铅芯橡胶支座在简支梁桥减隔震技术中的应用研究

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1、2014年6月第6期城市道桥与防洪成果应用303铅芯橡胶支座在简支梁桥减隔震技术中的应用研究于伟，鲍宏波(无锡市政设计研究院有限公司，江苏无锡214072)摘要：介绍了桥梁减隔震技术的概念，同时采用Midascivil有限元程序，对采用铅芯橡胶支座作为减隔震装置的桥梁结构进行了非线性动力分析，并与板式橡胶支座进行了比较。分析结果表明：采用铅芯橡胶支座隔震后，该桥桥墩的位移和内力得到了有效的减小，取得了良好的隔震效果。关键词：简支梁桥；减隔震；铅芯橡胶支座；有限元法；时程分析中图分类号：u443．361文献标识码：A文章编号：1009—7716(2014)06—0303—040

2、引言保减隔震技术是指通过采用减隔震装置来延长桥梁结构的自振周期，额外消耗地震能量，减少桥墩顶部的地震位移反应，同时减小了上部结构连接的加速度反应，以保证桥梁的安全。其本质就是内部将结构与可能引起破坏的地面运动尽可能分离开来。与普通的抗震理论不同，普通的抗震理论是图1铅芯橡胶支座通过结构、构件自身具有的强度来抗震，而减震则是采用动态的抵抗方法，采用隔震装置，使地2铅芯橡胶支座的非线性分析模型面运动的地震能量输入减小，从而有效地降低桥根据设计中采用的分析方法的不同，铅芯橡梁结构的地震力l】．。胶支座的分析模型可分为两大类，即等效线性化1铅芯橡胶支座模型和非线性分析模型]。等效线性

3、化模型就是将实际非线性模型用一个近似的线性模型来描铅芯橡胶支座是目前桥梁隔震设计中应用最述，进而可以利用线性模型的特性用于结构的响广的一种减、隔震装置_3]。它是在普通板式橡胶应分析，它主要用于弹性反应谱分析方法中。非支座的中部或中心周围部位竖直压入一个或几个线性分析模型主要用于非线性静力分析或非线性纯度为99．9％以上的铅芯制成的。其吸收耗散振动力时程分析中，两种分析模型中涉及的设计参动能量的功能是通过铅芯的剪切变形来实现的。数均是通过实验研究来建立的。本文采用非线性使用金属铅的原因是，铅是一种理想的弹塑性分析模型。体，且对塑性循环具有很好的耐疲劳性能；同对于铅芯橡胶支座的

4、非线性分析模型，日时，铅芯的存在又增加了支座的早期刚度，对常本、新西兰规范均建议采用双线性模型，但具体态使用(如风荷和制动力)有利。铅芯橡胶支座具的参数却不同。有构造简单、加工制造容易、安装方便，设计阻(1)日本桥梁免震设计条例『8]给出根据试验结尼(调节铅芯的尺寸)有较大灵活性等优点l4l，因果建立的公式为：此铅芯橡胶支座自20世纪60年代末被发明以来，=6．5d(1)在工程实际中就得到了广泛应用，剖面图如图1所示kd=一F~-Qd——(2)Fr=ARGy+g(3)收稿日期：2014—01—2O作者简介：于伟(1983一)，男，河南鹤壁人，工程师，从事桥梁Qe=Apqo(4

5、)设计工作。304成果应用城市道桥与防洪2014年6月第6期f-2．83．63'+183．8y+85(0≤≤0．5)行的特性，将支座的滞回曲线简化为双线性曲线g={28．3y2m128．1y+163(0．5≤≤2．0)(5)(如图4)，从而建立起铅芯橡胶支座滞回曲线的l20(20≤y≤2．5)等价双线性化模型。式中：A为橡胶支座面积(支座截面积减去铅芯截4O0铅销支座面积)；A为铅芯截面积；G为橡胶剪切模量；Q2oo为支座特征强度；／Z为有效设计位移；k为初始弹Z／妄0性刚度；qo=85(kgf／cm2)，对应于剪应变y=0时铅芯京绥的剪应力；q是铅芯中产生的剪应力，其值随支

6、座一200r广磐通支座．-剪应变而变化。-400804004080(2)新西兰MWDCDP818／A(1981)【给出铅芯变位／rnm图3滞回曲线橡胶支座的非线性分析模型公式为：何(1+)(6)A^kr=k()(7)Ag=6．5d(8)U}U变、．屈服强度为：．ry=7．06×10-3／)(9)图4滞回曲线的等价双线性化曲线式中：A为铅芯截面积；A，为支座扣除铅芯的面图4中，Q为铅芯橡胶支座的屈服强度；K为积；A为支座面积；D为铅芯直径；ks=。—乙r屈服前刚度；K为屈服后刚度；K为等效刚度。其双线性模型的3个参数、k、Q(或)中，3铅芯橡胶支座的减隔震性能分析ke,．k不随

7、支座剪应变变化而变化，但其特征强度Q不随剪应变而变化，只与铅芯的性状有关。新本文以某大桥的一联引桥为例，采用非线性西兰MWDCDP818／A给出的双线性分析模型认为其动力时程分析，详细分析了铅芯橡胶支座在该桥3个参数与支座剪应变无关，是常数，前者有时中的减隔震性能，并得出了相应的结论。本文所称为修正双线性模型，后者为双线性模型。用的铅芯橡胶支座类型与规格尺寸及参数均来自铅芯橡胶隔震支座由于同时具有弹性变形、专业生产工程橡胶制品的厂家，其参数均由实验弹性恢复、承担竖向荷载和耗能的特性，并具有得出。施工简便