[发明专利]一种盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法

说明书

本发明公开了一种盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法，实施步骤包括预先针对盆式橡胶支座确定工况1～3，建立原有限元分析模型，将原有限元分析模型倒置针对工况1进行应力分析，将橡胶垫进行等体积等厚度的结构简化得到新有限元分析模型并针对工况1～3进行应力分析，并将两次对工况1进行应力分析得到的应力分析结果进行对比。本发明通过对橡胶垫进行了结构优化确保工况都可以收敛进行，且将工况1的两次分析结果进行对比分析，验证了支座原有限元模型优化方法的可行性，并通过工况2、3的分析结果可得支座底盆竖向开裂破坏的破坏过程。对盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏进行仿真分析，节约了大量的支座后期维护费用。

技术领域

本发明涉及桥梁减隔震用的盆式橡胶支座的仿真分析及建模技术，具体涉及一种盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法。

背景技术

盆式橡胶支座是国外50年代末开发的一种新型桥梁支座，用内置在底盆中的橡胶垫承压和转动，同时用聚四氟乙烯板(PTFE板)和不锈钢板之间的平面滑动满足桥梁的位移要求。目前盆式橡胶支座已广泛应用于我国铁路、公路大跨度桥梁上，并已成为公路、铁路桥梁最主要的支座型式。当跨度较多或较大且梁高不大时，若使用梁墩固结的刚构体系，盆式橡胶支座在温度作用和地震作用下反应较大，尤其固定墩下其水平地震力下内力反力更大，不容易满足要求，需与减震耗能装置并联使用。

常规情况下盆式橡胶支座容易出现钢件裂纹及变形、位移及转角超限、滑板磨损、焊件脱焊、承压橡胶板或密封圈挤出等病害。由于底盆盆壁内部存在缺陷、铸铁代替铸钢、支座底部不平整等，致使支座受力不均，局部应力集中，易产生底盆竖向开裂，且这种开裂事故在已通车的桥梁中不少。盆式橡胶支座安装施工存在底盆脱空造成底盆变形甚至开裂、支座底部安装不平整、活动支座顺桥向或纵桥向要求的位移方向与其滑移方向夹角过大，导致支座功能失效，其非正常受力造成支座部件产生破坏等其他质量问题。尽管近年来我国铁路桥梁上盆式橡胶支座的病害问题日益严重，引起了学术界的广泛重视，可大多研究支座主要设计参数对支座承载特性的影响，而对盆式橡胶支座存在的病害问题并未进行深入的分析，尤其是支座底盆竖向开裂的破坏过程。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述问题，提供一种盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法。本发明通过对橡胶垫进行了结构优化确保工况都可以收敛进行，且将工况1的两次分析结果进行对比分析，验证了支座原有限元模型优化方法的可行性，并通过工况2、3的分析结果可得支座底盆竖向开裂破坏的破坏过程。对盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏进行仿真分析，节约了大量的支座后期维护费用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法，实施步骤包括：

1)预先针对盆式橡胶支座确定三种工况：极端条件下正常的工况1、有夹角且无纵向位移的工况2以及有夹角且有纵向位移的工况3，所述夹角是指盆式橡胶支座的支座纵桥向中心线与桥梁纵桥向中心线之间的夹角；

2)建立盆式橡胶支座正置的实体模型作为原有限元分析模型；

3)将原有限元分析模型倒置，针对工况1进行应力分析；

4)将原有限元分析模型中凸台形结构的橡胶垫进行等体积等厚度的结构简化，得到新有限元分析模型；

5)针对新有限元分析模型，针对工况1进行应力分析，并将得到的应力分析结果和有限元分析模型倒置后针对工况1进行应力分析得到的应力分析结果进行对比；

6)针对新有限元分析模型，针对工况2进行应力分析；

7)针对新有限元分析模型，针对工况3进行应力分析。