【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及橋梁抗震分析計算，特別是一種基于flac3d內置fish語言的橋梁拉索減震支座模擬方法及系統。
技術介紹
1、一般在橋梁與橋墩之間的連接處設置拉索減震支座，通過支座滑動釋放地震能量，減小結構的地震響應，并通過拉索有效限制橋墩與橋梁之間的相對位移，防止落梁。正常使用荷載作用下，拉索減震支座與普通支座相同，能夠滿足上部結構荷載及位移的要求；在橋梁結構遭遇設計地震時，支座的抗剪銷被剪斷，整個體系轉變為減隔震體系，隨后通過拉索限制橋墩與橋梁之間的位移在可控范圍內。因此，拉索減震支座能夠提升橋梁整體結構的抗震性能。
2、在橋梁的抗震數值分析計算中，不僅需要建立橋梁主要結構的數值模型，還需要對支座結構進行建模并對支座單元的力學性能進行模擬，體現支座結構對橋梁結構的抗震保護作用。拉索減震支座的力學模型由支座和拉索兩個獨立單元組成，需要針對單元各自力學特性單獨模擬，然后并聯組成拉索減震支座單元。拉索減震支座的摩擦作用效應可采用雙線性理想彈塑性彈簧單元模擬。
3、現有的橋梁數值分析軟件如midas?civil，具有現成的雙線性彈簧單元可以用來模擬拉索減震支座的力學行為。但是在midas?civil中進行橋梁的抗震分析時，只能建立橋梁結構模型，并不能建立橋梁結構下部地形，無法考慮到地震作用下地形的穩定性對橋梁結構抗震性能的影響。特別是建立在高陡邊坡上的橋梁，地震作用下高陡邊坡的穩定性對橋梁的抗震性能具有重要影響。因此，針對于高陡邊坡上橋梁結構的抗震分析，需要同時建立橋梁結構模型和其下部邊坡模型，分析地震作用下橋
4、flac3d是基于連續介質快速拉格朗日分析法的數值仿真軟件，因其具備成熟的命令驅動模式，可以方便地實現自定義模型的修改和優化而被廣泛應用于結構和邊坡穩定性分析的研究中。但是，在flac3d中現有的本構模型不能夠反映支座的雙線性理想彈塑性力學模型。為了能在flac3d中實現橋梁減震支座的模擬以及橋梁抗震的仿真分析，支座單元的力學行為模擬需要進行二次開發。fish語言是flac3d中自帶的編程語言，很多程序命令無法實現的功能均可以通過fish進行編程實現。flac3d計算時，內部設置了許多變量值，這些數據有些基于塊體、有些基于網格點、有些基于單元。通過fish語言編程能隨時調取這些信息，一方面可以進行二次開發，一方面可以增強對數據的處理能力，進行內部變量的設置與修改。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種基于flac3d內置fish語言的橋梁拉索減震支座模擬方法，該方法利用flac3d中內置的fish語言對橋梁減震支座單元的進行二次開發，實現橋梁減震支座結構的模擬。
2、為達到上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、本專利技術提供的一種基于flac3d內置fish語言的橋梁拉索減震支座模擬方法，包括以下步驟：
4、s1：建立數值仿真模型；
5、s2：輸入模型參數；
6、s3：設置邊界條件、初始平衡計算；
7、s4：提取支座承受上部結構的重力w，根據支座型號計算支座單元的力學模型；
8、s5：輸入地震荷載；
9、s6：構建支座單元的模擬程序單元，所述模擬程序單元，用于提取地震作用下支座單元的剪切變形大小，實時判斷支座剪切變形所處的階段并實時改變支座單元的剪切剛度，使其剪力-剪應變關系能夠滿足支座單元雙線性理想彈塑性的力學特性。
10、進一步，所述剪切剛度按照以下方式設置：
11、根據節點間的水平位移差將支座單元的剪切變形過程劃分為不同的階段，并根據不同的階段設置對應的剪切剛度，直到地震荷載結束。
12、進一步，所述支座剪切變形所處的階段按照以下方式劃分，所述支座單元的剪切變形過程包括三個階段：
13、第一階段：支座結構的抗剪銷在承受剪力，數值模擬時此階段的支座單元滿足剪切剛度g＝k1的剪力-剪應變關系；
14、第二階段：當剪力逐漸增大當達到抗剪銷最大剪力fmax時，支座的抗剪銷被剪斷，橋梁與橋墩之間沒有剪力的傳遞與相互作用關系，橋梁與橋墩之間自由地發生相對位移；此時數值模擬中的支座單元滿足剪切剛度g＝0時的剪力-剪應變關系；
15、第三階段：當橋梁與橋墩之間的相對位移達到最大容許值u0后，支座結構的拉索開始發生作用，承受地震作用引起的剪力，限制橋梁與橋墩之間相對位移；所述支座單元的剪力-剪應變關系滿足剪切剛度為g＝kh時的線性關系。
16、進一步，所述數值仿真模型按照以下方式建立：
17、建立出橋梁結構的三維實體模型，并在過渡墩與橋梁之間建立實體單元來模擬支座，對實體模型進行網格劃分后導入flac3d中；根據抗震計算要求，模型的最大網格尺寸應小于地震波長的十分之一，連接橋梁各個部件相鄰面之間的網格節點，使橋梁不同部件之間的應力應變連續。
18、進一步，所述數值仿真模型按照以下方式設置：
19、確定輸入模型參數；
20、將橋梁模型和支座單元設置為線彈性本構，并根據橋梁不同部件的混凝土標號設置相應的物理力學參數；
21、設置邊界條件、初始平衡計算；
22、對模型底部施加固定邊界條件，設定重力加速度g，進行初始平衡計算，在初始平衡計算過程中，flac3d中默認當模型的最大不平衡力滿足預設條件時計算收斂，完成初始平衡計算；
23、平衡后提取支座單元的壓應力σn，并根據支座單元截面面積az計算支座單元承受上部結構的重力w＝σn·az。
24、進一步，所述步驟s4中提取支座承受上部結構的重力w，根據支座型號計算支座單元的力學模型，具體方式如下：
25、所述力學模型包括支座和拉索兩個獨立單元組成的力學模型，針對單元各自力學特性單獨模擬，然后并聯組成拉索減震支座單元；
26、所述拉索減震支座的摩擦作用效應為雙線性理想彈塑性力學模型，所述支座單元的力學模型按照以下公式計算，根據拉索減震支座的型號計算出力學模型中各個參數的具體值：
27、
28、式中：k1—為初始剛度；kh—為拉索減震支座的拉索構件水平剛度；u0—拉索減震支座的自由行程；xy—活動支座的屈服位移，取支座臨界滑動時的位移；fmax—為活動支座臨界滑動摩擦力；f—為支座所受水平剪力；u—為支座水平位移；
29、其中：
30、(1)活動支座臨界滑動摩擦力fmax：
31、fmax＝μdw
32、(2)初始剛度k1：
33、
34、式中：μd—滑動摩擦系數；w—支座所承擔的上部結構重力；xy—活動支座的屈服位移，取支座臨界滑動時的位移；
35、(3)拉索減震支座的拉索構件水平剛度kh：
36、kh＝4·cos2α·ks
37、
38、式中：ks—拉索的軸向剛度；α—拉索本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于Flac3D內置Fish語言的橋梁拉索減震支座模擬方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的基于Flac3D內置Fish語言的橋梁拉索減震支座模擬方法，其特征在于：所述剪切剛度按照以下方式設置：
3.如權利要求1所述的基于Flac3D內置Fish語言的橋梁拉索減震支座模擬方法，其特征在于：所述支座剪切變形所處的階段按照以下方式劃分，所述支座單元的剪切變形過程包括三個階段：
4.如權利要求1所述的基于Flac3D內置Fish語言的橋梁拉索減震支座模擬方法，其特征在于：所述數值仿真模型按照以下方式建立：
5.如權利要求1所述的基于Flac3D內置Fish語言的橋梁拉索減震支座模擬方法，其特征在于：所述數值仿真模型按照以下方式設置：
6.如權利要求1所述的基于Flac3D內置Fish語言的橋梁拉索減震支座模擬方法，其特征在于：所述步驟S4中提取支座承受上部結構的重力W，根據支座型號計算支座單元的力學模型，具體方式如下：
7.如權利要求1所述的基于Flac3D內置Fish語言的橋梁拉索減震支座模
8.如權利要求1所述的基于Flac3D內置Fish語言的橋梁拉索減震支座模擬方法，其特征在于：所述步驟S6中模擬程序單元是利用Flac3D中利用內置的Fish語言來實現，具體按照以下步驟進行：
9.基于Flac3D內置Fish語言的橋梁拉索減震支座模擬系統，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現上述權利要求1至8任一項所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.基于flac3d內置fish語言的橋梁拉索減震支座模擬方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的基于flac3d內置fish語言的橋梁拉索減震支座模擬方法，其特征在于：所述剪切剛度按照以下方式設置：
3.如權利要求1所述的基于flac3d內置fish語言的橋梁拉索減震支座模擬方法，其特征在于：所述支座剪切變形所處的階段按照以下方式劃分，所述支座單元的剪切變形過程包括三個階段：
4.如權利要求1所述的基于flac3d內置fish語言的橋梁拉索減震支座模擬方法，其特征在于：所述數值仿真模型按照以下方式建立：
5.如權利要求1所述的基于flac3d內置fish語言的橋梁拉索減震支座模擬方法，其特征在于：所述數值仿真模型按照以下方式設置：
6.如權利要求1所述的基...
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓亞峰，湯德穎，周小涵，彭留留，阿比爾的，楊燦，高野，
申請(專利權)人：重慶交通大學，
類型：發明
國別省市：
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