高阻尼橡胶材料支座对曲线梁桥的减隔震研究.pdf

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1、综述高阻尼橡胶材料支座对曲线梁桥的减隔震研究Studyonseismicisolationofcurvedgirderbridgewithhighdampingrubberbearing谢文辉李礼周先林（中南林业科技大学土木工程与力学学院，湖南长沙410004）摘要：基于某曲线梁桥工程实例，利用有限元分析软件midas建立计算模型。通过两个正交的非线性水平弹簧模拟高阻尼橡胶材料支座（HDR）的双向非线性特性，选取具有代表性的地震波调幅后，对有无设置HDR支座的曲线梁桥分别进行三向地震波输入，并将地震响应结果进行比较。结果表明：HDR可以增大

2、结构自振周期，有效地降低曲线梁桥的地震响应。关键词：曲线梁桥；减隔震；地震响应；时程分析；高阻尼橡胶支座Abstract：Basedonarealexampleofacurvedgirderbridge,thefiniteelementanalysissoftwareMIDASisusedtoestablishthecalculationmodel.Twoorthogonalnonlinearhorizontalspringsareusedtoanalogbidirectionalnonlinearcharacteristicsofhigh

3、dampingrubberbearing(HDR),andstrongearthquakewaveareselectedandadjustedamplitude,thenthreedirectionalseismicwaveinputswerecarriedoutonthecurvedgirderbridgeswithandwithoutHDRsupport.Theseismicresponseresultsarecompared.TheresultsshowthatHDRcanincreasethenaturalperiodofthest

4、ructureandreducetheseismicresponseofthecurvedgirderbridgeeffectively.Keyword：curvedgirderbridge；seismicisolation；seismicresponse；timehistoryanalysis；highdampingrubberbearing中图分类号：U448.21+5文献标识码：B文章编号：1003-8965(2016)06-0041-03[4]曲线梁桥是指主梁自身是曲线形的桥梁，是梁桥桥及等效双线性模型（图1）来模拟HDR的力学行为

5、。型的一个重要分支，由于其对空间和线性的限制有良好的本文计算拟采用双线性模型来模拟HDR的力学性能。[1]适应性而得到广泛的应用。大量公路曲线梁桥在过去及最近的破坏性地震中遭受严重破坏甚至倒塌，说明曲线梁桥的抗震问题仍没有得到很好的解决。传统结构抗震设计方法是依靠增加结构构件自身的强度、变形能力来抗震的，这种方法由于容许很大的地震能量从地面传递给结构，在[2]强烈地震下可能仍然破坏巨大，事倍功半。而减隔震方法通过采用减隔震装置（通常是桥梁支座）来尽可能地将结构与可能引起破坏的地震地面运动或支座运动分离开[3]来，从而大大减少传递到上部结构的

6、地震力和能量。本文作者根据曲线梁桥的特点，利用两个正交的非线性水平弹簧来模拟HDR的双向非线性特性，基于有限元计算软件midascivil，对隔震与无隔震的曲线梁桥分别图1　等效双线性模型进行了三向地震动作用下的非线性时程分析，并将结果进行了比较。双线性模型的各参数和相对关系如图2所示,各参数含义如下：Qy,、Xy一屈服力和屈服位移；Fb、Xb一最大力1　高阻尼隔震橡胶支座及分析模型和最大位移；K1一屈服前刚度；K2一屈服后刚度；Qd一特征强度。高阻尼橡胶材料（HRD）支座与普通橡胶材料支座在构造和外形上基本相似，主要由橡胶与钢板叠合而成，

7、2　桥梁计算模型不同的是HDR采用特殊配置的橡胶材料制成，如加入石墨以增大橡胶支座的阻尼，阻尼比可达0.17，使之滞回曲某大桥主桥跨径为（65+3×120+65）米的五跨预线更为饱满，耗能能力更强。从以往的实验资料看，HDR应力混凝土连续刚构箱梁，全长490米，上部结构采用的滞回曲线大多为椭圆形或月牙形，在地震分析中较难完单箱单室断面，顶板宽12.75米，底板宽7.0米，跨中全应用这种曲线作为计算模型，因此实际计算更多的是通梁高为3.0米，支点梁高7.0米，梁高按1.5次抛物线变过简化后的等效线性模型（等效刚度和等效阻尼比模型）化，使用C5

8、0混凝土。下部结构采用双肢薄壁墩，墩高基金项目：“土木工程应用技术”湖南省研究生创新基地资助项目41综述62~107m，从左至右桥墩依次定为1#、2#、3#、4#墩（图隔震的作用