两种弹塑性梁单元在桥梁地震响应分析中的研究比较

作为抗震结构设计的桥梁,在大中震作用下,按延性构件设计的桥墩通常进入了塑性工作阶段。此时对桥墩弹塑性行为的描述有基于实体的微观模型和基于弹塑性梁单元的宏观模型。在这两大类模型中后者不但概念清晰,分析时间远远低于前者,其结果在某些程度上甚至比前者更准确,目前在土木工程领域的应用也越来越多。本文从两种弹塑性梁单元入手,对某桥进行了全桥动力弹塑性时程分析,并在此基础上提出了一种简单可行的基于纤维截面分析结果的集中铰弹塑性梁单元的定义方法。

2种纤维弹塑性梁单元特性

首先对2种基于纤维截面的弹塑性梁单元,即沿单元长度积分的纤维弹塑性梁单元和基于子单元法建立的带长度的纤维塑性铰弹塑性梁单元的本构特征进行了分析,然后以地震作用下一桥梁工程为例,从静力和动力2个方面对比了这2种单元的主要非线性特性.结果表明:前者可以模拟受力过程中沿单元长度方向截面刚度的连续变化,后者则可以体现双线性特征;带长度的纤维塑性铰弹塑性梁单元是对纤维弹塑性梁单元的一种较好的近似,但在动力分析中,如果有未屈服构件的显著影响,则会出现相对略大的差异.

软场地土拓宽桥梁地震响应分析

针对软土地区拓宽桥梁抗震研究的不足,以珠三角地区某一不等跨连续梁桥为工程背景,在考虑桩—土联合作用效应的前提下,引入纤维模型弹塑性梁单元,利用有限元程序Midas/Civil对旧桥模型、两种场地土条件下的拓宽桥梁模型进行了弹塑性地震响应分析.研究了不同地震波输入方向结构关键位置的位移响应,结构塑性铰的出现时间、位置和破坏模式.研究表明:软土场地拓宽模型的地震响应位移极值最大,约为砂土场地拓宽桥梁位移极值的1.15倍;在分级纵、横向地震荷载下,软土拓宽模型桥墩最早出现塑性铰,更容易发生破坏,且破坏时间更早.通过对比原桥模型和拓宽模型表明,结构拓宽不利于抗震,建议今后对拓宽桥梁提高抗震验算要求.

基于焊点参数识别的白车身动态特性

推导了焊点质量、刚度矩阵修改与白车身结构动态特性之间的关系,以试验频率与振型为目标,对白车身类板壳点焊结构焊点参数进行识别,提出了利用参数识别的弹塑性梁单元方法对点焊结构进行模拟。与弹塑性梁单元焊点建模方法在动态特性分析方面进行了对比,并应用于实车白车身动态特性仿真进一步验证仿真精度。结果表明,参数识别的弹塑性梁单元焊点建模方法提高了板壳类结构动态特性分析的仿真精度,为点焊的数值模拟仿真提供了一种研究方法。