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)卧膹椈蓡卧�，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106~107次KN/m左右。
對(duì)于空間結(jié)構(gòu)而言，墩柱與梁體連接條件，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)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：?jiǎn)卧植孔鴺?biāo)系x軸方向的剛度。SDy：?jiǎn)卧植孔鴺?biāo)系y軸方向的剛度。SDz：?jiǎn)卧植孔鴺?biāo)系z(mì)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=EA/L
單元局部坐標(biāo)系y ,z軸方向剛度： SDy =SDz=GA / L
單元局部坐標(biāo)系x軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)剛度：SRx=GIp/L
單元局部坐標(biāo)系y.軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)剛度：SRy=EIy/L
單元局部坐標(biāo)系y.軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)剛度：SRz=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；Iy , Iz為支座承壓面對(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=0的一個(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>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、SDz。
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�！辰蓚�(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.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10e5～10e10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10e5～10e10之間值，但當(dāng)虛擬梁?jiǎn)卧牟牧现袕椥阅Ａ恐狄草斎氲南喈?dāng)大時(shí)，也會(huì)發(fā)生警告。此虛擬梁?jiǎn)卧膹椥阅Ａ靠捎靡话悴牧系闹�，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。
