midas Civil 技术资料
----弹性连接的使用和设置
目录
midas Civil 技术资料 ----弹性连接的使用和设置 1 弹性连接的概念及理解
2 功能介绍 2.1一般弹性连接 2.2 刚性弹性连接 2.3只受压/拉弹性连接[5]
2.4 多折线弹性连接 3 总结 参考文献
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北京迈达斯技术有限公司桥梁部2013/04/18
midas Civil 技术资料 弹性连接功能介绍
弹性连接是一种常用的边界条件，包含4种类型：一般弹性连接、刚性弹性连接、只受拉/压弹性连接、多折线弹性连接，下面对各种类型弹性连接的功能进行详细的介绍。
1 弹性连接的概念及理解
弹性连接是一种把两个节点按照用户所要求的刚度连接而成的有限计算单元，通过定义不同方向的线刚度，来模拟节点对节点的约束，约束方向为单元坐标系。
例如用弹性连接模拟x方向的活动支座，设置如图1-1：
图1-1 活动支座 图1-2 单元坐标系
这里SDz方向的刚度值为0，表示单元坐标系z方向没有约束，而此方向就是整体坐标轴的X方向，如图1-2所示。
2 功能介绍
2.1一般弹性连接
从主菜单中选择模型 > 边界条件 > 弹性连接...。定义弹性连接的对话框如上图1，主要参数的含义如下：
SDx、SDy、SDz：单元局部坐标系x轴、y轴、z轴方向的平动刚度
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SRx、SRy、SRz：绕单元局部坐标系x轴、y轴、z轴方向的转动刚度
以上6个参数定义的是不同方向约束的刚度，概念比较明确，一般我们都能准确的输入。在midas Civil中，可以通过一般弹性连接模拟板式橡胶支座，详见桥梁荟10期。
下面重点介绍“剪切弹簧位置”的功能及其对分析结果的影响。如下图2-1，勾选“剪切弹簧位置”后，参数“SDy”和“SDz”相应激活。注意：这里的“SDy”和“SDz”表示该方向上，剪切弹簧位置距离弹性连接i端的相对距离，其值为0时，表示在弹性连接i端，为1表示在弹性连接j端，与上述刚度参数SDy、SDz不同。
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图2-1 剪切弹簧位置
首先，对于弯矩M，由于剪切弹簧的存在，水平剪力会通过设置的剪切弹簧把其产生的弯矩传递到支座底节点，这时支座底节点的弯矩不只是水平剪力在柱高范围内产生的弯矩FX×L，同时，包括在弹性连接长度产生的弯矩FX×Lt。因此，底节点的弯矩为：M=FX×(L+Lt)，详见图2-2中的“注”。然而，非剪切型弹性连接底节点弯矩M=F×L，与弹性连接的长度Lt是无关的。
图2-2 支座底节点弯矩
注：1、模型1、2，剪切型：My=FX·（L+Lt）。可见，对于剪切型弹性连接，具体的剪切弹簧位置是不影响支座底节点弯矩值的。
2、模型3，非剪切型：My=FX·L。可见，非剪切型弹性连接，其弹性连接长度Lt并不影响支座底节点弯矩计算。
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其次，对于位移，剪切型弹性连接对荷载作用点的水平位移有影响，并且荷载作用点的水平位移受剪切弹簧位置影响。以图2-3、2-4为例，说明剪切型弹性连接的功能，验证模型具体情况如表2-1：
表2-1 模型参数及内力结果
模型 1 C40 2 D=0.5m 3 非剪切型 1 0.6 100 100 剪切型-距离比0.75 1 0.8 100 180 材料 截面 边界-弹性连接 剪切型-距离比0.5 单元长度L 弹性连接长(m) 度Lt(m) 1 1 荷载FX 支座底节点（KN） 弯矩(KN.m) 100 200
图2-3 单元弯矩图
图2-4为程序位移计算结果，表2-2给出柱顶节点水平位移的四个组成部分，为便于对比，计算位移时不考虑剪切变形影响。
表2-2 节点位移对比表 单位：mm
位移 δ1 δ2 手算 δ3 δ4 δ合计 程序 δ 模型1 0.334 1.5 10 0.75 12.584 12.584 模型2 0.334 1.2 10 0.24 11.774 11.774 模型3 0.334 1 10 0 11.334 11.334 [1]
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图2-4 节点位移图
注：
1、柱线刚度对应的柱顶水平位移
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。
2、柱转角θ产生的水平位移 ，θ由节点位移结果查看，如下图。
3、弹性连接顶底节点平动刚度对应的水平位移 或 。 4、弹性连接转动产生的顶底相对水平位移
（ （ ））
（ （ ））。
PS：弹性连接局部方向对剪切弹簧距离比（k）的取值是有影响的，例如，在本例中，弹性连接i节点是底节点，当i节点为顶节点时，公式中1-k应替换为k。其中缘由读者可以自己思考一下。另外，对于非剪切型弹性连接，则只有δ2值，而无δ4值。
其它数据：EI=9.971e+10KN·mm2 ；弹性连接平动刚度SDx/y/z=10KN/mm；转动刚度SRx/y/z =108KN·mm/(rad)，通过表2-2结果，我们可以知道，剪切型和非剪切型弹性连接在计算位移时的区别，以便设计者根据实际正确模拟边界条件。
2.2 刚性弹性连接
在使用刚性弹性连接时，其表现出以下特性：（1）可看成是刚臂单元，但其弹性刚度不是无穷大，而是整个模型中最大刚度的105倍，如果模型中有刚度很大的单元，则
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