Ansys在大跨径桥梁阻尼器选型中的应用

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1、公路交通技术2011年l2月第6期TechnologyofHighwayandTransportDec．2011No．6Ansys在大跨径桥梁阻尼器选型中的应用刘怀林，兰海燕(招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067)摘要：提出用Ansys中Combin37单元模拟大跨径桥梁粘滞阻尼器的方法，并以一座实桥为例，介绍大跨径桥梁结构阻尼器选型的一般方法和步骤，为类似桥梁阻尼器选型提供参考。关键词：Ansys；大跨径桥梁；阻尼器；选型文章编号：1009—6477(2011}06—0044—05中图分类号：U442文献标识码：AApplicationofAnsysinTypeSelect

2、ionofDampersforLarge—spanBridgesLIUHuailin，LANHaiyanAbstract：Thispaperproposesmethodsofsimulatingviscousdampersforlarge—spanbridgesbymeansofCombin37unitinAnsysandintroducesgeneralmethodsandstepsfortypeselectionofstructuraldampersforlarge—spanbridgesbasedonapracticalbridgeasanexampleSOastoprovidere

3、ferencefortypeselectionofsimilarbridgedampers．Keywords：Ansys；large-spanbridge；damper；typeselection在桥梁结构特别是大跨桥梁结构中，桥墩(塔)Combin37单元通过较为繁琐的参数设置后，能够模对上部结构的支承一般采用活动支座，以保证上部拟满足式(1)力学模型的非线性阻尼器。事实上，结构在温度伸缩、混凝土收缩、徐变及活载作用下能通过对该单元参数进行适当设置后，其会具有更强自由转动和水平移动。但上部结构在荷载作用速度大的功能，本文仅从Combin37单元用作粘滞阻尼器较快时，如在汽车制动的冲击荷载

4、和地震作用下，仅(速度型)方面加以论述。凭活动支座的作用，其位移很难控制在允许范围内。因此，从上世纪70年代开始，能满足桥梁抗冲击要1Ansys中Combin37单元一般原理求的能量耗散装置已被广泛采用。粘滞阻尼器(速Combin37单元为非线性一维单元，由2个单元度型)是比较典型的一个，其力学模型如下：活动节点(，、_，节点)和可选的2个控制节点(K、F：ClIsgn(V)。(1)节点)组成，整个单元的复杂非线性行为主要由控式中，F为阻尼力；C为阻尼系数；为相对速度；n制节点产生。如果未设置控制节点，该单元与一般为速度指数，其范围为0．1—2．0。的弹簧一阻尼器一滑块单元相同。Combi

5、n37单元模型如图1所示。Sap2000、Midas、MSC．Patran／Marc等商用有限元程序均直接设有满足式(1)力学模型的阻尼器单单元具有ON、OFF2种状态，当处于ON状态元或阻尼模型，设置好C、凡参数后即可使用。因此，目前大跨径桥梁地震响应分析中考虑阻尼器作用时，这些程序应用较多。Ansys程序中没有直接的阻尼器单元，但提供了一系列Combin单元来模拟线性或非线性的弹簧l电一阻尼器特性，如Combinl4、Combin40、Combi165、￡节点Combin37单元。这几类单元中，前3种均只能模拟线性阻尼器特性，即阻尼器F与成正比。仅有图1Combin37单元模型基金项目

6、：国家973项目(2010CB736103)收稿日期：201l一06-26作者简介：刘怀林(1978一)，男，河南省固始县人，硕士，副研究员2011年第6期刘怀林，等：Ansys在大跨径桥梁阻尼器选型中的应用45时，单元刚度、质量及阻尼矩阵分别为：8)KEYOPT(6)取8时，对滑块的滑动屈服力进行修正，即F=F十D。[卜【一1lJ，(2)以上各种情况中，O、O，为单元ON、OFF阀值；4，为单元荷载；F为滑块滑动屈服力；D按式(5)定【】j(3)义。D：』c·IPc，I+C3tc4,KEYOPT(9)：0[ce]=c0【一l1J。(4)【(C，Ca，C3，C4，P。)，KEYOFF(9)

7、=1式中，Kc】为弹簧元件刚度；M，和分别为，、t，节点(5)质量；C。为阻尼元件阻尼常数。式中，c．～c为输入实常数；P为单元控制参数；当单元处于OFF状态时，单元所有矩阵均为零为Ansys自定义函数名。矩阵。单元控制参数P按式(6)定义：当单元KEYOPT(6)>0时，根据KEYOPT(6)的KEYOPT(1)=0，1不同取值，对单元各相应的实常数进行修正，具体有duKEYOPT(1)=2以下8种情况：d2u1)KE