桥梁典型减隔震装置性能对比研究

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1、130科技研究城市道桥与防洪2012年11月第11期桥梁典型减隔震装置性能对比研究曲慧(同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海市200092)摘要：减隔震支座的选择是减隔震设计的关键环节，然而目前研究多针对单一类型减隔震支座而没有对不同类型减隔震支座的适用性进行比较。通过对比几种桥梁典型减隔震支座的减震原理和关键力学性能，提出桥梁典型减隔震支座的适用范围。结合某一工程实例对两种典型减隔震支座的减震效果进行对比。分析结果表明，采用减隔震支座会大大降低传到结构上的地震力，但同时引起较大的震后位移。结论表

2、明结构减隔震设计应合理选择减隔震支座，优化其力学参数，改善结构的自振周期，平衡地震力与地震位移的关系，最终实现结构的抗震设防目标。关键词：减隔震设计；减隔震支座；力学性能中图分类号：U441．3文献标识码：A文章编号：1009—7716(2012)11-0130—041概述在美国、日本、意大利和新西兰等地震频发国家减隔震设计方法已经广泛应用于桥梁【1]。随着我国桥梁抗震设计规范明确规定减隔震设计方法后，越来越多的桥梁采用减隔震设计。但目前对减隔震装置的研究多限于对单一种类减隔震装置的力学性能和减震机理的研

3、究⋯，缺少比较不同类型减隔震装置的性能差异以及应用范围的相关文献。针对这一情况，本文首先阐述桥梁减隔震设计方法的设计流程，其次比较了几种典型桥梁减隔震装置的减震原理及适用范围，最终采用某一连、图1桥梁减隔震设计流程图续梁桥减隔震设计实例对比分析采用摩擦型减隔性模型模拟[61，本文着重对比这两类减隔震装置。震装置和弹塑性金属阻尼减隔震装置对结构的减3．1摩擦摆式减隔震支座震效果。通过本文的分析可以为其它桥梁减隔震摩擦摆式减隔震支座是将滑动支座和钟摆概设计起到一定的借鉴作用。念相结合，利用与钟摆相同的机理延长

4、结构的自振周期，并利用结构的自重提供所需的自复位能力，帮2桥梁减隔震设计流程助上部结构回到原来的位置。构造示意见图2，支座减隔震设计的过程是：选择合适的减隔震装的恢复力模型见图3，其中屈服力=×W，为置、通过优化其布置方式和力学性能、改善结构的支座的动摩擦系数，w为支座的恒载反力。屈前刚自振周期、平衡结构遭受的地震力与地震位移的度K。=×W／△，△为支座的屈服位移。屈后刚度过程，最终实现结构的抗震设防目标，见图1。在进Kz=W／R，R为支座的隔震半径。支座体系的隔震周行桥梁减隔震设计时，采用减隔震装置将导

5、致较r期T=2竹、／，g为重力加速度，Ad为设计位移。大的上部结构位移，这是特别需要考虑和注意的问题。3典型桥梁减隔震支座性能比较典型桥梁减隔震装置分为滑动摩擦型减隔震支座、弹塑性阻尼减隔震支座和流体粘滞阻尼器。大量的试验研究表明，滑动摩擦型减隔震装置和弹塑性阻尼减隔震装置的本构关系都可以用双线图2摩擦摆式减隔震装置构造示意图摩擦摆式减隔震支座适用的竖向设计承载力收稿日期：2012—07—25范围很广小到1MN大至200MN。支座的屈服力作者简介：曲慧(1984一)，女，辽宁抚顺人，工程师，从事桥梁抗震及

6、桥梁结构体系研究工作。和屈前刚度主要受支座摩擦系数的影响，与支座132科技研究城市道桥与防洪2012年11月第11期从图9中可以看出，悬臂钢阻尼减隔震支座的屈后刚度显著高于其它五种支座，这使其控制震后位移能力较强，但其传到下部结构的地震力也会相应增加。铅芯隔震橡胶支座、高阻尼隔震橡胶支座的屈后刚度略高于滑动摩擦类减隔震支座，C型钢阻尼减隔震支座的屈后刚度最小。滑滑动摩擦类减隔震支座的屈后刚度主要靠滑动弧面的曲率半径提供，因此其屈后刚度的大小受制作工艺的影响较大，较小的屈后刚度会保护下部结O1O2O30●8

7、SOeO7O8e9O10O支座设计竖向承载办／袱构受到较小的地震力，但与此同时，其会导致这类图7六种典型减隔震支座屈前刚度比较支座的震后位移较大，在使用时应该注意对震后4m位移的控制。3s从材料耐久性来比较，橡胶材料暴露在自然3。环境中，寿命会因为地域的不同有较大差异，使用，25期内橡胶性能的变化也不易把握；而钢材料使用虽2o寿命可与桥梁相当，性能受地域影响也较小。姿翟1s4两种典型减隔震支座应用实例对比1OOs选择一拟建的预应力混凝土连续梁桥，在顺00桥向地震输入下，采用相同的减隔震支座布置方0102O

8、3O40SO60708O9O1OO支座设计竖向承载，凇式，分别采用双曲面球钢和悬臂钢阻尼两种减隔图8六种典型减隔震支座屈服力比较震支座，进行减隔震抗震设计，比较结构关键位置髑}9I)地震响应。4§周期)半径)●日4．1工程背景半径)3半径)选择用于比选的桥梁为全长186m的变高度等∞尺寸)宽预应力混凝土连续梁桥，跨径布置为50m+86蔓2}：。m+50m，跨中梁高为2．2m，支点梁高为4．8m，主嚣监”梁采用C50直腹板单箱四