板式橡胶支座在连续梁桥减隔震设计中的应用板式橡胶支座在连续梁桥减隔震设计中的应用板式橡胶支座在连续梁桥减隔震设计中的应用板式橡胶支座在连续梁桥减隔震设计中的应用板式橡胶支座在连续梁桥板式橡胶支座在连续梁桥减隔震设计中的应用

《板式橡胶支座在连续梁桥减隔震设计中的应用板式橡胶支座在连续梁桥减隔震设计中的应用板式橡胶支座在连续梁桥减隔震设计中的应用板式橡胶支座在连续梁桥减隔震设计中的应用板式橡胶支座在连续梁桥板式橡胶支座在连续梁桥减隔震设计中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

板式橡胶支座在连续梁桥减隔震设计中的应用#孙航1，高秀云1，丁继武2*510152025303540（1.哈尔滨工业大学，交通科学与工程学院，哈尔滨，150090；2.辽宁省沈阳市交通设计院，沈阳110168）摘要：针对实际地震中连续梁桥常发生固定墩损毁的震害现象，本文结合某座四跨连续梁桥，分别采用了盆式橡胶支座和板式橡胶支座两种支座形式，通过板式橡胶支座的剪切变形来适应结构在正常使用状态下的纵向变形，并建立了相应的有限元模型，进行了纵向地震荷载作用下的时程响应分析，结果表明采用板式橡胶支座后连续梁桥的水平地震力在各个桥墩之间的分配更为平均和合理，尤其是在长周期近断层地震激励下，该减隔震措施能有效的提高连续梁桥桥墩的抗震能力。本文探讨了在连续梁桥设计中采用板式橡胶支座进行减隔震的可行性，研究结果可为同类工程参考。关键词：板式橡胶支座；连续梁桥；抗震设计；减隔震控制中图分类号：TU997theApplicationsofLaminatedRubberBearingontheSeismicControloftheContinuousBeamSUNHang1,GAOXiuyun1,DINGJiwu2(1.SchoolofTransportationScienceandEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090;2.ShenyangHighwayPlan&DesignInstitute,Shenyang110168)Abstract:Aimingatthephenomenonthatthefixedpiersofthecontinuousbeamshavebeendamagedduringtheearthquakes,Inthispapertheseismicresponseswerecarriedonbasedonafour-spancontinuousbeam,potrubberbearingandlaminatedrubberbearingwereselected,andcorrespondingfiniteelementmodelswerebuilt.Theresultsindicatethatthedistributionsofthelongitudeseismicforcesbetweenthepiersaremorereasonableforthelatterbearing,especiallyunderthelongperiodseismicexcitations.Thepossiblityofadoptingthelaminatedrubberbearingontheseismiccontrolonthecontinuousbeamwerediscussed,andtheresultscanbereferrdbythesamebridgesduringdesigning.Keywords:laminatedrubberbearing;continuousbeam;seismicdesign;seismiccontrol0引言一般在连续梁桥实际设计中采用盆式橡胶支座，其中设置一个固定支座，其余为滑动支座，该种布置方法结构体系受力清晰[1]，但在近几次发生的大地震，如1995年的日本兵库县地震、1999年的台湾集集地震中，均发现了连续梁桥大规模倒塌现象[2,3]，震害表明连续梁桥在地震中的破坏部位主要在桥墩位置，而其中又表现为强度或者延性不足。可见在地震荷载作用下连续梁桥存在固定墩受力过大易于破坏的缺点。针对连续梁桥的这一问题，研究者们提出了各种各样的减隔震措施，包括使用铅芯橡胶支座和阻尼器等，但实际应用过程中又发现铅芯橡胶支座过热烧毁和阻尼器漏油等现象[4]。而在实际工程中因具有造价低，安装基金项目：博士点基金（20102302120060）作者简介：孙航（1977-)，男，副教授，主要研究方向：桥梁抗震.E-mail:bridge_hit@163.com-1- 方便等优点，在一些简支梁桥中基本上都采用板式橡胶支座[5]。可考虑在连续梁桥上可使用大吨位的板式橡胶支座，李立峰等研究了连续梁桥板式橡胶支座在地震中的易损指标[6]。因此本文对比计算了两种支座设置方式下的地震时程响应分析，探讨在连续梁桥上采用板式橡455055胶支座的可能。1某四跨连续梁桥抗震模型以某实际工程四跨40m连续梁桥为研究对象，其主梁截面采用整体现浇单箱单室形式，梁高1.5m，宽8.5m，采用双柱式墩，墩径1.5m。图1为所建立的有限元模型图。图1连续梁桥有限元模型图Fig.1thefiniteelementmodelofthecontinuousbeam由静力计算得，中墩支座恒载支反力3200kN，活载支反力920kN，其他墩恒载支反力2600kN，活载支反力800kN。考虑到两种情况，一种情况是采用常规的盆式橡胶支座，即中墩上布置固定盆式支座，型号为GPZ(II)5GD，其他墩上布置滑动盆式支座，型号为GPZ(II)4DX；另一种情况是使用板式橡胶支座GYZ650，依靠板式橡胶支座的剪切变形来适应主梁纵向变形，而无需设置滑动形式的支座。滑动盆式橡胶支座的临界滑动摩擦力为：Fmax=µdR式中，µd为滑动摩擦系数，R为支座的上部结构恒载支反力。(1)60板式橡胶支座的剪切刚度按下式计算kb=GA/t(2)式中，G为剪切模量，A为剪切面积，t为支座总厚度。采用滞后系统来模拟滑动支座在地震荷载作用下的受力状况，力与位移及屈服强度的关系见下式，f=rgkgd+(1-r)Fygz65z&=kFy[1-z5{agsign(dgz)+b}]d(3)其中，k-系统屈服前的弹性刚度；Fy—屈服强度；r—屈服后刚度与弹性刚度之比；s-屈服指数；α—滞后循环参数；β—滞后循环参数；z—滞后效应的内部参数。参考已有文献，滑动盆式橡胶支座的摩擦系数本文取为µd=0.06，则临界滑动力即屈服强度为156kN，屈服位移取5mm，则其弹性刚度为32000kN/m。r=0.01来模拟支座滑动后-2-& 70的刚度。对于板式橡胶支座GYZ650，直径650mm，总厚度160mm，其剪切模量G=1.1Mpa，剪切刚度为GA/t=2280kN/m。表1为采用板式橡胶支座的连续梁桥前5阶振型的振动特性。表1采用板式橡胶支座的连续梁桥前五阶振型振动特性Tab.1thenaturalvibrationpropertiesofthecontinuousbeamwithlaminatedrubberbearing振型振型描述频率值（Hz）1桥墩面内纵向弯曲0.4032整体侧向面外弯曲0.4873整体弯扭0.6014桥墩和主梁异向面外弯曲1.3085面内弯曲1.8142两种支座布置形式下的地震响应对比分析758085为比较不同频谱的地震激励的影响，本文选用了ELCENTRO1940270Deg（见图2）和HYOUGOKEN1995South,NS地震波作为输入激励（见图3），分别针对采用一般的盆式橡胶支座和板式橡胶支座进行分析，结果见图4~图6，从图中可见，采用板式橡胶支座后，在ELCENTRO地震输入下，各个桥墩根部的弯矩值趋于一致，分配更为平均，其中，固定墩根部的弯矩值降低了24.3%，剪力降低了11.4%，但梁端位移却有所增加。在HYOUGOKEN地震输入下，固定墩根部的弯矩值降低了29.5%，剪力降低了18.2%，梁端纵向位移降低了26.7%。可见在连续梁设计中采用板式橡胶支座的具体减隔震效果还依赖于设计地震动的频谱特性，在长周期近断层地震动激励下，采用该减隔震方式更为适合。图2输入的ELCENTRO1940270Deg地震波Fig.2theearthquakewaveofELCENTRO1940270Deg-3- 图3输入的HYOUGOKEN1995South,NS地震波Fig.3theearthquakewaveofHYOUGOKEN1995South,NS90图4采用不同支座时的梁端纵向位移值Fig.4thelongitudedisplacementsofthebeamendunderdifferentseismicexcitations图5采用不同支座时的桥墩剪力值95Fig.5theshearingforcesofthepiersunderdifferentseismicexcitations-4- 图6采用不同支座时的桥墩根部弯矩值Fig.6thebendingmomentsofthepiersunderdifferentseismicexcitations1001051101153结论本文针对地震中连续梁桥桥墩易于损毁的震害现象，选择一连续梁桥，建立了空间有限元模型，分别采用了盆式橡胶支座和板式橡胶支座，并选取了两种地震波作为输入激励，对比分析了两种支座情况下的结构地震响应结果，固定墩根部的内力值均有所减小，弯矩值最大下降29.5%，剪力值最大下降了18.2%，可见桥墩的受力更为合理和平均，从而提高了连续梁桥的抗震能力。当然，采用板式橡胶支座后也存在梁端纵向位移过大的现象，但可以在伸缩缝、上下部结构之间安装限位措施以降低纵向位移。同时，分析结果也表明在连续梁桥设计中采用板式橡胶支座也得考虑桥位处地震动的频谱特性，本文的研究结果可为板式橡胶支座在连续梁桥中的减隔震控制应用提供借鉴和参考。[参考文献](References)[1]徐秀丽,赵习刚,沈小平等.盆式橡胶支座连续梁桥抗震性能优化设计研究[J].世界桥梁,2011,(5):40~43.[2]蒋劲松,庄卫林,刘振宇.汶川地震百花大桥震害调查分析[J].桥梁建设,2008,(6):41~44.[3]王海云,谢礼立.近断层强地震动的特点[J].哈尔滨工业大学学报(自然科学版),2006,38(12):2070~2076.[4]张俊平,李新平,周福霖.桥梁结构振动控制发展及存在问题[J].世界地震工程,1998,14(2):9~16[5]中华人民共和国交通部,JT/T4-2004.公路桥梁板式橡胶支座[S].北京：人民交通出版社,2004.[6]李立峰,吴文朋,黄佳梅等.板式橡胶支座地震易损性分析[J].湖南大学学报（自然科学版）,2011,38(11):1~6-5-