用

在设置了减隔震支座的桥梁中，抗震分析方法主要是分为以下三种：（1）不考虑除边界非线性连接单元外其它构件的弹塑性性能的动力分析；（2）考虑除边界非线性连接单元外其它构件的弹塑性性能的动力分析；（3）包含边界非线性连接单元的Pushover分析。这每一种分析方法其对应的单元参数的选取，计算模式的确定（直接积分法或者振型叠加法）都是不同的，这里主要讨论的是情况（1），即不考虑除边界非线性连接单元外其它构件的弹塑性性能的动力分析。

在不考虑除边界非线性连接单元外其它构件的弹塑性性能的动力分析中，根据计算原理的不同又分为“振型叠加法”边界非线性动力分析和“直接积分法”边界非线性动力分析，下面将分

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