两种不同铅芯橡胶支座计算模型抗震结果比较

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1、两种不同铅芯橡胶支座计算模型抗震结果比较　　摘要：减隔震技术是一种简便、经济、先进的工程抗震手段。减隔震技术通常是通过选择适当的减隔震装置与设置位置，来达到控制结构内力分布与大小的目的。铅芯橡胶支座具备提供地震下所需的耗能和正常使用荷载下所必须的屈服强度与刚度，因而满足良好隔震系统的要求，是目前国内外桥梁隔震设计中应用最广的一种减隔震装置。本文首先阐述了表示铅芯橡胶支座的等效线性模型和双线性滞回模型；其次以某实际连续梁桥为例，比较了两种铅芯橡胶支座计算模型的连续梁桥的地震响应，最后通过比较得出，双线性

2、滞回模型模拟铅芯橡胶支座力学性能，要优于等效线性模型的结论。关键词：铅芯橡胶支座，等效线性模型，双线性滞回模型，减隔震设计中图分类号：TU352.1+1文献标识码：A1引言7减隔震技术是一种简便、经济、先进的工程抗震手段。减震是利用特制减震构件或装置，使之在强震时率先进入塑性，产生大阻尼，大量消耗进入结构体系的能量；而隔震则是利用隔震体系，设法阻止地震能量进入主体结构。在实践中，常常把这两种体系合二为一。通过选择适当的减隔震装置与设置位置，可以达到控制结构内力分布与大小的目的[1][2]。减隔震技术利

3、用减隔震装置在满足正常使用功能的前提下，延长结构周期，消耗大量地震能量，从而降低结构的地震响应。因此，桥梁的减隔震设计最重要的就是要设计合理、可靠的减隔震装置，并使其在结构抗震中充分发挥作用。目前国内外常用的减隔震装置有分层橡胶支座、铅芯橡胶支座、滑动摩擦型减隔震支座、高阻尼橡胶支座、钢阻尼器和油阻尼器等[2]。其中，铅芯橡胶支座是在分层橡胶支座中部插入铅芯而形成的隔震装置。铅芯具有良好的力学特性，具有较低的屈服剪力[约10Mpa]，具有足够高的初始剪切刚度[G约130Mpa]，具有理想弹塑性性能且对

4、于塑性循环具有很好的耐疲劳性能。因此，由铅芯和分层橡胶支座结合的铅芯橡胶支座能够满足一个良好减隔震装置所应具备的要求：在较低水平力作用下，具有较高的初始刚度，变形很小；在地震作用下，铅芯屈服，刚度降低，延长了结构周期，并消耗地震能量[2][3]。因此，在现阶段土木工程隔震结构中，铅芯橡胶支座得以最广泛的应用。2铅芯橡胶支座两种不同的计算模型7基于铅芯橡胶支座在桥梁结构减隔震设计中的广泛应用，找到可以较好地表示铅芯橡胶支座力学性能的计算模型，对于较准确地计算使用铅芯橡胶支座桥梁的地震响应，促进铅芯橡胶支

5、座在桥梁抗震方面得到更好的应用，使桥梁结构具有更好的抗震性能都具有十分重要的理论和现实意义。目前表示铅芯橡胶支座力学性能的计算模型主要有两个，即等效线性模型和双线性滞回模型（如图1、2）。图1减隔震支座等效线性模型图2减隔震支座双线性滞回模型2.1等效线性模型等效线性模型(如图1)，即使用等效刚度Ke和等效阻尼比ξe两个指标，来衡量减隔震支座的刚度特性和阻尼特性。其计算公式如式(1)[4][5]。（1）其中：ue—有效位移；F(ue)—与有效位移对应的剪力；　　W，ΔW—弹性应变能和一个荷载循环所吸收

6、的能量。2.2双线性滞回模型双线性滞回模型(如图2)，即使用屈服前刚度K1、屈服后刚度K2以及屈服力Fy三个指标，来表示减隔震支座的滞回性能。其计算公式如式(2)[4]。（2）其中：a=π/2ξe，b=Fd/F(u)。73两种不同计算模型的抗震结果比较以某一使用铅芯橡胶支座的连续桥梁为例，分别采用等效线性模型和双线性滞回模型来表示铅芯橡胶支座的滞回性能，进而比较两种模型下桥梁结构的地震响应。3.1工程简介该连续梁桥为一斜拉桥的引桥部分。分为左右两幅桥，两幅引桥均为两联5×30m+5×30m布置，两幅引

7、桥之间相互独立，只在与主桥相接的过渡墩处共用一个盖梁。引桥上部结构为单箱四室预应力混凝土箱梁结构，桥墩采用Y型墩，墩高范围由5m到12m。承台底下为直径1.5m、桩长60米的钻孔灌注桩基础。该连续梁桥设计时采用跨中铅芯橡胶支座+边墩盆式支座的布置形式。3.2地震动输入根据《中国地震动参数区划图GB18306-2001》，该拟建桥地区的抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度为0.10g，根据场地土剪切波速测试，拟建场地类型属三类。根据规范[6]，得到该引桥E1、E2水平设计加速度反应谱如图3所示。（1）

8、E1水平设计加速度反应谱（2）E2水平设计加速度反应谱图3E1、E2水平设计加速度反应谱7由于地震工况较多，因此根据计算得到的加速度反应谱，采用纽约州立大学布法罗分校(theStateUniversityofNewYorkatBuffalo)工程地震实验室(EngineeringSeismologyLaboratory)开发的RSCTH程序，只生成E2地震水平下对应的三条人工地震动加速度时程曲线，进而比较两种不同计算模型的连续梁桥的地震响应。其E2地震水