基于高阻尼橡胶支座的连续梁桥抗震性能对比研究.pdf

《基于高阻尼橡胶支座的连续梁桥抗震性能对比研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

器桥梁工程BddgeEngineering基于高阻尼橡胶支座的连续梁桥抗震性能对比研究王敏1，张煜敏2，朱钊1，张春明1(1．长安大学公路学院，陕西西安710064；2．西安石油大学机械工程学院，陕西西安710068)摘要：为了研究高阻尼橡胶支座的抗震性能，以某高架桥为研究对象，利用非线性时程分析方法，对采用不同支座桥梁的抗震性能进行了对比分析。结果表明，在E2地震作用下，高阻尼橡胶支座的整体抗震效果要明显优于板式橡胶支座；在地震高烈度区．要综合考虑支座的变形及抗滑性，不宜采用板式橡胶支座。该研究结果对地震高烈度区桥梁支座的选择具有一定的指导意义。关键词：连续梁桥；高阻尼橡胶支座；高烈度区；抗震性能中图分类号：U448．215文献标志码：B文章编号：1009—7767(2016)05—0048—03OnSeismicPerformanceComparisonofContinuousBeamBridgewithHighDampingRubberBearingWangMin，ZhangYumin，ZhuZhao，ZhangChunming桥梁支座的抗震性能对于桥梁结构的整体抗震效果具有重要意义【l-2】。目前，常用的减隔震支座包括板式橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座、摩擦摆支座等[3】。相对于铅芯橡胶支座，高阻尼橡胶支座具有无污染、高阻尼比、性能稳定等优点，是一种具有广泛应用前景的隔震支座。高阻尼橡胶支座是采用高阻尼橡胶材料与钢板等结构硫化而成的一种橡胶支座，具有良好的阻尼性能。高阻尼橡胶支座既可以保持叠层橡胶支座所具有的良好的力学性能，同时具有较高的阻尼值．在地震中可以有效地吸收地震能量，减小地震响应【4‘51。高阻尼橡胶支座在国内外已经开始使用，而且接受了实际地震的考验。国内相关的研究也比较多。其中：庄学真等[61对高阻尼橡胶支座的力学性能进行了系统的试验研究．研究了该支座的竖向刚度、水平刚度、阻尼比及剪切刚度等：薛晓锋等[71运用地震动力分析程序计算了高阻尼橡胶应用在桥梁上的减震效果；袁涌等【81对新型高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及隔震效果进行了试验研究：资道铭等【9】对新型高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及隔震效果进行了分析研究。笔者对板式橡胶支座、高阻尼橡胶支座及高阻尼橡胶支座与四氟滑板橡胶支座组合下桥梁抗震性能的对比进行了研究，研究结果可为类似工程提供参考。48辛荭故术2016No．5(Sep．)V01．341动力分析模型1．1工程概况某高架桥为跨径4x40m的预应力混凝土连续箱梁桥，桥墩为钢筋混凝土双柱式圆形桥墩，抗震设防烈度为8度，地震加速度为0．29，场地类别为II类。桥梁分析三维模型见图l。俐1衔架难恢’锉基于以下3种支座布置方案进行分析比较：工况l：l～5号桥墩全部采用板式橡胶支座。工况2：1～5号桥墩全部采用高阻尼橡胶支座。工况3：1号、5号桥墩采用四氟滑板橡胶支座，2、3、4号桥墩采用高阻尼橡胶支座。1．2计算模型采用有限元分析软件Midascivil建立各工况下的 有限元模型，主梁和桥墩采用弹性梁单元模拟。不考虑桩一土相互作用，墩底固结。板式橡胶支座采用弹性连接模拟，高阻尼橡胶支座采用一般连接模拟．其中高阻尼橡胶支座等效双线性恢复力模型见图2。各工况下的支座型号及参数见表1。1．3地震动输入地震动输入采用3条桥址场地处75a超越概率为2．5％的人工地震加速度时程曲线，地震反应的分析结f，(阻尼力)缔桥梁工程器BridgeEngineedngk|、Lxy|x／-／(蝴图2高阻尼橡胶支座等效双线性恢复力模型表1支座型号及参数表mm果取3组中的最大值，其中1条典型的地震加速度时程曲线见图3。0．69049墨O．29藉O．Og篓-029一0．49一0．692结构响应分析通过对桥梁在E2地震作用下的抗震性能进行计算，就桥墩受力、梁端位移和支座变形进行对比分析并总结如下。2．1E2地震作用下内力对比分析E2地震作用下桥墩底部内力最大响应对比见图4、5。从图4可以看出，墩底剪力在l、5号桥墩处工况2、3比工况l增大了10％，边墩受力有所增加。有效分担了上部结构产生的地震力；墩底剪力在2、3、4号桥墩处工况2比工况1减少了30％，有效减小了桥墩的受力，使各桥墩受力更加合理。从图5可以看出．墩底弯矩工况2、3明显小于工况1，约减少30％，减隔震效Z芒R京翟蟠30000L27000I-124000}兰21000l怎敷暂世磐果明显。2．2E2地震作用下位移对比分析E2地震作用下梁端及支座处位移响应见图6、7。从图6可以看出，顺桥向梁端位移工况2比工况l减少了20％。从图7可以看出，2号墩工况2支座位2016年M5期(9一)第34拳．事荭教客49 器桥梁工程BddgeEngineering司6梁端位移响应移比工况1增加了30％，工况3支座位移比工况2增加了38％；1、5号墩工况3支座位移明显高于工况l、工况2。也就是说，高阻尼橡胶支座通过大位移剪切变形及滞回耗能吸收地震能量．有效减小了结构产生的地震作用力。3结论笔者结合某4跨连续梁桥，采用非线性时程分析方法．对比分析了高烈度区板式橡胶支座和高阻尼橡胶支座的抗震性能．主要结论如下：1)E2地震作用下，高阻尼橡胶支座的整体抗震效果要明显优于板式橡胶支座，而且上部结构产生的地震力在桥墩上近似于平均分配．合理利用了各个桥墩的抗震能力，达到了较好的隔震效果。2)E2地震作用下。板式橡胶支座出现位移超限且梁端位移较大，无法满足抗震要求，因此在高烈度区，不宜采用板式橡胶支座。3)高阻尼橡胶支座结合四氟滑板橡胶支座相比于全部采用高阻尼橡胶支座桥墩受力差不多，但支座、梁端位移会有所增加。4)在地震高烈度区连续梁桥抗震设计中，推荐采用高阻尼橡胶支座。潮参考文献：[1]范立础，王志强．桥梁减隔震设计【M】．北京：人民交通出版社．2001：5-10．【2】郭磊，李建中，范立础．大跨度连续梁桥减隔震设计研究【J]．土木工程学报，2006，39(3)：8l一85．【3】庄军生．桥梁支座【M】．北京：中国铁道出版社，2000：l—11．『41中交第一公路勘察设计院有限公司．公路桥梁高阻尼隔震橡胶支座：J聊842—2012[$1．北京：人民交通出版社，2012．【5】王瑞龙，李建中，庄鑫，等．非规则连续梁桥减隔震支座的合理布置【J】．世界地震工程，2015，3l(1)：198—203．[6]庄学真，沈朝勇，金建敏．桥梁高阻尼橡胶支座力学性能研究【J]．地震T程与工程振动，2006，26(5)：208—212．【7】薛晓锋，胡兆同，刘健新．高阻尼橡胶耗能性能研究【J]．公路交通科技，2006．23(3)：70—73．[81袁涌，朱昆，熊世树，等．高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及隔震效果研究[J】．工程抗震与加固改造，2008，30(3)：15—20．【91资道铭，袁涌．高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及隔震效果分析研究[J]．华商，2008，30(3)：144—145．收稿日期：2016—03—23作者简介：王敏，男，在读硕士研究生，主要研究方向为桥梁抗震。我国内河最大沉管隧道最后一节沉管系泊成功目前我国内河在建的最大、最长城市道路沉管隧道——南昌红谷隧道，于2016年8月12日在赣江浮运最后一节沉管，提前2个月实现12节沉管预制、浮运的目标。据了解．南昌红谷隧道主线全长约2650m，沉管段长l329m，共12节管段，分2个批次在异地巨型干坞内预制。E11管节作为红谷隧道浮运的最后一节管节，长lllm，宽30m，高8．3m，重达2．5万t，历经5个小时出坞、浮运，于12日12时左右安全浮运至隧址。并完成临时系泊。中国中铁隧道集团项目部负责人介绍，近2个月，南昌地区普降暴雨，赣江水位最高达20．3m，同时受长江干流影响，目前正处于退水期．赣江水流速度0．4m／s左右，赣江水位17m左右，正好满足浮运水文条件，施工单位抢抓浮运窗口期，提前启动最后一节E1l管段的浮运。据负责人介绍，施工单位顺利完成了浮运等施工，隧道主体预计今年11月份实现贯通。50啼荭敏求2016No．5(Sep．)V01．34