abaqus模擬橋梁支座
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-27
abaqus模擬橋梁支座的實(shí)例教程
橡膠隔震支座具有提供豎向承載能力、彈性復(fù)位能力、良好的變形能力等特性進(jìn)而在隔震建筑中廣泛使用。鉛芯橡膠隔震支座是在天然橡膠隔震支座中心或非中心部增加鉛芯一個(gè)或多個(gè)制作而成的具有良好耗能能力的隔震支座。剖面圖如圖所示。
為了更真實(shí)準(zhǔn)確地反應(yīng)荷載作用下支座內(nèi)部的壓力分布，本文基于ABAQUS平臺(tái)對(duì)鉛芯橡膠隔震支座進(jìn)行精細(xì)化分析。
（1）模型幾何信息如下表所示：
（2）材料本構(gòu)橡膠采用超彈性模(Arruda-Boyce模型)，鋼材采用雙折線線模型，鉛芯采用理想彈塑性模型。封板、鋼板和連接板的彈性模量E=200GPa，泊松比取0.3。鉛芯彈性模量E=18GPa，泊松比取0.42。下圖為橡膠的本構(gòu)選取示意圖。
（3）分析步設(shè)置：均采用靜力通用，其中Step1為面壓荷載，Step2為水平荷載加載。
（4）邊界條件及荷載：
支座下連接板固結(jié)、橡膠與鋼板和上下封板均采用Tie連接方式，
上連接板施加支座面壓和位移
。
（5）單元類型
由于橡膠為粘彈性材料，支座內(nèi)部橡膠與鋼板建議開啟混合變形選項(xiàng)；選擇縮減積分可加快計(jì)算速度。
（6）本構(gòu)正確性驗(yàn)證：選取支座上表面中心點(diǎn)繪制荷載-位移圖如下圖所示。
如圖所示，滯回曲線呈明顯“旗幟”形。
（7）應(yīng)力云圖和模擬動(dòng)畫。
由于作者水平和時(shí)間有限，建模分析過程可能存在疏忽或有誤的地方還請(qǐng)批評(píng)指正！
文章來源：廣東省院結(jié)構(gòu)安全顧問
展開 橋梁橫向分部系數(shù)計(jì)算方法有：杠桿法、剛性橫梁法、修正剛性橫梁法，鉸接板梁法、剛接板法和比擬正交法，其中剛性橫梁法用的較多，且重慶交院王老師編制了專門的計(jì)算程序，我采用ABAQUS模擬T梁，橫膈板采用剛性梁，用3D空間模擬，效果不錯(cuò)，請(qǐng)大家鑒賞
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橋梁橫向分部系數(shù)計(jì)算方法有：杠桿法、剛性橫梁法、修正剛性橫梁法，鉸接板梁法、剛接板法和比擬正交法，其中剛性橫梁法用的較多，且重慶交院王老師編制了專門的計(jì)算程序，我采用ABAQUS模擬T梁，橫膈板采用剛性梁，用3D空間模擬，效果不錯(cuò)，請(qǐng)大家鑒賞！
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優(yōu)化設(shè)計(jì)
在橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，可通過橋梁氣動(dòng)外形修型，適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)阻尼等方法避免和減緩在設(shè)計(jì)工況下的橋梁的風(fēng)致振動(dòng)。下面以一種優(yōu)化后的橋梁橫截面為例，計(jì)算優(yōu)化后的模擬結(jié)果。
圖8 某懸索橋梁的優(yōu)化橫截面
在相同條件下的渦激振動(dòng)計(jì)算結(jié)果如圖9所示，同樣的，在橋梁上下選擇兩個(gè)對(duì)稱點(diǎn)測(cè)量速度隨著時(shí)間的變化如圖10所示。
圖9 優(yōu)化后橋梁渦激振動(dòng)的計(jì)算結(jié)果
圖10 優(yōu)化后橋梁上下某兩個(gè)對(duì)稱點(diǎn)的速度演變
6. 結(jié)論
（1）ABAQUS CFD模塊能有效地模擬橋梁渦激振動(dòng)；
（2）ABAQUS數(shù)值模擬可以計(jì)算強(qiáng)風(fēng)作用下橋梁周圍的空氣動(dòng)力學(xué)特征；
（3）優(yōu)化后的橋梁橫截面減弱了渦激振動(dòng)現(xiàn)象，能為實(shí)際工程提供參考。
圖11 優(yōu)化前后橋梁周圍的空氣動(dòng)力學(xué)特征
7. 計(jì)算配置
處理器：Intel(R) Core(TM) i7-9700K CPU @ 3.60GHz
內(nèi)存：32G
計(jì)算時(shí)間：5H
8. 參考資料
維基百科卡門渦街詞條: en.wikipedia.org
任少鐸. 卡門渦街的成因及虎門大橋的振動(dòng)分析[J]. 物理教師, 2020, 41(09): 57-59+61.
張偉偉, 豆子皓, 李新濤, 高傳強(qiáng). 橋梁若干流致振動(dòng)與卡門渦街[J]. 空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào), 2020, 38(03): 405-412.
Abaqus分析模型.zip
橋梁渦激振動(dòng)問題的ABAQUS數(shù)值模擬-iCPFEM.pptx
卡門渦街的成因及虎門大橋的振動(dòng)分析_任少鐸.pdf
橋梁若干流致振動(dòng)與卡門渦街_張偉偉.pdf
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橡膠隔震支座具有提供豎向承載能力、彈性復(fù)位能力、良好的變形能力等特性進(jìn)而在隔震建筑中廣泛使用。鉛芯橡膠隔震支座是在天然橡膠隔震支座中心或非中心部增加鉛芯一個(gè)或多個(gè)制作而成的具有良好耗能能力的隔震支座。剖面圖如圖所示。
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（1）模型幾何信息如下表所示
1. 研究背景
2020年虎門大橋的振動(dòng)引起了學(xué)術(shù)界和網(wǎng)民的廣泛關(guān)注和討論。許多土木工程領(lǐng)域的學(xué)者首先指出，這應(yīng)該是比較常見的大跨度橋梁的渦激振動(dòng)，對(duì)橋梁的破壞并不劇烈。然而，許多自媒體引用了1940年塔科馬大橋的倒塌事件來說明渦激振動(dòng)的嚴(yán)重性和破壞性。簡單搜索一下"渦激振動(dòng)"、"卡門渦街"和"塔科馬大橋"，就會(huì)發(fā)現(xiàn)"卡門渦旋誘發(fā)了結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，顫振是塔科馬大橋倒塌的原因"這一描述。
當(dāng)流體在障礙物周圍流動(dòng)時(shí)
橋梁橫向分部系數(shù)計(jì)算方法有：杠桿法、剛性橫梁法、修正剛性橫梁法，鉸接板梁法、剛接板法和比擬正交法，其中剛性橫梁法用的較多，且重慶交院王老師編制了專門的計(jì)算程序，我采用ABAQUS模擬T梁，橫膈板采用剛性梁，用3D空間模擬，效果不錯(cuò)，請(qǐng)大家鑒賞
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