sap2000在桥梁结构非线性时程分析中的应用

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1、桥梁工程器BridgeEngineeringSAP2000在桥梁结构非线性时程分析中的应用梁凯，齐一男，苏凡，孙蕊鑫(1．两安叶】交土小科技有限公司，陕西两安710075：2．中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕两，芟710075)摘要：我是一个强震多发家，随着我对地震研究的逐渐深入，桥梁结构减隔震控制技术在我闰桥梁丁程界口益得到重视，并逐步开展了桥梁减隔震设计研究¨l作。在众多桥梁减隔震产品中，NDQZ弹塑性阻尼幅球型钢支座，以其多级没防、整体寿命周期长、性能可靠、技术先进等优点，在诸多项日中得到

2、了广泛的应用。但是，NDQZ系列减隔震支座采用Midas等常用专业有限元分析软件建模时不便于模拟，为该支座的桥梁结构非线性时程分析带来r难。笔者以某桥梁1：程为背景，阐述了采用SAP2000模拟NDQZ减隔震支座进行桥梁结构非线性时程分析的要点，并给}{Jr主要结论。以供同类型桥梁设计’参考关键词：桥梁结构：支座；减隔震；非线性；时程分析中图分类号：U443．2文献标志码：B文章编号：1009—7767(2014)01—0053—04ApplicationofSAP-2000inNon-linearT

3、imeHistoryAnalysisofBridgeStructureLiangKai，QiYinan，SuFan，SunRuixin我国是一个强震多发困家，地震发生频率高、强度NDQZ减隔震支座力学模型如图1所示。大、分布范同广、伤亡多、灾害严重。这些地震灾害，特别是近年发生的四川汶川特大地震、青海玉树大地震等，给我们带来了惨痛的教训。与此同时，桥梁作为生命线系统l丁程中的重要组成部分，一旦损毁、中断便等于切断了地震区的生命线，次生灾害将十分严重，经济损失无疑将大大加剧。基于地震灾害的教训．桥梁结构

4、减隔震控制技术在我国桥梁T程界日益受到重视，a)支座水平限位方向力学模型并逐步开展了桥梁减隔震设计研究T作⋯。在众多桥梁隔震产品中．NDQZ弹塑性阻尼幅球型钢支座，以其多级设防、整体寿命周期长、性能可靠、技术先进等优点，在诸多项目中得到了广泛应用。但是目前高校及设计院所常用的有限元软件MidasCivil在进行非线性时程分析时．不能模拟NDQZ非线性阻尼幅球型钢支座的多段弹塑性模型，故笔者将介绍l款b)支座水平活动方向力学模型有限元分析软件——SAP2000在多段弹塑性支座的非注：。为滑移屈服前剐度；

5、，为阻尼元件屈服前刚度；2为阻尼元件屈服后刚度；凡为支座起滑力；为阻尼厄件剧服力；Ix为线性时程分析中的应用。支座滑移面设计摩擦系数：GAP为滑移位移(问隙)1NDQZ减隔震支座力学模型图lNDQZ减隔震支座力学模型作为多水准逐级设防、多状态分级耗能的新型减隔震支座，NDQZ系列非线性阻尼幅球型钢支座分别南球冈I中阻尼元件的阻尼力可简化为双线性恢复型钢支座本体、减隔震组合装置以及锚同连接构件组成。力力学模型，如图2所示。2014~1(1一)第32拳啼荭投东53器桥梁工程BridgeEngineerin

6、g阻尼力FJlF．／

7、／

8、S、／／i阻尼位移量／．一F图411程实例桥效果图一，3结构建模注：K一为阻尼元件屈服前刚度；为阻尼元件屈服后刚度；S为SAP2000具有较好的界面环境、可通过界面上的阻尼元件屈服位移量；S为设计阻尼位移；为阻尼元件屈服力；为设计阻尼力。菜单以及快捷按键快速建模。同时，SAP2000具有良图2阻尼元件双线性恢复力力学模型好的交互编辑功能．可以通过与EXCEL的交互来提高建模的效率。采用SAP2000V15．0．O建立该丁程实例冈1中下支座板和球面凹板之间的摩擦力简化桥主桥60

9、m+6~90m+60Ffl变截面预应力混凝土连续为双线性理想弹塑性恢复力力学模型，如图3所示。箱梁全桥空间有限元模型。主梁和桥墩均采用l二维梁单元，横隔板荷载和二期恒载作为梁单元附加质量，并F()Jl建立桩基模型I21。桥梁地震动力分析有限元模型如同5所示、／／一／．／、／一注：为滑移屈服前刚度，为静摩擦屈服位移(一般取2mm)氏为屈服力薏图3支座摩擦力双线性恢复力力学模型2项目概述某大桥位于宁夏回族自治区中卫市，是该市通往周边县、市的快速通道。该桥跨径组合为4x30m+4x30m-I-4x30m+6

10、0m+6x90m+60m+3x30i'n．桥梁全长1117m。其中主桥跨径组合为60m+6x90m+60m．采用变截面叮～r—TT～r预应力混凝土连续箱梁的结构形式。主墩墩身采用实体矩形墩，顺桥向尺寸3m，横桥向尺寸17．1m，桥墩两侧设置破冰棱，主墩墩身下接承台，承台下设置11根图5桥梁地震动力分析有限元模型图1．8m桩基。过渡墩墩身采用实体矩形墩，顺桥向尺寸2m，横桥向尺寸16．3m，过渡墩墩身下接承台，结构的约束条件为：采用表征土介质弹性值的m承台