midas支座的模擬方法

1、MIDAS中支座的模擬彈性連接剛性與剛性連接的區(qū)別1、概念解釋：1）彈性連接是一種具有 6個(gè)自由度，類似于梁?jiǎn)卧膹椈蓡?元，彈性連接由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，兩節(jié)點(diǎn)的相對(duì)變形由彈性連 接的剛度決定，其剛性連接的剛度為模型中最大剛度的 100000倍，此時(shí)如果模型中人為定義了剛度很大的剛臂單 元，則可能會(huì)因?yàn)閺椥赃B接的剛度過大，導(dǎo)致計(jì)算奇異。2）剛性連接是一種純粹的邊界條件，是 節(jié)點(diǎn)自由度耦合的 一種方式 ，一個(gè)剛性連接是由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，一個(gè)或多個(gè)從節(jié) 點(diǎn)構(gòu)成，從節(jié)點(diǎn)的約束內(nèi)容與主節(jié)點(diǎn)相同，主從節(jié)點(diǎn)的相對(duì) 位移由剛性連接的約束內(nèi)容決定，如果約束內(nèi)容只有平動(dòng)自 由度，則主從節(jié)點(diǎn)間無相對(duì)位移，如果約束內(nèi)容既有

2、平動(dòng)自 由度也有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，則主從節(jié)點(diǎn)因發(fā)生相同的轉(zhuǎn)動(dòng)位移而 導(dǎo)致主從節(jié)點(diǎn)有相對(duì)的平動(dòng)位移。2、彈性連接定義多支座反力： 注：如圖所示，可以把端橫梁定義成彈性連接的剛性，這樣 端部剛度越大，分配下部的支反力越均勻，如左邊顯示，三 個(gè)支座反力均相等；而右邊的單梁多支座的定義，計(jì)算結(jié)果 就偏離實(shí)際情況，求出的中間支反力最大，這樣的結(jié)果是錯(cuò) 誤，建議選用剛性連接的方法來定義單梁多支座。3、剛性連接定義多支座反力： 注：定義多支座反力， 盡量選用剛性連接來做 。還有一個(gè)問 題，用彈性連接的剛性容易出錯(cuò)，因?yàn)閺椥赃B接的剛性取的 是整個(gè)模型中最大剛度的 10的 5次方倍，如模型中有較大截 面時(shí)，如承臺(tái)截面

3、時(shí)，在主梁與主塔之間連接，容易造成計(jì) 算結(jié)果奇異；4、建議：1）對(duì)于普通模型，用兩種方法模擬剛臂均可，對(duì)于模型中 有大截面或者有大剛度單元時(shí)，建議采用剛性連接來處理， 防止計(jì)算奇異。2）彈性連接剛性，形象說就是一根“桿”，兩者是由一根 有形的桿相連接；剛性連接就是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間有 “磁鐵” 左 右，兩者之間無剛度約束，而是自由度耦合的方式。3）彈性連接在施工過程中可以任意激活鈍化，剛性連接在 施工過程中只能激活，不能鈍化。4）在利用 midas 做分析的時(shí)候，如果模擬滿堂支架，建議剛度在10的6次方KN/m,如果定義支座軸向剛度，大概在 106107 次 KN/m左 右。對(duì)于空間結(jié)構(gòu)而言， 墩柱

4、與梁體連接條件， 支座剛度的模擬至關(guān) 重要。在我們做的“多支座節(jié)點(diǎn)模擬”技術(shù)資料里，重點(diǎn)說明了多支 座模擬的過程。首先“在支座下端建立節(jié)點(diǎn)， 并將所有的支座節(jié)點(diǎn)按固結(jié)約束” 這是一種模擬實(shí)際情況的建模方法。 意思是： 在墩頂處結(jié)構(gòu)是全約束 的，在各個(gè)方向都不可能有位移和轉(zhuǎn)角。然后“復(fù)制支座節(jié)點(diǎn)到梁底標(biāo)高位置生成支座頂部節(jié)點(diǎn)， 并將支 座節(jié)點(diǎn)與復(fù)制生成的頂部節(jié)點(diǎn)用“彈性連接”中的“一般類型”進(jìn)行 連接，并按實(shí)際支座剛度定義一般彈性連接的剛度” ，這句話的意思 是相當(dāng)于建立一個(gè)支座單元， 它的三個(gè)方向的剛度值則是由實(shí)際工程 中支座的類型和尺寸來提供。然后再建立支座頂部節(jié)點(diǎn)與主梁節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系。此時(shí)

5、將利用Civil 提供的“剛性連接” ，以主梁節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)，支座頂部單元 作為從節(jié)點(diǎn)，將其連接起來。這樣做的意思是：將主梁節(jié)點(diǎn)與支座頂 部節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)受力的整體，目的也是為了真實(shí)模擬其受力情況。在MIDAS中，在使用“彈性連接”中的一般類型時(shí)，會(huì)要求輸入 您說到的SDX SDY SDZ這三個(gè)值，它們分別是指：SDx單元局部 坐標(biāo)系x軸方向的剛度。SDy單元局部坐標(biāo)系y軸方向的剛度。SDz 單元局部坐標(biāo)系 z 軸方向的剛度。 另外，在彎橋中需要定義支座節(jié)點(diǎn) 的局部坐標(biāo)系和BETA角。這三個(gè)值是由由實(shí)際橋梁工程使用的橡膠支座類型決定的， 也就 是說與支座的剛度系數(shù)指標(biāo)有關(guān)。 在橋梁工程中， 一般

6、使用較多的是 板式支座和盆式支座。 其中大橋盆式支座使用相對(duì)較多， 在輸入這種 類型支座的剛度值時(shí)，一般要么很大，要么取 0；中小橋多用板式支 座，在輸入剛度值時(shí)可以根據(jù)支座橡膠層厚度來計(jì)算即可。 具體的計(jì) 算式如下：板式橡膠支座的剛度計(jì)算式:單元局部坐標(biāo)系X軸方向剛度:SDx二EA/L單元局部坐標(biāo)系 單元局部坐標(biāo)系 單元局部坐標(biāo)系 單元局部坐標(biāo)系y ,z軸方向剛度：x軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)剛度:y.軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)剛度:y.軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)剛度:SDy =SDz=GA / LSRx二Glp/LSRy二Ely/LSRz=EIz/L式中：E、G為板式橡膠支座抗壓、抗剪彈性模量；A為支座承壓 面積；ly , lz 為支座

7、承壓面對(duì)局部坐標(biāo)軸y、z的抗彎慣性矩；Ip 為支座抗扭慣性矩；L為支座凈高。固定盆式支座以較大的剛度約束板體的位移而放松對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的約 束，因此模擬在墩頂設(shè)置一個(gè)橫、縱、豎二維抗壓、抗剪的大值，各 方向抗彎的小值.即SDx=SDy=SDz無窮大，而SRx=SRy=SRz=一個(gè)彈性連接五.支座邊界條件1. 幾中常用邊界條件a. 橋墩底部固接在模型 邊界條件 一般支承中將六個(gè)自由度全部選中。b. 主梁支座只約束豎向：在模型 邊界條件一般支承中僅選擇Dz。約束豎向和縱向：在模型 邊界條件 一般支承中選擇Dz和Dx。約束豎向和橫向：在模型 邊界條件 一般支承中選擇Dz和Dy。約束豎向、縱向和橫向：在模型

8、邊界條件 一般支承中選擇Dz、Dx、Dz。c. 主梁與橋墩的連接一般來說在主梁的建模點(diǎn)和主梁底 也需要建立一個(gè)節(jié)點(diǎn) 之間 用剛性連接連接使用模型邊界條件剛性連接功能， 主節(jié)點(diǎn)可選擇 為主梁建模點(diǎn)。橋墩的頂點(diǎn)與主梁底的連接可用彈性連接連接， 彈性連接的剛度 可按廠家提供的支座產(chǎn)品說明書上的豎向和水平向剛度。只約束豎向：在模型 邊界條件 彈性連接中僅輸入 SDx。 約束豎向和縱向：在模型 邊界條件 彈性連接中僅輸入 SDx 和 SDz或 SDz。約束豎向和橫向：在模型 邊界條件彈性連接中僅輸入 SDx 和SDyz或 SDy。約束豎向、縱向和橫向：在模型邊界條件 彈性連接中輸入 SDz、 SDx、S

9、Dz。注意：a.可在顯示中選擇顯示彈性連接坐標(biāo)軸查看要約束方向的 坐標(biāo)軸。b. 當(dāng)用戶希望使用單向只受壓支座時(shí)，可在彈性連接中選擇 “只受壓”。一般來說不推薦用戶使用只受壓支座，當(dāng)用戶擔(dān)心產(chǎn)生負(fù)反力 時(shí)，可先用既能受壓又能受拉的彈性連接先分析一次， 查看彈性連解 是否受拉，如有受拉的情況，通過結(jié)果 移動(dòng)荷載追蹤器查出發(fā)生負(fù) 反力時(shí)的移動(dòng)荷載布置， 然后按靜力荷載加載且把彈性連接修改為只受壓后重新分析即可。c. 釋放梁端部約束 當(dāng)梁與其他構(gòu)件鉸接時(shí)，可使用邊界條件 釋放梁端部約束功能 釋放彎曲約束。注意：不能釋放一個(gè)節(jié)點(diǎn)周邊所有梁?jiǎn)卧诖斯?jié)點(diǎn)上的彎曲約 束，否則產(chǎn)生奇異。1. 邊界定義中應(yīng)注意的

10、問題a. 在彎橋中一般沿著徑向和切向約束， 此時(shí)應(yīng)事先給節(jié)點(diǎn)定義節(jié) 點(diǎn)局部坐標(biāo)軸，這樣在一般支承中定義的橋墩底部固結(jié)支座和主梁支 座會(huì)沿著局部坐標(biāo)軸方向約束，輸出的反力也是局部坐標(biāo)軸方向的。b. 彎橋中雙支座的模擬， 可在實(shí)際支座位置 實(shí)際支座位置在徑 向時(shí)，可通過復(fù)制主梁節(jié)點(diǎn)，復(fù)制方向選擇圓心和主梁節(jié)點(diǎn)即可。 建立兩個(gè)節(jié)點(diǎn)， 節(jié)點(diǎn)與主梁建模點(diǎn)用剛性連接連接， 主節(jié)點(diǎn)選用主梁 建模點(diǎn)。將這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)向下復(fù)制，距離為支座高度 +梁高梁截面以 頂對(duì)齊時(shí)，復(fù)制生成的點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的點(diǎn)用彈性連接連接，剛度參考廠 家產(chǎn)品介紹。當(dāng)彈性連接的下部沒有模擬橋墩時(shí)，按固接處理；下部 模擬了橋墩時(shí)，則連接橋墩相應(yīng)的點(diǎn)。c

11、. 一定要注意支座節(jié)點(diǎn)的位置， 特別是用板單元建立斜橋時(shí)， 支 座位置一定要設(shè)置在板下。 此時(shí)可在板的建模點(diǎn)支座位置節(jié)點(diǎn)向下復(fù) 制半個(gè)板厚的距離， 用剛性連接將其連接起來， 然后再向下復(fù)制相當(dāng) 于支座高度的距離，用彈性連接將其連接起來，將彈簧下面點(diǎn)固結(jié)， 這樣才能正確地計(jì)算出是否產(chǎn)生負(fù)反力。d. 當(dāng)用戶自行輸入彈性連接的剛度值不要輸?shù)倪^大， 一般來說模擬近似剛性時(shí)可使用“剛性”或輸入 10e510e10之間值。e. 當(dāng)用戶用虛擬梁?jiǎn)卧M剛臂時(shí)， 虛擬梁?jiǎn)卧膭偠纫膊粦?yīng)過大，可輸入 1 0e5 1 0e 1 0之間值，但當(dāng)虛擬梁?jiǎn)卧牟牧现袕椥阅Ａ?值也輸入的相當(dāng)大時(shí)， 也會(huì)發(fā)生警告。 此虛擬

12、梁?jiǎn)卧膹椥阅Ａ靠捎?一般材料的值，容重可設(shè)為 0。f. 虛擬梁?jiǎn)卧膭偠冗^小或過大分析時(shí)均會(huì)出現(xiàn)警告， 將會(huì)影響 自振周期結(jié)果， 當(dāng)虛擬梁?jiǎn)卧膭偠冗^小時(shí)， 可能會(huì)影響屈曲分析的 結(jié)果在外力很小的情況下會(huì)發(fā)生屈曲 。g. 剛性連接與彈性連接的“剛性”， 兩者分析結(jié)果應(yīng)接近 會(huì)有 精度差異。剛性連接是通過強(qiáng)制將兩個(gè)點(diǎn)的位移設(shè)置為相同來計(jì)算 的，彈性連接的“剛性”是將兩點(diǎn)間的連接彈簧的剛度設(shè)置為很大來 計(jì)算的。h. 非線性彈性連接特性值中的非線性特性僅適用于動(dòng)力分析。 靜 力分析時(shí)將使用其在線性彈性支承中輸入的值計(jì)算。誤區(qū) 1. 在支座位置建立節(jié)點(diǎn)，并將所有的支座節(jié)點(diǎn)與主梁節(jié)點(diǎn)剛性 連接，荷載會(huì)

13、按照就近原則分配，導(dǎo)致離主梁越近的支座反力越大。 誤區(qū) 2. 當(dāng)用彈性連接的一般類型模擬單支座時(shí)，如果沒有定義轉(zhuǎn)角 剛度，相當(dāng)于一個(gè)具有平動(dòng)剛度而沒有旋轉(zhuǎn)剛度的梁?jiǎn)卧?這樣的約 束情況當(dāng)然有可能發(fā)生奇異。3.所有的支座反力都相等的問題，當(dāng)放在彈性地基上的梁的剛度很大而地基的彈簧系數(shù)又相同時(shí)，上部荷載會(huì)均勻地傳遞到下部彈簧上， 彈簧的反力是相同的。同樣的道理，當(dāng)對(duì)支座間的聯(lián)系梁剛度的模擬 （目前他用的是彈性連接的一般連接，彈簧系數(shù)很大而又相同時(shí)），地基的反力會(huì)相同。在不模擬下部結(jié)構(gòu)的情況下多支座模擬的正確的方法：1.在所有支座的下端建立多個(gè)節(jié)點(diǎn)，所有的節(jié)點(diǎn)按固結(jié)約束（D-ALL,R-all )

14、;2. 復(fù)制支座底部節(jié)點(diǎn)到梁底標(biāo)高位置生成支座頂部節(jié)點(diǎn)，將支座底部 節(jié)點(diǎn)和頂部節(jié)點(diǎn)使用彈性連接的一般類型建立連接，并按實(shí)際支座剛度定義一般彈性連接的剛度，輸入軸向和另外一個(gè)或兩個(gè)方向的彈簧 系數(shù)。如果是彎橋，要通過調(diào)整彈性連接的beta角來調(diào)整彈性連接的y向和z向（即保證彈性連接的約束方向?yàn)檠刂髁旱那邢蚣s束和徑 向約束方向）z satsuz|卜 x*23Fk.kN*w tad SRe酉r血3Pk(kN/n)3DyWn-15201monn.GonoDLOaDO.00 DCfl nnD.Ofi250-4.01Kiooo.nmo100DC.003Ciioo ornonOh 003S359，機(jī)22.

15、111O0OD.ODDD10DDO. ODDO1DOOO.ODDOixnn0.000. 000嗣5822. B10000. 00ODtLODOO1DOQOL0000iino0.00o. no5S25fi47- 8410000.0000dl(jo noOLDODOxoo0.00D. co65747. 8410000. 00001UDDL. ODDOL DO DCIX uu0.000. uu注：調(diào)整角度是為了保證支座的約束方向與該點(diǎn)主梁的徑向和切向一致，Sdx等為彈簧的剛度。3將支座上部節(jié)點(diǎn)和主梁節(jié)點(diǎn)用剛性連接連接起來，選擇主梁節(jié)點(diǎn)為主節(jié)點(diǎn)，支座頂節(jié)點(diǎn)為從屬節(jié)點(diǎn)?；蜇衲Ｐ椭嫠?瞬01性連接主節(jié)點(diǎn)類型從Jg節(jié)點(diǎn)列表姐1mill52 53默認(rèn)26nmi58 59默認(rèn)51linn56 E7*要注意的是，其中第三步是將梁在端部的橫向聯(lián)系視為剛性桿模擬 的，當(dāng)荷載和結(jié)構(gòu)對(duì)稱時(shí)，所有反力將相等。荷載偏載時(shí)（比如活荷 載偏載布置）時(shí)，支座反力會(huì)不相等。此時(shí)可查看是否有負(fù)反力。如果用戶準(zhǔn)確知道橫向聯(lián)系的剛度，可輸入實(shí)際的橫向聯(lián)系的剛度建 立梁格模型，橫向聯(lián)系的剛度越小，各支座的反力之間的差別會(huì)越大。方法一：公路橋梁板式橡膠支座(J