ABAQUS软件在弹性滑移支座非线性有限元分析中的应用

运用有限元软件(ABAQUS)对弹性滑移支座进行非线性有限元分析,并与试验结果进行比较.同时,对弹性滑移支座有限元分析中单元类型的选取、网格尺寸的确定、接触关系的定义、整体有限元模型的建立等数值模拟技术进行深入的研究.研究表明,利用ABAQUS有限元软件建立的模型能够比较精确地模拟弹性滑移支座在动力荷载作用下的性能,并可用于此类支座的分析研究.

弹性滑移支座力学性能的试验研究

介绍了弹性滑移支座的原理、构造和特点;通过对其在不同工况下的性能试验,研究了竖向荷载、位移幅值以及加载频率对弹性滑移支座力学性能的影响,并给出了试验值与理论计算值之间的对比。研究结果表明:弹性滑移支座具有良好的工作性能,滞回曲线饱满,耗能能力强;竖向荷载和加载频率对弹性滑移支座的力学性能有一定的影响,而位移幅值对其影响较小;弹性滑移支座的恢复力模型,可以用考虑速度的指数摩擦力模型来描述,并且模拟得较为准确。

含新型滑移支座的并联隔震建筑实时混合模拟试验研究

滑移隔震支座是性能稳定、构造简单的隔震装置,介绍了一种摩擦界面涂有二硫化钼的新型滑移支座。为了解滑移支座的摩擦性能及含此支座的并联隔震建筑的隔震效果,对支座进行了拟静力试验、实时混合模拟试验和数值模拟。拟静力试验表明滑移支座的摩擦系数与水平加载频率及压强存在相关性。以滑移支座为试验子结构、铅芯橡胶支座及上部结构为数值子结构,进行了实时混合模拟试验,研究了滑移支座在地震作用下的响应,并通过与有限元模拟结果的对比,评估了并联支座的隔震效果。结果表明,采用新型滑移支座和铅芯橡胶支座的并联隔震结构具有良好的隔震效果。

适用于多次预应力钢结构的新型锚具和可滑移支座

针对多次预应力钢结构施工特点,发明一种可滑移弹性隔震支座,并在支座张拉端设计了具有十字交错开槽环状夹片的多次张拉锚具,可方便地应用于预应力网壳、预应力桁架、预应力网架、索拱等形式的建筑结构。

弹性滑移支座在高层隔震建筑中的应用研究

介绍了弹性滑移支座的基本构造、工作机理和力学性能;进行了弹性滑移支座和天然橡胶支座混合隔震和叠层橡胶支座隔震算例的对比分析,说明只要合理布置结构、设计好隔震层的恢复力特性,高层建筑采用隔震技术也可能达到较好的隔震效果;最后介绍了弹性滑移支座在日本两个典型高层隔震建筑中的应用实例。

滑移支座在连续梁桥中的性能模拟分析

通过借助于SAP2000有限元分析软件,对连续梁桥上设置的滑移支座(聚四氟乙烯支座),采用常用的3种非线性连接单元进行模拟:水平非线性弹簧单元、Wen塑性单元以及摩擦板单元。首先,简单介绍了3种单元的特性,然后以某地区四跨连续梁桥结构为例,对滑移支座分别采用以上3种连接单元进行非线性时程分析,对其分析结果进行对比,为今后桥梁支座的分析提供参考。

新型变刚度滑移支座在网壳中的隔震性能研究

提出了一种变刚度滑移支座(NonlinearSpring-FrictionBearing,NFB),该支座由非线性圆锥弹簧和平面滑移支座组成;结合支座构造特点和工作原理建立了该支座的理论模型;利用有限元软件建立支座的实体模型,研究其滞回性能和应力分布状态,并分析圆锥弹簧关键参数对滞回特性的影响;将NFB和常见定刚度滑移支座应用于单层球面网壳进行三向地震作用下的时程分析,考察其隔震性能,并引入隔震系数对结构整体隔震效果进行评估.结果表明:NFB可有效降低多维地震下网壳结构的地震响应,且相对定刚度滑移支座有更好的节点相对位移、支座位移控制能力和支座自复位能力.

带有楔形轨道的滑移支座力学性能数值模拟研究

针对结构隔震装置在较大的倾覆力作用下抗拉能力不足的问题,提出了一种带有楔形分离式轨道的新型滑移支座。新支座能够承受上部结构传递的荷载以及适应较大水平位移,同时利用楔形轨道与楔形滑块之间的相互作用提供抗拉能力。采用通用有限元程序ABAQUS建立了支座的三维实体有限元模型,对其抗压、抗拉、压剪和拉剪力学性能进行数值模拟研究,同时考虑了楔形角度的改变对支座力学性能的影响。通过分析表明:在竖向新支座具有较好的抗压和抗拉能力,抗拉性能受楔形角度的影响较大,角度大于60°时,支座的抗拉能力随着角度的减小不断提升;而当角度减小到60°时,楔形滑块与上部连接部分出现薄弱点,导致支座的抗拉能力开始降低。在压剪与拉剪的作用下,支座水平向的滞回曲线比较饱满,具有较好的水平向摩擦耗能能力且能够适应较大的水平位移。

滑移支座对结构地震响应的控制

通过动力时程分析,研究了不同地震烈度、不同摩擦系数、不同上部结构基本周期、不同复位弹簧刚度时滑移支座对结构地震响应的控制效果.说明滑移支座是一种有效的隔震措施,可以对上部结构的地震响应进行有效的控制.

滑移支座楼梯技术总结

地震作为最常见的自然灾害之一,它会对房屋建筑物造成倾斜、倒塌和丧失使用功能等损害。楼梯是房屋建筑物的重要逃生通道,并会先于主体结构发生破坏。随着新世纪建筑行业的高速发展,新型技术得到了广泛应用,对有抗震要求的框架房屋建筑优先选用滑移支座楼梯,既提高了框架结构的抗震性,又为房屋建筑物提供了一条生命通道。

滑移支座在750 kV超长变电构架中的应用研究

750kV超长变电构架总长度406m,温度区段远超规范的要求,通过结构选型和力学计算分析,基于温度效应系数的比较,确定了超长构架的布置形式,并提出有效的温度效应控制措施。结合粘滞性阻尼滑移支座的应用,分析了滑移行程及滑移支座布置位置不同带来的影响,并通过有限元分析及足尺试验数据对比验证确定了构架滑移支座节点的连接构造,为工程实际应用提供技术支撑。

基础偏位不稳定条件下大跨度钢桁架结构滑移支座纠偏吊装施工技术

结合宁德火车站站台雨棚桩基础出现偏位且处于不稳定状态情况以及工程工期紧迫的现实要求,提出了滑移支座施工方案。介绍了滑移支座纠偏吊装施工工艺、操作要点及质量安全控制措施。结合工程应用实际对技术经济效益及社会效益进行了分析。

某项目750kV变电构架结构选型及滑移支座应用

750kV变电构架长度过大,超过了规范对温度区段的要求,通过力学计算和温度效应系数对比,确定了构架结构的选型。引入了粘滞性滑移支座的研究,得出了最优的滑移支座安装位置和滑移行程。

考虑摩阻效应的大行程滑移支座非线性耦合分析

为解决大跨结构支座类构件在其接触面发生特大相对滑移情况下的边界非线性与结构整体几何非线性耦合效应分析问题,基于平面杆系结构有限元分析理论,提出适用于考虑动、静摩阻力的大行程滑移支座全过程受力及变形特性非线性解决方法。完善可精确考虑轴力、弯矩耦合效应的基于随动坐标系下总体拉格朗日列式(CR-TL)的全量梁柱理论,使其适用于一般结构大位移条件下的快速几何非线性分析;采用双单元模式建立滑移支座非线性计算模型,优化适合动、静摩擦因数的滑动-停止判别条件;利用动态单元法、动态刚臂单元法及修正的主从节点法考虑大行程滑移支座滑动模拟过程中的支座斜置现象;建立符合支座滑动全过程受力特性的梁柱理论计算模式,并提出与之相适应的求解非线性方程的变刚度法,以及适应多支座体系协同工作模式的内部折减系数法。研究结果表明:利用CR-TL全量梁柱理论进行大跨斜拉桥结构施工全过程分析时,在相同计算精度水平下,其计算效率可提高30%;当采用不同支座模拟方式时,完全滑动及带摩阻力滑动条件下的单支座与双支座刚架结构位移计算结果相差可达44%~55%;在车辆荷载作用下,大跨斜拉桥结构主梁纵向位移及索塔偏位差达到10cm级别,显著改变了结构的响应特征,提出的理论能够实现对同类工程问题的精细分析。

PTFE-不锈钢摩擦滑移隔震支座摩擦系数的影响因素研究

介绍了摩擦滑移支座中聚四氟乙烯(PTFE)与不锈钢板之间摩擦系数的主要影响因素。指出正压力、滑移速度、环境温度以及润滑剂的使用都对PTFE-不锈钢接触面的摩擦系数有明显影响。并通过现场试验,得出摩擦滑移橡胶支座接触面之间的摩擦系数,根据试验结果回归给出了动摩擦系数的计算公式,并初步验证了摩擦系数与正压力以及润滑剂使用之间的关系。

匝道桥梁支座滑移超限和墩柱倾斜纠偏施工工法

为解决匝道桥梁在长期使用过程中支座滑移超限和墩柱倾斜的情况,以广中江高速龙溪互通桥梁为工程实例,介绍了该桥梁病害情况勘测结果,并从墩柱加固方法、支座偏离计算、关键构件说明、A匝道总体施工方案、B匝道总体施工方案和监测要求方面,详细阐述了该桥梁的加固和改造措施,旨在使支架以及墩柱的偏离能够得到及时的纠正和调整,避免安全风险的出现。

柱顶设置滑移支座时地铁地下车站结构抗震性能分析

采用在中柱顶端设置弹性滑移支座的方法,建立土-地下结构静动力耦合非线性相互作用的整体二维有限元计算模型,分析弹性滑移支座对地铁地下车站结构的侧移反应和地震损伤等结构地震反应特征的影响规律。结果表明:弹性滑移支座能够有效地减轻中柱及中板的地震损伤程度,使得中柱在地震中完全处于受压状态,能够有效地提高车站结构的整体抗震性能。滑移支座减弱了车站结构的抗侧移刚度和楼板的平面整体抗弯曲刚度,明显增大了地下车站结构的地震侧向位移反应幅值;因中柱改变了地铁地下车站结构的动力反应变形特征,使得车站结构顶底板与侧墙连接部位的结构地震损伤明显加重。

考虑退化效应的滑移铅芯橡胶支座力学性能精细建模与模型验证

隔震支座是隔震结构地震响应控制的关键构件,滑移铅芯橡胶隔震支座具有协调上部结构温致变形、地震作用下可耗能复位等优势,但往复荷载作用下其力学性能退化显著。文章建立考虑支座性能退化的滑移铅芯橡胶支座精细数值模型,开展不同竖向压力、加载频率、加载位移幅值时滑移铅芯橡胶支座压剪力学性能分析,并基于支座试验结果验证模型的准确性,进一步探明支座性能退化对隔震桥梁地震响应的影响。结果表明:竖向压力增大会改变滑移铅芯橡胶支座的滞回力-位移关系,从而提升其耗能性能;加载频率对摩擦力的影响随加载频率增大而显著减小;加载位移幅值越大,支座单周耗能能力、等效刚度随滞回周期的增加减小越显著;相比已有数值模型,考虑支座性能退化的精细数值模型分析结果与试验结果吻合更好,模型误差显著减小。隔震周期越大,支座性能退化对隔震桥梁地震响应的影响越显著,应在隔震结构设计与性能分析中予以关注。

浅网壳预应力施工阶段的可滑移弹性支座单元

根据柱支承浅网壳预应力施工阶段的特点和要求,设计了一种施工阶段可滑移的层合板式橡胶支座,并提出了相应的有限单元模型。分析模型在水平方向上类似于考虑了滑移作用的接触单元。为方便非线性问题的编程计算,采用双曲正切函数对单元算式进行了连续化处理。文中结合具体工程进行了施工力学分析,计算结果与实测数据符合较好。

考虑板式支座滑移的中小跨度梁式桥振动台试验

基于汶川地震中小跨度梁式桥普遍出现的板式橡胶支座滑移典型震害,采用大比例全桥振动台试验手段探究了考虑板式支座滑移对该类桥梁抗震性能影响。以一座25m跨径的标准简支T梁桥为例,设计了1/4缩尺比的全桥试验模型,选取一条近场脉冲型实际地震动记录作为振动台试验输入,对不同墩梁横向约束体系的结构开展了一系列振动台试验研究。试验结果表明:(1)强震作用下板式橡胶支座与梁底间会出现摩擦滑移效应,从而在一定程度上对下部结构起到隔震作用;(2)在地震动较小时,常规横向混凝土挡块可以起到一定限位效果,但在强震作用下,随着板式橡胶支座开始发生滑移,混凝土挡块的限位效果逐渐减弱,同时混凝土挡块还会造成下部结构较大的地震损伤;(3)新型弹塑性挡块具有良好稳定的滞回耗能能力,可有效控制强震作用下墩梁间最大相对位移需求,减低其震后残余位移,同时弹塑性挡块的屈服还可避免下部结构造成严重地震损伤。