CN108763632A - 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 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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

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。

优选地，所述实体模型包含盆式橡胶支座的主要部件及两个加载部件，所述盆式橡胶支座的主要部件包括活塞、橡胶垫、导轨、耐磨板和底盆，两个加载部件中一个位于活塞处、另一个位于底盆处；且步骤3)中将原有限元分析模型倒置时，还包括将活塞处加载部件转移至导轨处，将导轨与加载部件之间进行绑定约束、将导轨原来的底部固定约束转移至活塞的底部。

优选地，步骤2)中建立盆式橡胶支座正置的实体模型时，所述实体模型中去除了不影响支座应力分析的附属配件后仅仅包含盆式橡胶支座的主要部件及两个加载部件，且忽略主要部件的空洞、凹槽及无应力集中现象的倒直角或倒圆角，所述不影响支座应力分析的附属配件包括上锚固螺栓、预埋板、密封圈I、紧箍圈、下锚固螺栓、侧面不锈钢条、耐磨条、平面不锈钢板、密封圈II以及下锚碇钢棒。

优选地，步骤4)中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时，具体是指原有限元分析模型中凸台形结构的橡胶垫结构简化为圆柱形结构。

优选地，所述圆柱形结构的等效外径的计算函数表达式如式(1)所示；

式(1)中，d_e表示圆柱形结构的等效外径，D为橡胶垫的外径，T为橡胶垫的厚度，t为橡胶垫的凸台部分的厚度，d为橡胶垫的凸台部分的外径。

优选地，所述进行应力分析的详细步骤包括：

S1)输入原有限元分析模型或者新有限元分析模型作为被分析模型；

S2)针对被分析模型赋予材料属性；

S3)对盆式橡胶支座的主要部件进行网格划分；

S4)将盆式橡胶支座的主要部件及两个加载部件进行装配，并进行坐标调整；

S5)在两个加载部件上定义参考点，将两个加载部件进行参考点-刚体约束，同时将刚体部件接触之间进行绑定约束、其余部件接触之间进行摩擦约束并设置相应的摩擦系数；

S6)在有限元分析模型正置时，盆式橡胶支座的导轨底部施加固定约束，在活塞处加载部件顶部参考点施加竖向荷载Fy及横向水平荷载Fx、纵向水平位移Xz，在底盆处加载部件参考点上施加绕Y轴旋转的转角位移θy，θy为支座纵桥向中心线与桥梁中心线的夹角；而在有限元分析模型倒置时，盆式橡胶支座的活塞底部施加固定约束，在导轨处加载部件顶部参考点施加竖向荷载Fy及横向水平荷载Fx、纵向水平位移Xz，在底盆处加载部件参考点上施加绕Y轴旋转的转角位移θy，θy为支座纵桥向中心线与桥梁中心线的夹角；

S7)定义场变量，包括应力、位移、力、等效塑性应变及橡胶主应变，定义作为历史变量的定义活塞处加载部件参考点的力与位移；最后定义当前工况对应的分析步；

S8)建立分析文件并运行。

优选地，步骤S3)中对盆式橡胶支座的主要部件进行网格划分时，针对刚性部件采用8节点六面体线性减缩积分实体单元C3D8R，针对柔性部件采用8节点六面体线性减缩积分实体混合单元C3D8RH，刚性部件网格尺寸比柔性部件网格尺寸大，且在橡胶垫厚度方向进行加密，在导轨的导槽两侧厚度方向进行加密。

本发明具有下述优点：

1、本发明采用有限元技术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。

2、在工况2及工况3下，支座原有限元模型仿真分析无法进行。由于支座的橡胶垫放置在底盆与活塞之间，压缩空间极小，且橡胶垫为凸台形结构，因此在对橡胶垫进行竖向压缩时，橡胶垫的顶部四周的有限元网格产生了严重畸变，严重影响了分析步的迭代收敛，使工况2及工况3两种工况都无法进行。本发明将根据橡胶垫的不可压缩性，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，从而能够确保工况2及工况3两种工况迭代收敛的正常进行。

3、本发明对盆式橡胶支座原有限元模型进行仿真分析时，由于支座原模型中橡胶垫网格畸变，导致支座仿真分析的工况2(有夹角且无纵向位移工况)及工况3(有夹角及纵向位移工况)都无法进行。针对橡胶垫网格畸变，对橡胶垫进行了结构优化。本发明在橡胶垫等体积等厚度的条件下进行结构简化建立支座新有限元模型。对盆式橡胶支座新有限元模型重新进行仿真分析，三种仿真分析工况都可以进行，并由此可得支座底盆竖向开裂破坏的破坏过程。且将工况1仿真分析结果与支座原有限元模型仿真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。

附图说明

图1为现有盆式橡胶支座的立体结构示意图。

图2为现有盆式橡胶支座的剖视结构示意图。

图3为本发明实施例方法的基本流程示意图。

图4为本发明实施例中橡胶垫的参数示意图。

图5为本发明实施例中应力分析的基本流程示意图。

图6为本发明实施例中模型正置时的边界条件示意图。

图7为本发明实施例中模型倒置时的边界条件示意图。

具体实施方式

下文将以图1和图2所示纵向活动型的盆式橡胶支座为例，对本发明盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法进行进一步的详细说明。如图1和图2所示，本实施例中纵向活动型的盆式橡胶支座包括上锚固螺栓1、预埋板2、活塞3、密封圈I 4、紧箍圈5、橡胶垫6、下锚固螺栓7、导轨8、侧面不锈钢条9、SF-1耐磨条10、平面不锈钢板11、密封圈II12、磨板板13(一般为聚四氟乙烯PTFE耐磨板)、底盆14、下锚碇钢棒15，其装配关系详见图1和图2。

如图3所示，本实施例盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法的实施步骤包括：

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。

本实施例中，工况1～工况3的具体参数设置如下：

工况1：(竖向荷载45000kN，横向水平荷载10125kN，纵向位移±150mm)。

工况2：(竖向荷载45000kN，支座纵桥向中心线与桥梁纵桥向中心线产生夹角0.01rad)。

工况3：(在工况2基础上，桥梁纵向位移±10mm)。

本实施例中，实体模型包含盆式橡胶支座的主要部件及两个加载部件，盆式橡胶支座的主要部件包括活塞3、橡胶垫6、导轨8、耐磨板13和底盆14，两个加载部件中一个位于活塞3处、另一个位于底盆14处；且步骤3中将原有限元分析模型倒置时，还包括将活塞3处加载部件转移至导轨8处，将导轨8与加载部件之间进行绑定约束、将导轨8原来的底部固定约束转移至活塞3的底部。在对盆式橡胶支座原有限元模型进行工况1分析时，需要进行部分调整：将支座有限元模型进行倒置，即对支座有限元模型按照进行水平180°翻转，此时活塞3处加载部件转移至导轨处，此时导轨8与加载部件之间进行绑定约束，而导轨8原来的底部固定约束转移至活塞3底部。对盆式橡胶支座的有限元模型调整以后，工况1才得以进行。该工况下盆式橡胶支座整体的Mises应力最大值为328MPa，未超过Q345B的屈服强度，分布在活塞3的外沿接触部位。因此在工况1下，支座满足设计要求。工况2及工况3不能采取支座有限元模型倒置方式进行仿真分析，无需进行部分调整。

本实施例中，步骤2中建立盆式橡胶支座正置的实体模型时，实体模型中去除了不影响支座应力分析的附属配件后仅仅包含盆式橡胶支座的主要部件及两个加载部件，且忽略主要部件的空洞、凹槽及无应力集中现象的倒直角或倒圆角，不影响支座应力分析的附属配件包括上锚固螺栓1、预埋板2、密封圈I4、紧箍圈5、下锚固螺栓7、侧面不锈钢条9、耐磨条10、平面不锈钢板11、密封圈II 12以及下锚碇钢棒15。对盆式橡胶支座的主要部件进行相应简化，去掉不影响支座应力分析的附属配件，忽略主要部件的空洞、凹槽及无应力集中现象的倒直角或倒圆角，能够有效提升有限元分析的效率。本实施例中，首先对盆式橡胶支座的主要部件进行相应简化，再在通用有限元分析软件ABAQUS中建立主要部件及两个加载部件，或者在CAD设计软件Creo等三维软件中进行直接建模，再导出STEP文件或IGES文件，最后将STEP文件或IGES文件直接导入到ABAQUS中，并进行重命名。

在工况2及工况3下，支座原有限元模型仿真分析无法进行。由于支座的橡胶垫6放置在底盆14与活塞3之间，压缩空间极小，且橡胶垫6为凸台形结构，因此在对橡胶垫6进行竖向压缩时，橡胶垫6的顶部四周的有限元网格产生了严重畸变，严重影响了分析步的迭代收敛，使工况2及工况3两种工况都无法进行。由于橡胶垫6是一种超弹性体，具有不可压缩性(橡胶在压缩过程中，其密度变化可以忽略不计，即总体积基本不变，称为不可压缩性)，因此橡胶垫6在承受竖向荷载和转动以后，其体积基本不变。为了避免在仿真分析中橡胶垫6凸台形结构产生网格畸变的不足，因此本实施例中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，从而能够确保工况2及工况3两种工况迭代收敛的正常进行。

本实施例中，步骤4中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时，具体是指原有限元分析模型中凸台形结构的橡胶垫结构简化为圆柱形结构。此外，依据橡胶垫的不可压缩性能，将原橡胶垫进行结构优化，即将凸台形结构优化成类似圆柱形结构等比较规则的其他结构形式，再建立盆式橡胶支座新有限元模型，并与原有限元模型进行仿真结果对比分析，以验证支座有限元模型优化方法的可行性。本实施例中，根据等体积等厚度的原则，则有式(1-1)所示函数表达式；

式(1-1)中，V₁为橡胶垫6的原体积，V_e为橡胶垫6优化后的等效体积(圆柱形结构的体积)，d_e表示圆柱形结构的等效外径，D为橡胶垫的外径，T为橡胶垫6的厚度，t为橡胶垫6的凸台部分的厚度，d为橡胶垫6的凸台部分的外径，橡胶垫6的参数如图4所示。联立上述三式，可得圆柱形结构的等效外径的计算函数表达式如式(1)所示；

式(1)中，d_e表示圆柱形结构的等效外径，D为橡胶垫的外径，T为橡胶垫6的厚度，t为橡胶垫6的凸台部分的厚度，d为橡胶垫6的凸台部分的外径。根据式(1)将凸台形结构的橡胶垫6变换成圆柱形结构橡胶垫6，并建立盆式橡胶支座新有限元模型。在对盆式橡胶支座新有限元模型进行工况1分析时，同时对正置与倒置放置的盆式橡胶支座新有限元模型都进行了仿真分析。该工况下，正置与倒置的盆式橡胶支座整体的Mises应力最大值分别为299MPa、302MPa，未超过Q345B的屈服强度，分布在活塞3的外沿接触部位。因此在工况1下，盆式橡胶支座满足设计要求。同时对盆式橡胶支座新有限元模型(正置)按照工况2及工况3进行仿真分析，且两者都可以进行。有关盆式橡胶支座原有限元模型及新有限元模型三种工况的可行性见表1。

表1：支座仿真分析工况分析情况。

如图5所示，本实施例中进行应力分析的详细步骤包括：

S1)输入原有限元分析模型或者新有限元分析模型作为被分析模型。

S2)针对被分析模型赋予材料属性；由于盆式橡胶支座主要部件由钢材Q345B、PTFE耐磨板及邵氏硬度70度胶料组成，因此将对支座主要部件分别添加上述三种材料的材料属性。其中三种材料的参数为：Q345B的弹性模量为210000MPa、泊松比为0.3、屈服强度为345MPa、拉伸强度为560MPa(该取值范围470～630MPa)；PTFE耐磨板的弹性模量为500MPa、泊松比为0.4、滑动面摩擦系数为0.04、嵌入面摩擦系数为0.05、抗压强度大于等于90MPa、拉伸强度大于等于30MPa；邵氏硬度70度胶料的橡胶采用自带数据库参数进行分析，并采用Mooney-Rivlin本构模型进行模拟。

S3)对盆式橡胶支座的主要部件进行网格划分。

S4)将盆式橡胶支座的主要部件及两个加载部件进行装配，并进行坐标调整；当支座有限元模型装配后再进行有限元模型网格划分，在进行其他步骤时，支座各个部件需要重新装配，因此支座模型装配放在模型网格划分后进行。为了方便后处理查看分析结果，需要对支座装配后的有限元模型按照原始坐标系进行调整。

S5)在两个加载部件上定义参考点，将两个加载部件进行参考点-刚体约束，同时将刚体部件接触之间进行绑定约束、其余部件接触之间进行摩擦约束并设置相应的摩擦系数。运用两参考点-刚体约束(选择一个部件为定义为刚体，然后选在该部件上一个节点为参考点，该部件的边界条件和约束在参考点上进行，就定义了一个参考点-刚体约束)进行加载分析，可准确分析盆式橡胶支座纵桥向中心线与桥梁中心线之间的夹角对支座底盆竖向开裂破坏的影响。本实施例中，其余部件接触之间包括活塞3与橡胶垫6之间、底盆14及刚体与活塞3及橡胶垫6之间、PTFE耐磨板13与底盆14之间、PTFE耐磨板13与导轨8之间、底盆14两侧与导轨8导槽之间，且相应的摩擦系数分别为0.8、0.8、0.05、0.04、0.15。此外，设置橡胶垫6自身的自接触，相应的摩擦系数为0.5。

S6)在有限元分析模型正置时，盆式橡胶支座的导轨8底部施加固定约束，在活塞3处加载部件顶部参考点施加竖向荷载Fy及横向水平荷载Fx、纵向水平位移Xz，在底盆14处加载部件参考点上施加绕Y轴旋转的转角位移θy，如图6所示，θy为支座纵桥向中心线与桥梁中心线的夹角；而在有限元分析模型倒置时，盆式橡胶支座的活塞)底部施加固定约束，在导轨(8)处加载部件顶部参考点施加竖向荷载Fy及横向水平荷载Fx、纵向水平位移Xz，在底盆(14)处加载部件参考点上施加绕Y轴旋转的转角位移θy，如图7所示，θy为支座纵桥向中心线与桥梁中心线的夹角；

S7)定义场变量，包括应力、位移、力、等效塑性应变及橡胶主应变，定义作为历史变量的定义活塞处加载部件参考点的力与位移；最后定义当前工况对应的分析步。由于工况1分别用于分析盆式橡胶支座竖向荷载、桥梁纵向位移及支座横向水平荷载加载；而工况2及工况3中分别用于支座竖向荷载、夹角位移及桥梁纵向位移加载，因此设置三个分析步，并定义最大增量步数、增量初始值、增量最小值及增量最大值，同时打开几何非线性开关。其次定义场变量和历史变量，其中场变量包括应力、位移、力、等效塑性应变及橡胶主应变；历史变量为活塞3处加载部件参考点的力与位移。

S8)建立分析文件并运行。

本实施例中，步骤S3)中对盆式橡胶支座的主要部件进行网格划分时，针对刚性部件采用8节点六面体线性减缩积分实体单元C3D8R，针对柔性部件采用8节点六面体线性减缩积分实体混合单元C3D8RH，刚性部件网格尺寸比柔性部件网格尺寸大，且在橡胶垫6厚度方向进行加密，在导轨8的导槽两侧厚度方向进行加密。本实施例，具体地是指活塞3、导轨8及底盆14等刚性部件网格尺寸较大，而PTFE耐磨板13及橡胶垫6等柔性部件网格尺寸较小。由于橡胶垫6主要起竖向承压和转动作用，因此在橡胶垫6厚度方向进行加密。在工况2和工况3中，支座底盆14和导轨8导槽在接触部位会产生较大的应力集中，因此在导轨8导槽两侧厚度方向进行加密。

本实施例中，步骤S8)中建立分析文件时，包括勾选打印接触约束数据，便于查看接触约束数据；并在并行分析标签页使用多个处理器选项设置为工作站的CPU个数，便于加快仿真分析。

为了研究盆式橡胶支座底盆竖向开裂的破坏过程，因此提取了盆式橡胶支座的主要部件(金属部件)的应力最大值，见表2，其中拉应力为最大主应力正值；底盆纵桥向横截面取断裂破坏处。

表2：主要部件(金属部件)应力最大值：

由表2可知，支座新有限元模型与原有限元模型工况1下主要部件(金属部件)的应力值基本一致，由此验证了上述支座有限元模型优化方法的可行性。由表2可知支座底盆14竖向开裂的破坏过程：1)支座纵桥向中心线与桥梁纵桥向中心线形成夹角(0.01rad)时，导致支座主要部件发生严重屈服；2)在存在夹角的条件下，当桥梁因温度位移产生纵向位移10mm时，由于支座底盆的Mises应力较大值分布的位置与破坏位置比较吻合，且该处出现了拉应力为主的最大主应力，与支座底盆竖向裂开破坏的现象基本吻合。因此为了避免盆式橡胶支座底盆14发生竖向开裂破坏，应避免支座纵桥向中心线与桥梁纵桥向中心线形成夹角。

需要说明的是，本实施例仅仅是以纵向活动型的盆式橡胶支座为例对本发明盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法进行的示例性说明，本发明盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法同样也适用于类似结构的横向活动型的盆式橡胶支座，此时前述步骤1)中的夹角即为支座横桥向中心线与桥梁横向的夹角，在此不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法，其特征为实施步骤包括：

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。

2.根据权利要求1所述的盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法，其特征为，所述实体模型包含盆式橡胶支座的主要部件及两个加载部件，所述盆式橡胶支座的主要部件包括活塞(3)、橡胶垫(6)、导轨(8)、耐磨板(13)和底盆(14)，两个加载部件中一个位于活塞(3)处、另一个位于底盆(14)处；且步骤3)中将原有限元分析模型倒置时，还包括将活塞(3)处加载部件转移至导轨(8)处，将导轨(8)与加载部件之间进行绑定约束、将导轨(8)原来的底部固定约束转移至活塞(3)的底部。

3.根据权利要求2所述的盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法，其特征为，步骤2)中建立盆式橡胶支座正置的实体模型时，所述实体模型中去除了不影响支座应力分析的附属配件后仅仅包含盆式橡胶支座的主要部件及两个加载部件，且忽略主要部件的空洞、凹槽及无应力集中现象的倒直角或倒圆角，所述不影响支座应力分析的附属配件包括上锚固螺栓(1)、预埋板(2)、密封圈I(4)、紧箍圈(5)、下锚固螺栓(7)、侧面不锈钢条(9)、耐磨条(10)、平面不锈钢板(11)、密封圈II(12)以及下锚碇钢棒(15)。

4.根据权利要求1所述的盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法，其特征为，步骤4)中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时，具体是指原有限元分析模型中凸台形结构的橡胶垫结构简化为圆柱形结构。

5.根据权利要求4所述的盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法，其特征为，所述圆柱形结构的等效外径的计算函数表达式如式(1)所示；

式(1)中，d_e表示圆柱形结构的等效外径，D为橡胶垫的外径，T为橡胶垫的厚度，t为橡胶垫的凸台部分的厚度，d为橡胶垫的凸台部分的外径。

6.根据权利要求2～5中任意一项所述的盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法，其特征为，所述进行应力分析的详细步骤包括：

S1)输入原有限元分析模型或者新有限元分析模型作为被分析模型；

S2)针对被分析模型赋予材料属性；

S3)对盆式橡胶支座的主要部件进行网格划分；

S4)将盆式橡胶支座的主要部件及两个加载部件进行装配，并进行坐标调整；

S5)在两个加载部件上定义参考点，将两个加载部件进行参考点-刚体约束，同时将刚体部件接触之间进行绑定约束、其余部件接触之间进行摩擦约束并设置相应的摩擦系数；

S6)在有限元分析模型正置时，盆式橡胶支座的导轨(8)底部施加固定约束，在活塞(3)处加载部件顶部参考点施加竖向荷载Fy及横向水平荷载Fx、纵向水平位移Xz，在底盆(14)处加载部件参考点上施加绕Y轴旋转的转角位移θy，θy为支座纵桥向中心线与桥梁中心线的夹角；而在有限元分析模型倒置时，盆式橡胶支座的活塞(3)底部施加固定约束，在导轨(8)处加载部件顶部参考点施加竖向荷载Fy及横向水平荷载Fx、纵向水平位移Xz，在底盆(14)处加载部件参考点上施加绕Y轴旋转的转角位移θy，θy为支座纵桥向中心线与桥梁中心线的夹角；

S7)定义场变量，包括应力、位移、力、等效塑性应变及橡胶主应变，定义作为历史变量的定义活塞处加载部件参考点的力与位移；最后定义当前工况对应的分析步；

S8)建立分析文件并运行。

7.根据权利要求6所述的盆式橡胶支座底盆竖向开裂破坏仿真分析及建模方法，其特征为，步骤S3)中对盆式橡胶支座的主要部件进行网格划分时，针对刚性部件采用8节点六面体线性减缩积分实体单元C3D8R，针对柔性部件采用8节点六面体线性减缩积分实体混合单元C3D8RH，刚性部件网格尺寸比柔性部件网格尺寸大，且在橡胶垫(6)厚度方向进行加密，在导轨(8)的导槽两侧厚度方向进行加密。