基于ANSYS的预应力混凝土梁地震时间历程分析
地震响应的反应谱法与时程分析比较 (1)

发电厂房墙体地震响应的反应谱法与时程分析比较1问题描述发电厂房墙体的基本模型如图1所示:图1 发电厂墙体几何模型基本要求:依据class 9_10.pdf的最后一页的作业建立ansys模型,考虑两个水平向地震波的共同作用(地震载荷按RG1.60标准谱缩放,谱值如下),主要计算底部跨中单宽上的剪力与弯矩最大值,及顶部水平位移。
要求详细的ansys反应谱法命令流与手算验证过程。
以时程法结果进行比较。
分析不同阻尼值(0.02,0.05,0.10)的影响。
RG1.60标准谱 (1g=9.81m/s2) (设计地震动值为0.1g)频率谱值(g)33 0.19 0.2612.5 0.3130.25 0.047与RG1.60标准谱对应的两条人工波见文件rg160x.txt与rg160y.txt2数值分析框图思路与理论简介2.1理论简介该问题主要牵涉到结构动力分析当中的时程分析和谱分析。
时程分析是用于确定承受任意随时间变化荷载的结构动力响应的一种方法。
谱分析是模态分析的扩展,是用模态分析结果与已知的谱联系起来计算模型的位移和应力的分析技术。
2.2 分析框架:时程分析:在X和Z两个水平方向地震波作用下,提取底部跨中单宽上的剪力、弯矩值和顶部水平位移,并求出最大响应。
谱分析:先做模态分析,再求谱解,由于X和Z两个方向的单点谱激励,因此需进行两次谱分析,分别记入不同的工况最后组合进行后处理得出结够顶部水平位移、底部单宽上剪力和弯矩的最大响应。
3有限元模型与荷载说明3.1 有限元模型考虑结构的几何特性建立有限元模型,首先建立平面几何模型,并将模型进行合理的切割,采用plane42单元,使用映射划分网格的方法生产平面单元(XOY平面)。
然后,采用solid45单元,设置拖拉方向的单元尺寸并清楚初始平面单元plane42,将平面单元进行拖拉,最后生成发电厂墙体的有限元立体几何模型。
单元总数为6060个,总节点数为8174个,有限元模型如图2所示:图2 发电厂墙体有限元模型3.2 荷载说明时程分析:首先计算结构的前两阶自振频率,分别为126.10008.2867f f ==,。
基于ANSYS的高层建筑结构抗风抗震分析

] 0 × . (/ 0 7 一 . 0 2 4 )6 7 6 3 5 0× 0
l一0 7 0 3 ( 4 00 ×7 0 .2 /5 ). 7 6
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风荷载公式采用 G 模式输入 较方便。 UI 瞬态动力学分 析又称时 间历 程分析 , 于计算结构在 随时间 用
表 1
效的 , 任何非线性 行为都将被忽略并作 为线性处理 。 2模 态分析 中必须指定材料 的弹性模 量和密度。 )
2 2 模 态提 取 方 法的选择 .
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内 J 眶架 鬃
本例采用 S bpc 法提取前 5阶模态 , u sae 质量矩阵采用 一致 质 量矩 阵。模态分析采用扩展模 态法 , 例只扩展 5阶 。表 2列 出 本 了结 构的前 5阶频率 。
维普资讯
第3 3卷 第 3 2期 2007 年 11月
山 西 建 筑
SHANXI ARCHI TEC TURE
V0 . 3 No. 2 13 3
N v 2 0 o . 07
・7 ・ 3
文章编号 :096 2 (0 7 3 —0 30 10 —8 5 2 0 )20 7 —2
弹性模量 / a P 3 2 e0 5 l 3 2 e0 ,5 1 3 2 e0 .5 1
3 2 e0 5 1
ck= o
0
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本结构取 风振 系数 =1 基本 风压 0 0 / , ; =7 0 N m2 本建筑 重现期为 5 , 0年 基本 风压应 取规定数值 的 1 1 ; . 倍 风荷载 体形 系
基 于 A S S的高层 建 筑 结 构 抗 风 抗 震 分 析 NY
管 鹏
摘 要: 运用 A YS程序对某 高层框架结构进行 了建模 、 NS 模态分析 、 风荷载分析 及地震分 析 , 解决 了时程分析 中阻尼计 算和 自重施加 问题 , 工程技 术人 员具有 一定 的参考 价值 。 对 关键词 : NS , 限元, A YS 有 高层建筑结构 , 模态分析 , 时程分析 中图分类号 : U3 2 T 1 文献标识码 : A
基于ANSYS平台的高速列车-轨道-桥梁时变系统地震响应分析

基于ANSYS平台的高速列车-轨道-桥梁时变系统地震响应分析刘常亮;尹训强;林皋;李建波;胡志强【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2013(032)021【摘要】以ANSYS为平台,引入虚拟节点建立轮-轨耦合时变单元,并结合UPFs开发特点在通用有限元软件中形成了,适用于地震响应分析的高速列车-轨道-桥梁时变系统模型.所提出的方法中,通过设置质点-弹簧-阻尼器模拟轨道与桥梁的相互作用,以刚体动力学方法模拟其余列车子系统,并利用有限元法模拟轨道-桥梁耦合子系统,进而基于几何相容条件和相互作用力平衡模拟了列车-轨道-桥梁时变系统的动态耦合关系,以地震加速度时程作为该系统的输入激励,通过大质量法施加于轨道-桥梁子系统中.最后,通过数值算例及实际工程应用验证了该时变系统的可靠性和良好的适用性,同时可以看出,结合通用有限元软件丰富的结构单元模型及非线性分析能力,该时变系统模型具有解决大型复杂的实际工程问题的潜力.【总页数】7页(P58-64)【作者】刘常亮;尹训强;林皋;李建波;胡志强【作者单位】大连理工大学海岸与近海国家重点实验室抗震分室,辽宁大连116024;大连理工大学海岸与近海国家重点实验室抗震分室,辽宁大连116024;大连理工大学海岸与近海国家重点实验室抗震分室,辽宁大连116024;大连理工大学海岸与近海国家重点实验室抗震分室,辽宁大连116024;大连理工大学海岸与近海国家重点实验室抗震分室,辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】U211.9【相关文献】1.基于ANSYS平台的桥梁时域颤振阶跃函数算法 [J], 卿前志;张志田;肖玮;朱明坤2.基于ANSYS平台的桥梁时域颤振分析 [J], 卿前志3.基于ANSYS平台的桥梁时域颤振分析 [J], 卿前志4.基于ANSYS的桥梁检测车回转平台有限元分析及结构优化 [J], 郑则坡;曾鸣5.基于ANSYS平台的非岩性地基条件下核岛厂房结构三维地震响应分析 [J], 尹训强;赵文燕;王桂萱因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于ANSYS的高层钢结构抗震及稳定性分析共3篇

基于ANSYS的高层钢结构抗震及稳定性分析共3篇基于ANSYS的高层钢结构抗震及稳定性分析1基于ANSYS的高层钢结构抗震及稳定性分析随着城市化进程的不断加快,建筑高度和层数不断增加,高层建筑的结构安全问题越来越受到人们的关注。
而地震是高层建筑结构安全的关键因素之一,抗震设计成为高层建筑结构设计的重点之一。
而对于钢结构而言,钢材的高强度、可塑性好、适应性强等特点,使得钢结构成为高层建筑结构的重要选择。
本文将以基于ANSYS的高层钢结构为对象,探讨其抗震及稳定性分析。
1. 建立高层钢结构有限元模型在进行高层钢结构的抗震及稳定性分析前,需要先通过ANSYS 等有限元软件建立高层钢结构的有限元模型。
建立模型需要考虑高层钢结构的结构特点和工程实际情况,确定结构参数、节点分布及约束情况。
2. 高层钢结构抗震分析地震对高层建筑结构的影响主要体现在地震作用下建筑结构内部产生的地震应力和滞回曲线等。
因此,在进行高层钢结构的抗震分析时,需要考虑其受到的地震作用,分析结构内力和变形等参数。
首先,需要进行地震作用下钢结构模型的动力特性分析。
在这一步中,可以使用ANSYS中的模态分析功能,以得到结构在不同模态下的自然频率和振型。
其次,根据钢结构在地震作用下的动力特性,进行地震反应谱法抗力设计。
地震反应谱是描述结构在不同频率下受到地震作用时的反应的一种方法,可以分析结构受到的地震作用下的最大位移、加速度和力等参数。
对于高层钢结构,可以通过ANSYS中的响应谱分析功能进行计算。
最后,通过引入钢结构弹塑性性能纳入分析中,能够更加精准地分析高层钢结构在地震作用下的受力性能。
3. 高层钢结构稳定性分析高层钢结构的稳定性是结构设计或构件设计中必须考虑的重要问题。
高层钢结构结构体系复杂,其极限状态的稳定性较低。
在进行高层钢结构的稳定性分析时,需对结构进行屈曲分析,以了解梁和柱在地震作用下的稳定性。
在进行屈曲分析时,需要先得到高层钢结构构件的稳定系数。
ansys轴力时间历程曲线

ansys轴力时间历程曲线
ANSYS是一款广泛使用的工程仿真软件,可以用来模拟和分析各种复杂的机械系统和结构。
在ANSYS中,你可以通过模拟轴力的时间历程曲线来评估某个部件的应力、应变或其他相关参数在一段时间内的变化情况。
要生成轴力时间历程曲线,你需要进行以下步骤:
1. 建立模型:在ANSYS中创建你要分析的机械系统或结构的三维模型。
这可能涉及使用CAD工具创建几何模型,然后将其导入ANSYS中。
2. 定义材料属性:为模型中的每个部件定义适当的材料属性,如弹性模量、泊松比、密度等。
这些属性将影响模拟的结果。
3. 施加载荷和约束:根据实际情况,为模型施加适当的载荷和约束。
对于轴力时间历程曲线,你可能需要考虑动态载荷或周期性载荷。
4. 设定分析类型:在ANSYS中选择适当的分析类型,如瞬态动力学分析或模态分析。
瞬态动力学分析可以模拟系统在一段时间内的动态响应,而模态分析则可以用来确定系统的固有频率和模态形状。
5. 运行模拟:运行模拟并收集结果。
在模拟完成后,ANSYS将生成结果文件,其中包含每个时间步的应力、应变和其他相关参数的值。
6. 生成轴力时间历程曲线:使用ANSYS的后处理功能,将结果文件中的轴力数据导出并生成时间历程曲线。
这可以通过绘制轴力随时间变化的图表来完成。
需要注意的是,具体的步骤可能因ANSYS的版本和你的具体需求而有所不同。
在进行模拟和分析之前,建议参考ANSYS的官方文档或教程以获取更详细的信息和指导。
基于ANSYS的连续刚构桥地震响应分析

基于ANSYS的连续刚构桥地震响应分析罗强【摘要】连续刚构桥是山岭重丘区的一种常见桥梁形式,但目前对其抗震性能研究尚少.以某三跨连续刚构桥为例,首先采用ANSYS有限元软件建立桥梁三维实体计算模型,其次分析该连续刚构桥在模拟震动条件下其主跨跨中、墩梁固结处的位移以及加速度响应,基于此分析该连续刚构桥在模拟震动条件下全桥最大的位移响应与内力响应.研究结果表明:连续刚构桥在地震波的影响下,墩梁固结处内力响应较其他位置响应最为明显;就地震波对连续刚构桥影响程度而言,纵桥向地震波影响程度大于竖桥向及横桥向地震波;在连续刚构桥设计施工过程中,建议严格控制墩梁固结处材料选用及施工质量控制,保证桥梁在震动情况下仍处安全状态.【期刊名称】《山西交通科技》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】3页(P66-68)【关键词】连续刚构桥;地震响应;有限元分析;三维模型【作者】罗强【作者单位】山西省交通科学研究院,山西太原 030006【正文语种】中文【中图分类】U442.55连续刚构桥是在T型刚构桥和连续梁桥的基础之上发展起来的一种具有跨越能力大、无大型支座及行车较为舒适的桥梁结构形式。
该种桥型由于其自身特点,常用于激流、大河以及深谷地段。
但目前由于地震频发,且破坏力强大,造成严重的社会经济损失,尤其是地震对大型桥梁带来的损害,其危害程度具有不可预估性。
如何从设计、施工角度有效提高桥梁的质量水平以及抗震能力,同时确保桥梁在使用过程中结构安全性及稳定性,从而保证桥梁受力合理以及外观美观,是大型桥梁建设发展的关键,也是桥梁工作者研究的重点。
本研究为了较好地分析连续刚构桥在地震作用条件下,整桥内力及位移等响应变化情况,通过采用ANSYS有限元命令流将不同向地震波输入模型中进行响应分析,以此分析地震条件下连续刚构桥的力学响应,为连续刚构桥施工、设计提供理论依据。
本文以某三跨连续刚构桥为例,首先采用ANSYS有限元软件建立桥梁三维实体计算模型,其次分析该连续刚构桥在横桥向、竖桥向、纵桥向3种震动状态条件下,其主跨跨中、墩梁固结处的位移以及加速度以及内力响应,为连续刚构桥设计及施工过程中质量控制提供一定的理论依据和技术参考。
【ANSYS非线性分析】7-结构动力分析
第七章混凝土结构动力分析§7—1 概述结构动力分析的目的:分析结构本身的动力特性及结构在动力荷载作用下的内力和变形全过程。
结构动荷载有:地震作用、风荷载、机械振动引起结构振动、爆炸冲击引起结构震动等等。
1.基本概念单调加载:逐级增加荷载。
研究材料与构件的静力性能。
重复加载:加载—卸载—再加载。
研究材料与构件承受移动荷载作用的抗疲劳性能。
图7-1-1 重复加载和单调加载下混凝土的应力—应变曲线循环反复加载:正向加载—卸载—反向加载—反向卸载—再正向加载等循环反复路径的加载。
研究材料与构件承受地震作用的累积损伤及抗震性能。
循环反复加载下混凝土材料及构件存在强度退化、刚度退化和裂面效应特性。
强度退化:在循环荷载作用下,若保持控制点位移不变,荷载随循环次数增加而下降的现象。
刚度退化:在循环荷载作用下,若保持控制点荷载不变,控制点位移随循环次数增加而增加的现象。
11图7-1-2 循环反复加载下的强度退化、刚度退化特性裂面效应:混凝土开裂后重新受压时,由于骨料咬合作用导致裂缝在完全闭合前就传递较大的压力的现象。
裂缝越宽、骨料粒径越大,裂面效应越显著。
韧性:韧性可以定义为材料从加载到失效为止吸收能量的能力。
韧性是材料强度和延性两种机制的综合。
韧性用材料单位体积吸收能力—应变能密度来衡量。
材料破坏时的应变能密度可以通过积分峰值应力前应力—应变曲线的面积得到。
如下图所示,对于混凝土材料该指标称为峰值韧度。
由于韧度反映了某个特征值(应力、应变)以前材料的完整力学响应而不是单个特征值,实验误差产生的离散性较小,数据可靠性更好。
图7-1-3结构力学性能退化的性质源于结构损伤累积。
ASTM C1609/C1609M 标准评价钢纤维混凝土韧性的指标:设第一条裂缝出现时梁的跨中挠度δ,1韧性指标I 和参与强度指标R 衡量钢纤维混凝土的韧性和能量吸收能力。
韧性指标I 根据第一条裂缝出现时的变形及其相对应的能量决定。
ASTM C1609/C1609M 所定义的韧性指标包括I 5、I 10、I 20,其计算方法为图 7-1-4所示3.0δ,5.5δ和10.5δ处曲线所包围的面积与δ处曲线所包围的面积之比,即如公式(1.1):OAB OAGH OAB OAEF OAB OACD S S I S S I S S I /,/,/20105=== (7.1.1)对于残余强度指标R ,ASTM 引进了2个系数R 5,10和R 10,20,其计算方法为公式(7.1.2):)(10),(20102020,1051010,5I I R I I R -=-=(7.1.2)然而ASTM C1609/C1609M 的缺陷在于第一条裂缝相应的挠度δ的确定具有很大的随意性。
基于Ansys_Workbench的单层塔架抗震受力仿真
作者简介:许丰(1993-),男,机械助理工程师,从事机械设计开发和管理工作。
收稿日期:2023-07-20重包吹膜机组的塔架比较高,塔架刚度不足会容易晃动。
针对此类问题,应用Ansys Workbench 对不同结构特点的单层塔架做单一变量对比分析,直观地得出薄弱环节的位置,找出改进刚度的方向。
从结构、质量、成本方面去平衡,采用相对合适的方式,并有针对性的加以改善。
利用管理软件进行分析和模拟设计,通过系统把控核心质量点,避免盲目的改动造成不必要的浪费。
线性材料结构动力学分析经常应用于土木行业的塔架、桥梁等的抗震计算,同时也在机械行业的振动疲劳分析等有广泛应用。
在Ansys Workbench 中,做建筑物地震分析一般采用瞬态动力学分析或响应谱分析。
瞬态动力学分析是时域分析;响应谱分析是频域分析。
瞬态动力学分析(亦称时间历程分析)是用于确定承受任意的随时间变化载荷结构的动力学响应的一种方法。
可以用瞬态动力学分析确定结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力及力。
载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较重要。
瞬态动力学分析可采用三种方法:完全法、模态叠加法以及缩减法。
瞬态动力学分析具有广泛的应用。
对承受各种随时间变化的载荷的结构,如桥梁、建筑物等,都可以用瞬态动力学分析来对它们的动力响应过程中的刚度、强度进行计算模拟。
本文应用了Ansys Workbench 的瞬态动力学分析来进行分析。
基于Ansys Workbench 的单层塔架抗震受力仿真许丰,杨煜新,林旭(广东金明精机股份有限公司,广东 汕头 515098)摘要:应用Ansys Workbench 对重包吹膜机组的单层塔架进行抗震受力仿真模拟,找出其变形量与结构设计的关联性,从而找出改进其刚度的方向。
关键词:抗震;受力仿真;Ansys Workbench 中图分类号:TQ320.66文章编号:1009-797X(2023)09-0077-05文献标识码:B DOI:10.13520/ki.rpte.2023.09.0171 建立几何模型塔架按照立柱、梁、柱脚、支撑斜杆这几个部分进行搭接,根据前期经验选用型材规格及尺寸,根据不同单一变量依次修改立柱、梁、支撑斜杆型材大小与长度。
基于Ansys的30m预应力混凝土箱梁静载试验分析
作 为 桥 梁 施 工 的 主 要 结 构 构 件 ,预应力混凝土等截 面 简 支 箱 梁 ,在 其 施 工 及 后 期 养 护 的 过 程 中 存 在 优 越 性 。而 且 ,在目前桥梁施工的过程中,在桥梁结构构件中 以大跨度连续梁配用预应力简支梁,具 有 经 济 、工 艺 、功 能及可靠性。但 是 ,大跨径简支箱梁均为全预应力砼,施 工 运 营过程中不可避免地会有变形出现,需要采取措施 预防或避免此种情况的出现。
本文是在施工阶 段 进 行 相 应 的 静 力 荷 载 试 验 ,并运 用有限元分析软件ANSYS计 算 ,对试验结果进行对比分 析 ,通过数据分析,了解不同工况加载的过程中预应力砼 等截面大跨径简支箱梁梁体应力以及其跨中位移变化情 况 [1]。基 于 此 ,为施工运营过程中出现的变形情况的预
防或改善提供基础依据。
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基 于 Ansys的 30m预应力混凝土箱梁静载试验分析
李太平刘永孝
(兰州交通大学土木工程学院,甘 肃 兰 州 730070)
摘 要 :预应力混凝土 等 截 面 简 支 箱 梁 ,由于其易于施工、养 护 的 特 点 ,使其成为桥梁施工中主要选择的对
象。 由于简支箱梁构件的特殊性,在施工阶段要满足质量及安全性要求,在后期运营过程中为了保证桥梁结
A bstract:Prestressed concrete cross section such as simply supported box girder as a kind of easy construction and maintenance of bridge structures, become the main choice of bridge construction object, due to the particu larity of simply supported box girder components, to meet the requirements of quality and safety in the construc tion stage, in the later operation process in order to guarantee the reliability of bridge structure construction, must be on the finished product Liang Jingli load test, and carries on the theoretical analysis of the experimen tal results, the force effect compared with the actual stress deformation theory, and observation of concrete sim ply supported box girder under the working condition of the static load test of a series of load response, evaluate its actual bearing capacity. Keywords:equivalent test load;theoretical stress effect;load response;practical bearing capacity
基于ANSYS的钢塔架结构地震响应分析
第1期(总第125期)机械管理开发2012年2月No.1(S UM No.125)M EC HANIC ALM ANAGEM ENT ANDDEVELOPM ENTFeb.2012引言塔架结构在工程应用中,经常会遇到两种不同性质的载荷,即静载荷和动载荷。
对于塔架结构,其压力、温度和介质的质量等都可视为不随时间变化的静载荷。
而地震载荷是具有随机性的动载荷,其特点是载荷的大小、方向及作用位置随时间的变化而变化[1]。
地震载荷会引起惯性力并使塔架结构产生随时间变化的变形和动应力;而且也可能会使塔架结构产生过大的挠度而发生刚度失效,甚至地震载荷对结构底截面产生过大的弯矩可能会使塔架的底部因承受过大的应力而发生倒塌等事故;因此,对塔架结构进行地震载荷的分析十分重要。
为了有效模拟实际情况,文中以某钢塔架结构为例,结合大型有限元分析软件ANSYS 对结构进行了地震载荷分析,为塔架结构的优化设计提供参考。
1有限元模型及载荷1.1有限元模型该钢塔架全高66.6m ,主要有钢梁和钢板两类构件,梁和梁以及梁和板之间分别通过螺栓和焊接方式连接,最后形成一个整体。
对于这样一座复杂的塔架结构,全部如实考虑是非常困难的,因此,有限元模型中各部件之间的连接采用共节点的方法模拟[2-4]。
由于受到地震载荷的作用,地震载荷产生的弯矩对梁的变形和应力有较大影响,显然用空间框架结构(梁单元)来建立塔架结构的有限元模型更符合实际情况。
但是,由于塔架立柱是箱型梁,结构特殊,尺寸较大,在实际情况中,箱型梁的钢板结构除了承受拉、压力外,还存在扭转、剪切等状况,所以选用壳单元模拟。
在具体分析时,单元类型选择ANSYS提供的梁单元BEAM 188、壳单元SHELL63和质量单元M ASS21。
节点总数为11539,单元总数为15447。
塔架所用材料为特类平炉3号镇静钢C 3和甲类平炉沸腾钢A 3F ,物理性能为:弹性模量E=206GPa ,ρ=7800kg/m 3,泊松比μ=0.33。
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基于ANSYS的预应力混凝土梁地震时间历程分析
摘要:本文以一根预应力混凝土梁为模型,应用ANSYS模态分析,确定其固有频率,并与非预应力混凝土梁比较。
之后进行时间历程分析,对其在地震动作用下的规律及受力特点进行探讨,找出其薄弱环节并进行改进。
关键词:预应力梁模态分析时程分析
引言
预应力混凝土构件所具备的可延缓构件开裂,提高构件抗裂度以及构件刚度,且可以节约钢筋,减轻构件自重,目前已广泛应用于对裂缝控制等级较高和对构件刚度及变形控制较严格的工程之中,业已取得巨大的经济技术效益。
本文以一根预应力混凝土梁为模型,对其进行模态分析和时间历程分析,从而对其在地震作用下的薄弱处进行改进。
一、模型概况
本文中的预应力混凝土混凝土梁模型,跨长为6m,截面尺寸b×h=0.3m×0.5m,预应力筋采用高强钢丝,具体参数:混凝土弹性模量2.0×1010Pa,泊松比0.2,钢筋弹性模量3.6×1011Pa,泊松比0.3,线膨胀系数2.0×10-5Pa。
模型中,混凝土采用Solid65单元,高强钢丝采用Link8单元,预应力施加采用等效温度法,即在给定的温度下使结构获得一定的的应变,从而达到使结构具有一定应力的效果。
二、有限元分析
建筑物的地震响应主要受地震动峰值加速度控制,且与建筑物所处的建筑场地、地基土类型、地震动的持续时间以及建筑物的固有属性有密切关系。
文中按构件处于7级多遇地震,第一组,III类场地,按照《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010),取水平地震影响系数最大值αmax=0.08,Tg=0.45,构件的阻尼比取0.05,按规范中所给的地震影响系数曲线确定有限元分析中的频率值及所对应的反应谱值。
地震波采用“中国天津(1976)地震竖向记录”,记录时长为5s,时间间隔为
0.01s,场地为III类,记录型号为竖向加速度,进行处理之后录入使用。
1、模态分析
对于模态分析,采用Subspace 模态提取法,提取模态为8阶。
下表为该混凝土梁在有预应力和无预应力下的8阶固有频率。
从上表中可知,预应力混凝土梁的固有频率高于无预应力混凝土梁,这是由于预应力的存在,使得构件的刚度增大,亦或在同等受力下减少结构的尺寸,从而减少结构自重。
固有
频率增大,即自振周期的减小,使构件消散地震能量的能力提高,抗震性能得到优化。
2、时间历程分析
对于时间历程分析,采用允许结构有非线性的Full求解法。
采用中国天津地震竖向记录,分别沿梁的x轴,y轴输入地震动加速度值,解出预应力混凝土梁的挠度峰值,并与无预应力混凝土梁的相比较,如下表所示。
从上表中可以看出:
(1)地震动作用下,预应力混凝土梁轴向(X方向)位移大于无预应力混凝土梁,且相差3个数量级,这是由于预应力筋使构件受到轴向的预压力,从而产
生轴向较大的位移。
(2)地震动作用下,混凝土梁轴向(X方向)位移峰值都出现在右端点处,这是由于右端点只限制了Y方向的自由度。
(3)地震动作用下,预应力混凝土梁竖向(Y方向)位移小于无预应力混凝土梁,相差1个数量级,由于预应力的存在增大了构件刚度,同时预应力筋回缩,使构件产生反向位移,可以有效的延缓混凝土构件的开裂。
(4)地震动作用下,混凝土梁竖向(Y方向)位移峰值都出现在跨中处,这与构件的约束只有两端点提供,跨中无约束相适应。
三、结束语
从以上分析,预应力混凝土梁在地震动作用下轴向变形较大,结合抗震的一般原则中“强节点,弱构件”加强构件节点,可以在某种程度上减小轴向变形。
构件的竖向位移峰值发生在跨中处,振动一般呈现负向位移,所以张拉控制应力的施加要合适,否则可能引起构件某些部位的开裂,不能有效的提高构件的抗裂度和刚度。
同时,现实中的地震动有很大的随机性,且结构受场地、地基土,以及结构自身固有属性的影响也较大,因此结合概率确定的地震烈度,并在随机振动理论的基础上,充分结合结构所处的环境以及自身的特点,是完善结构抗震验算的最佳选择,也必将是今后抗震设计的研究方向。
参考文献:
[1]郝文化.土木工程应用实例[M].中国水利水电出版社.2005.
[2]GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].中国建筑工业出版社.2010。