基于摩擦摆支座的城市大跨连续梁桥减震性能研究

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1、46世界桥梁2014，42(6)基于摩擦摆支座的城市大跨连续梁桥减震性能研究董擎(兰州新区城市发展投资有限公司，甘肃兰州730087)摘要：为研究摩擦摆支座在提高城市大跨连续梁桥抗震性能上的适用性，以位于8度区的(90+170+9o)m某城市大跨连续梁桥为研究对象，对该桥摩擦摆支座进行设计，并采用非线性时程反应分析法研究摩擦摆支座的减震效果。结果表明：摩擦摆支座对城市大跨连续梁桥下部结构的纵、横向内力减震效果显著；从自复位能力的角度，摩擦摆支座的摩擦系数取值不宜过大，应根据非线性时程反应分析获得的支座最大位移量验算摩擦摆支座的自复位

2、能力；由于该桥上部结构恒载较大，摩擦摆固定支座的静摩擦力远大于全桥的制动力，因此在不设置剪力键的条件下，也能满足桥梁的正常使用功能。关键词：城市桥梁；连续梁桥；摩擦摆支座；力学参数；复位能力；减震性能；有限元法中图分类号：U44．8．215；U442．55文献标志码：A文章编号：1671—7767(2Ol4)06—0046—041引言我国地处世界两大地震带——亚欧地震带和环2工程概况太平洋地震带之间，是地震极为活跃的国家之一，约某城市大跨度连续梁桥跨径布置为(90+170+有23个省会城市及2／3的百万人口以上的大城市90)m。主梁

3、为单箱单室、变高度、变截面箱梁，顶位于高烈度地震区(7度区及以上)。2008年汶川地宽16．0m，底宽9．0m；顶板厚6Ocm，底板厚35～震、1999年台湾集集地震以及1995年日本阪神地210cm(按抛物线变化)；腹板厚5O～180cm，按分震对交通生命线造成严重破坏。作为生命线工程的段折线变化；跨中及中支点梁高分别为4．7m、10．0城市大跨径桥梁，其抗震性能将影响震后的城市抢m，梁底曲线方程为y：-0．00215X。。2号墩及3险救灾及恢复重建的进程[1]。号墩墩高分别为13．5m、17．4m。墩身截面采用空连续梁桥由于具有

4、伸缩缝少、刚度大、行车平心圆端形截面，壁厚0．75m。基础采用钻孔灌注桩稳、超载能力大、养护简便等优点，在我国城市大跨基础。二期恒载为70kN／m。箱梁采用C55混凝桥梁中应用极为广泛。但这种桥型由于采用几跨一土，桥墩及桩基础均采用C35混凝土。该桥抗震设联且在一联桥跨中往往仅设置1个制动墩的结构形防烈度为8度，场地特征周期为0．4s，场地类别为式，导致制动墩独自承受过大的惯性力，故在高烈度Ⅱ类，抗震设计分组为第三组。根据桥址场地安评地震区采用延性抗震体系其抗震性能很难得到保报告，50年超越概率为2的3条地震波，峰值加速证3]。摩擦

5、摆支座通过摩擦耗能的方式将地震能度为0．41g。其中1条典型的加速度时程曲线如图量转化为热能，并通过单摆式结构实现了位移的自1所示。我恢复，既提高了震时的隔震性能，又避免了震后调整工序[6]。因此在大跨连续梁桥中得到了广泛的应用，如兰州市深安黄河大桥、美国贝尼西亚一马丁N∞●内斯桥、德黑兰北部高速公路BR一06特大桥等。目为研究摩擦摆支座在提高城市大跨连续梁桥抗☆震性能上的适用性，本文以一座位于高烈度区的城市大跨度连续梁桥为工程背景，对该桥摩擦摆支座进行设计，并采用非线性时程反应分析方法研究摩时间／s擦摆支座的减震效果，指出摩擦摆支

6、座隔震桥梁设圈11条典型的加速度时程曲线计中应注意的问题。收稿日期：2014一O6—26作者简介：董擎(1968一)，男，高级工程师，1990年毕业于湖南大学土木lT程专业，丁学学士(E—mail：738138834@qq．com)。基于摩擦摆支座的城市大跨连续梁桥减震性能研究董擎47的自振周期，从而达到减隔震效果。3计算模型摩擦摆支座的主要参数有：支座竖向反力w、球采用MIDAS软件建立全桥空间有限元模型，面曲率半径R、滑动面摩擦系数／l、隔震周期T、地梁、墩及承台采用空间梁单元模拟，桥面二期恒载采震作用下支座最大水平位移D[1。

7、其中前3项为用质量单元模拟并均匀分配给主梁各个节点。桩土基本参数，后2项为输出重要参数。公路桥梁抗震相互作用采用空间六弹簧模拟，弹簧刚度取值采用细则规定：减隔震设计的桥梁，其基本周期原则上应m法计算，地基系数的比例系数取20000kPa／m为不采用隔震装置时基本周期的2倍以上。因此在(该值依据各土层m值换算得到)。全桥空间动力进行采用摩擦摆支座的结构抗震分析时，首先应计分析模型如图2所示。动力特性分析时，支座采用算隔震结构的自振周期，按隔震周期延长1倍以上主从自由度模拟，制动墩约束顺桥向、横桥向和竖向初步确定滑动面的曲率半径。可见摩

8、擦摆支座一般3个平动自由度及绕顺桥向的转动自由度，活动墩不适用于周期较长的结构或软土地基。通常摩擦摆约束横桥向和竖向2个平动自由度及绕顺桥向的转支座的球面半径为2～4m，相应的隔震周期为2．5～动自由度。经分析该桥的纵、横向非隔震1阶