1、目錄,溫度自應(yīng)力理論值的求法 理論值與程序計(jì)算結(jié)果比較 常見溫度梯度結(jié)果異常情況,1.溫度自應(yīng)力的計(jì)算方法,2.減隔震支模擬,鉛芯橡膠支座的模擬 高阻尼隔震橡膠支座 摩擦擺減隔震支座,1.溫度自應(yīng)力的計(jì)算方法 1.1溫度自應(yīng)力理論值的求法, =(), = 0 +y,溫度與應(yīng)變關(guān)系：,平截面假定中應(yīng)變計(jì)算方法：,到底結(jié)構(gòu)的應(yīng)變是多大？, =E = （ 0 +）, = = ( 0 +),由于縱向纖維之間的約束產(chǎn)生的應(yīng)變及應(yīng)力（溫度自應(yīng)力）：,至此：溫度自應(yīng)力的計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算滿足平截面假設(shè)后的兩個(gè)重要參數(shù)： (1)梁底的縱向應(yīng)變0。 (2)截面撓曲變形后的曲率。,N= = E 0 + = E 0 =

2、0,M= ( )= E 0 + ( ) = E ( ) =0,A= ,I= ( ),0= ( ),由于在單元梁段上無(wú)外荷載作用，因此自應(yīng)力在截面上是自平衡狀態(tài)應(yīng)力，可利用截面應(yīng)力總和為零和對(duì)截面重心力矩為零建立平衡方程。,解前述兩方程可以得到計(jì)算自應(yīng)力最核心的兩個(gè)計(jì)算公式：, 0 = ,= ( ) dy, =E = （ 0 +）,最終可根據(jù)上述兩參數(shù)可計(jì)算任意位置（y）的最終溫度梯度自應(yīng)力值：,實(shí)用的求解方法（借助excel）：, 0 = ,= ( ) dy, =E = （ 0 +）,計(jì)算溫度梯度自應(yīng)力核心應(yīng)該是求解積分值。而且公式中b（y）可以考慮分段輸入常量，溫度梯度分段計(jì)算梯度函數(shù)T（y

3、）。,計(jì)算積分表格（網(wǎng)上下載經(jīng)測(cè)試無(wú)誤）,被積函數(shù)及積分上下限的確定方法：, 0 = ,= ( ) dy, =E = （ 0 +）,T(y),1.2 理論值與程序計(jì)算結(jié)果比較,通過(guò)1.1的介紹，我們可以很方便的得到溫度自應(yīng)力理論值，從而為衡量程序計(jì)算結(jié)果提供標(biāo)準(zhǔn)值。,1.3常見溫度梯度結(jié)果異常情況應(yīng)力點(diǎn)錯(cuò)誤,截面10個(gè)應(yīng)力點(diǎn)的確定方法,修改后結(jié)果與理論值較吻合,3.1常見溫度梯度結(jié)果異常情況截面帶橫坡結(jié)果異常,1.3常見溫度梯度結(jié)果異常情況帶橫坡截面,箱梁溫度梯度應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響非常顯著，本模型僅計(jì)算出不到1MPa的溫度應(yīng)力，顯然結(jié)果異常。,標(biāo)準(zhǔn)升溫梯度下的應(yīng)力情況,根據(jù)溫度梯度情況計(jì)算理論值

4、,經(jīng)計(jì)算梁頂?shù)臏囟茸詰?yīng)力應(yīng)為2.9MPa。,程序中梁?jiǎn)卧?xì)部結(jié)果計(jì)算值,經(jīng)過(guò)查看細(xì)部結(jié)果發(fā)現(xiàn)截面最大應(yīng)力發(fā)生在梁頂中心，而截面定義的應(yīng)力點(diǎn)是在截面的四周。故造成應(yīng)力結(jié)果異常。,修改截面應(yīng)力點(diǎn)位置,小結(jié)： 1.溫度自應(yīng)力計(jì)算核心是確定溫度梯度函數(shù)T(y)及寬度函數(shù)B(y)。 B（y）可以根據(jù)實(shí)際情況分段確定為定制。 2.程序處理溫度梯度的結(jié)果與理論結(jié)果一致。 3.個(gè)別模型溫度梯度結(jié)果異常很大部分原因是由于輸出的應(yīng)力點(diǎn)錯(cuò)誤造成。 可通過(guò)查看梁?jiǎn)卧?xì)部結(jié)果修改應(yīng)力點(diǎn)位置得到合理值。 4.帶橫坡截面單元，溫度梯度仍采用上述方法計(jì)算。但實(shí)際溫度梯度情況個(gè)人認(rèn)為不應(yīng)按此輸入。,減隔振支座 2.1 鉛芯橡膠

5、支座,K1彈性剛度 K2屈服剛度 KE等效剛度 Qy屈服強(qiáng)度,實(shí)際滯回曲線,等價(jià)線性化模型,K1彈性剛度：屈服前剛度 K2屈服剛度：屈服后剛度,KE等效剛度：水平等效剛度 Qy屈服強(qiáng)度：鉛心屈服力,注意： 1.自重和使用質(zhì)量?jī)H體現(xiàn)支座本身的重力效應(yīng)，及計(jì)算動(dòng)力問(wèn)題的質(zhì)量。 2.非線性直接積分法，有效阻尼無(wú)需輸入，程序僅調(diào)用非線性特性值中輸入的信息。,2.2 高阻尼隔振橡膠支座,2.2 高阻尼隔振橡膠支座,注意： 1.高阻尼相對(duì)鉛芯橡膠支座，僅輸入?yún)?shù)發(fā)生變化。對(duì)于程序采用同樣方法處理。 2.高阻尼中給出了豎向壓縮剛度，便于我們輸入豎向剛度。（10e6左右的單位）,3 摩擦擺減隔振支座,力學(xué)模型

6、,恢復(fù)力模型,注意： 1.右圖并不是滯回曲線，表示摩擦系數(shù)與加載速度的關(guān)系。 2.z值表示恢復(fù)力模型內(nèi)部滯回變量。 凡應(yīng)力摩擦力與變形之間的關(guān)系： F=-PZ,設(shè)計(jì)人員選取參數(shù)面臨問(wèn)題： 1.廠家規(guī)格表中提供的參數(shù)相對(duì)較少。 2.理論公式中剛度k值的取法。,廠家規(guī)格表,各參數(shù)取值： （1）滑動(dòng)面半徑 由理論公式： T=2 (T=3S 可求 R=2.24) (2)快時(shí)慢時(shí)摩擦系數(shù)及r值：,廠家規(guī)格表,一般廠家會(huì)提供各規(guī)格支座實(shí)驗(yàn)數(shù)值 （右圖為橋梁減震、隔振支座和裝置p180頁(yè)插圖） 通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可確定快時(shí)及慢時(shí)摩擦系數(shù)，以及速度變化參數(shù)r： 一般在0.01-0.06之間，根據(jù)產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)曲線比較容易

7、確定。本例取 0.04/0.03 r一般取20sec/m這個(gè)數(shù)量級(jí)，本例取22,（3）滑動(dòng)前剛度取值,= = (本例=0.04 =55000 =0.0025 =8.85),注意： W取計(jì)算軸力還是取支座的承載力結(jié)果會(huì)不同.取支座承載力便于操作， 如支座承載力與計(jì)算反力相當(dāng)，對(duì)計(jì)算結(jié)果影響不大。,小結(jié)： （1）鉛芯橡膠支座和高阻尼橡膠支座的滯回模型本質(zhì)是一致的，而且相應(yīng)規(guī)范中提供了各規(guī)格支座產(chǎn)品的詳細(xì)力學(xué)特性值。工程師選用這兩種支座結(jié)合本文采用Civil程序可以很方便的進(jìn)行非線性邊界條件的模擬。 （2）摩擦擺隔震支座相對(duì)另外兩種支座面臨產(chǎn)品規(guī)范表中參數(shù)偏少的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際操作中存在很多參數(shù)無(wú)從查閱的問(wèn)題。但考慮采用摩擦擺等鋼支座的橋梁建設(shè)規(guī)模都比較大，從工程實(shí)踐的角度出發(fā)，與支座廠家取得聯(lián)系和合作的機(jī)會(huì)較多，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到支座的各項(xiàng)參數(shù)。 （3）抗震支座種類繁多，程