鉛芯橡膠支座在簡支梁橋減隔震技術(shù)中的應(yīng)用研究

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1、2014年6月第6期城市道橋與防洪成果應(yīng)用303鉛芯橡膠支座在簡支梁橋減隔震技術(shù)中的應(yīng)用研究于偉，鮑宏波(無錫市政設(shè)計研究院有限公司，江蘇無錫214072)摘要：介紹了橋梁減隔震技術(shù)的概念，同時采用Midascivil有限元程序，對采用鉛芯橡膠支座作為減隔震裝置的橋梁結(jié)構(gòu)進行了非線性動力分析，并與板式橡膠支座進行了比較。分析結(jié)果表明：采用鉛芯橡膠支座隔震后，該橋橋墩的位移和內(nèi)力得到了有效的減小，取得了良好的隔震效果。關(guān)鍵詞：簡支梁橋；減隔震；鉛芯橡膠支座；有限元法；時程分析中圖分類號：u443．361文獻標識碼：A文章編號：1009—7716(2014)06—0303—040

2、引言保減隔震技術(shù)是指通過采用減隔震裝置來延長橋梁結(jié)構(gòu)的自振周期，額外消耗地震能量，減少橋墩頂部的地震位移反應(yīng)，同時減小了上部結(jié)構(gòu)連接的加速度反應(yīng)，以保證橋梁的安全。其本質(zhì)就是內(nèi)部將結(jié)構(gòu)與可能引起破壞的地面運動盡可能分離開來。與普通的抗震理論不同，普通的抗震理論是圖1鉛芯橡膠支座通過結(jié)構(gòu)、構(gòu)件自身具有的強度來抗震，而減震則是采用動態(tài)的抵抗方法，采用隔震裝置，使地2鉛芯橡膠支座的非線性分析模型面運動的地震能量輸入減小，從而有效地降低橋根據(jù)設(shè)計中采用的分析方法的不同，鉛芯橡梁結(jié)構(gòu)的地震力l】．。膠支座的分析模型可分為兩大類，即等效線性化1鉛芯橡膠支座模型和非線性分析模型]。等效線性

3、化模型就是將實際非線性模型用一個近似的線性模型來描鉛芯橡膠支座是目前橋梁隔震設(shè)計中應(yīng)用最述，進而可以利用線性模型的特性用于結(jié)構(gòu)的響廣的一種減、隔震裝置_3]。它是在普通板式橡膠應(yīng)分析，它主要用于彈性反應(yīng)譜分析方法中。非支座的中部或中心周圍部位豎直壓入一個或幾個線性分析模型主要用于非線性靜力分析或非線性純度為99．9％以上的鉛芯制成的。其吸收耗散振動力時程分析中，兩種分析模型中涉及的設(shè)計參動能量的功能是通過鉛芯的剪切變形來實現(xiàn)的。數(shù)均是通過實驗研究來建立的。本文采用非線性使用金屬鉛的原因是，鉛是一種理想的彈塑性分析模型。體，且對塑性循環(huán)具有很好的耐疲勞性能；同對于鉛芯橡膠支座的

4、非線性分析模型，日時，鉛芯的存在又增加了支座的早期剛度，對常本、新西蘭規(guī)范均建議采用雙線性模型，但具體態(tài)使用(如風荷和制動力)有利。鉛芯橡膠支座具的參數(shù)卻不同。有構(gòu)造簡單、加工制造容易、安裝方便，設(shè)計阻(1)日本橋梁免震設(shè)計條例『8]給出根據(jù)試驗結(jié)尼(調(diào)節(jié)鉛芯的尺寸)有較大靈活性等優(yōu)點l4l，因果建立的公式為：此鉛芯橡膠支座自20世紀60年代末被發(fā)明以來，=6．5d(1)在工程實際中就得到了廣泛應(yīng)用，剖面圖如圖1所示kd=一F~-Qd——(2)Fr=ARGy+g(3)收稿日期：2014—01—2O作者簡介：于偉(1983一)，男，河南鶴壁人，工程師，從事橋梁Qe=Apqo(4

5、)設(shè)計工作。304成果應(yīng)用城市道橋與防洪2014年6月第6期f-2．83．63'+183．8y+85(0≤≤0．5)行的特性，將支座的滯回曲線簡化為雙線性曲線g={28．3y2m128．1y+163(0．5≤≤2．0)(5)(如圖4)，從而建立起鉛芯橡膠支座滯回曲線的l20(20≤y≤2．5)等價雙線性化模型。式中：A為橡膠支座面積(支座截面積減去鉛芯截4O0鉛銷支座面積)；A為鉛芯截面積；G為橡膠剪切模量；Q2oo為支座特征強度；／Z為有效設(shè)計位移；k為初始彈Z／妄0性剛度；qo=85(kgf／cm2)，對應(yīng)于剪應(yīng)變y=0時鉛芯京綏的剪應(yīng)力；q是鉛芯中產(chǎn)生的剪應(yīng)力，其值隨支

6、座一200r廣磐通支座．-剪應(yīng)變而變化。-400804004080(2)新西蘭MWDCDP818／A(1981)【給出鉛芯變位／rnm圖3滯回曲線橡膠支座的非線性分析模型公式為：何(1+)(6)A^kr=k()(7)Ag=6．5d(8)U}U變、．屈服強度為：．ry=7．06×10-3／)(9)圖4滯回曲線的等價雙線性化曲線式中：A為鉛芯截面積；A，為支座扣除鉛芯的面圖4中，Q為鉛芯橡膠支座的屈服強度；K為積；A為支座面積；D為鉛芯直徑；ks=?！襯屈服前剛度；K為屈服后剛度；K為等效剛度。其雙線性模型的3個參數(shù)、k、Q(或)中，3鉛芯橡膠支座的減隔震性能分析ke,．k不隨

7、支座剪應(yīng)變變化而變化，但其特征強度Q不隨剪應(yīng)變而變化，只與鉛芯的性狀有關(guān)。新本文以某大橋的一聯(lián)引橋為例，采用非線性西蘭MWDCDP818／A給出的雙線性分析模型認為其動力時程分析，詳細分析了鉛芯橡膠支座在該橋3個參數(shù)與支座剪應(yīng)變無關(guān)，是常數(shù)，前者有時中的減隔震性能，并得出了相應(yīng)的結(jié)論。本文所稱為修正雙線性模型，后者為雙線性模型。用的鉛芯橡膠支座類型與規(guī)格尺寸及參數(shù)均來自鉛芯橡膠隔震支座由于同時具有彈性變形、專業(yè)生產(chǎn)工程橡膠制品的廠家，其參數(shù)均由實驗彈性恢復、承擔豎向荷載和耗能的特性，并具有得出。施工簡便