减震支座

减震支座（通用3篇）

减震支座 篇1

引言:

随着我国铁路事业的高速度发展, 同样也带来了许多的问题, 例如噪声、振动等一系列环境问题应运而生。对于高速铁路来说, 列车通过时产生的强烈振动, 会直接影响到旅客乘车的舒适性。所以我们需要改变以往的减震系统, 使运行的正常状态下, 梁体传来纵向反力及梁端转角位移由支座实现。这样的系统正式投入市场中可以在自然灾害发生后, 梁体地震水平会通过系统结构传递到桥墩, 起到良好的减震效果。

1.我国高速铁路桥梁支座较为普遍系统的概况

我国高速铁路桥梁一般采用的都是静定的结构, 因为其设计较为简单。但是在实践的应用中发现, 这种系统中的支座系统由于与道床、钢轨的相互作用玄乎影响, 构造变得越来越复杂。我国的设计标准也随之改变, 坐了一些特殊的要求。总体来看, 高速铁路前两可能采用的支座方案和类型, 我们在进行应用的时候也应该根据不同的系统进行不同的操作。放眼国际, 我国内陆与台湾地区、日本等亚洲国家都采用的是简支梁系统, 而欧洲的一些发达国家, 例如西班牙、法国等地区都采用的时候连续梁的结构。因为欧洲国家认为静定结构的桥梁太过于简单, 但是由于上部结构一方面与道床、轨道、列车相互作用, 另外一方面与结构支座系统一种复杂的行为相互作用, 这样会影响到非线性, 使高速铁路桥梁成为一个特殊的体系。

静定结构是根据地形的变化而变化的。例如:当铁路线路经过平坦地区时采用25-35m的简支梁跨越道路和小河流, 此时桥梁结构由单箱或双箱预应力弄凝土梁构成。高速铁路跨越深谷时, 采用跨度为15-25m的钢筋混凝土拱桥。若需要穿越较大较为重要的河流时, 这样就应该尽可能减少引桥的需要。

2.国家铁路桥梁支座设计的要求

在国际上对铁路桥梁设计有着严密的要求, 欧洲规范EN1337-1 指出:结构的支座系统是需要结构装置和支座共同的组合, 这个组合的意义便是提供给系统必需的能力和传递力。国家对铁路桥梁支座的设计也进行了严格的要求和规定。

2.1 由于需要将水平力传递到原来的基础上, 还需考虑到地震等因素, 所以对制动力或者牵引力的要求比较高, 避免其荷载过高。

2.2 静定系统是连续钢轨与结构的相互作用, 产生了纵向荷载的传递。最大程度上避免钢轨轴向效应导致的屈曲和错位, 支座系统要能以最小的可能变形传递纵向荷载, 于是不能只用橡胶材质的支座。

2.3 若发生地震, 桥墩的侧向移位可能异相, 桥跨可能绕着纵轴扭转。因此国家对支座系统的变形能力有着较高的要求。

3.高速铁路桥梁支座在应用过程中遇到的问题

高速铁路桥梁支座是否能够得到好的认证, 那么在地震等天灾来的时候, 便是检验的一个重要的时刻。2008 年5 月12 日我国四川省汶川发生了较大规模的地震。这是我们30 多年来最大的一次自然灾害。在地震发生后的救灾过程中, 灾区的道路能够抢通就能够挽救更多人的生命。铁路设计基础部门经受了地震的考验。主要体现在一下两个方面。

3.1 支座螺栓被扭断、拔出, 支座装置破坏失去该有的功能, 上下盘错位等。

3.2 桥墩本身出现贯通的裂缝, 局部出现崩裂等情况。

因此传统的高度铁路桥梁抗震的设计有着许多严重的弊端, 应当引进先进的减震设计, 研究适合高度铁路减震的措施, 增强高度铁路抗灾能力有着非常大的意义。

4.高速铁路桥梁支座抗震原理与设计理念

我国目前处于高度铁路建设大发展的时期, 为了充分的贯彻国家的基本国策, 加快铁路建设的速度来适应我家发展的需要。

减震设计方法大致可以分为减隔震技术和延性抗震设计。所谓减隔震技术, 这种技术主要是通过采用减震装置最大程度上把上部结构和可能引起破坏的地面分离开, 大大减小了地面对上部结构的力量。所谓延性抗震设计便是通过系统结构的延性来提高桥梁支座本身的抗震能力。以上的两种方法在地震比较频繁的日本均得到了认证。把理论引进我国后, 铁路的延性设计方法得到了因地制宜的改革。利用桥墩本身出现塑性改变后, 来减小地震的能量。但是在这样的操作就形成了一个不太稳定的结构。因此, 必须采用有限延性的概念严格控制塑性变形。

传统桥梁设计仅仅起到自然灾害中防止落梁的作用, 如果把结构形式和构造加以改变, 由承受剪力改变为承受弯矩, 就能合理地利用其塑性变形性能, 时限减震耗能的目的, 不仅是本身结构和功能的改进, 更重要的是设计思想和设计方法的改变。根据高速铁路桥梁支座功能分离的理念, 把原来已经固定的支座改为可以活动的支座, 而原有活动的支座不变, 在箱梁两边与桥墩之间各项设置两根减震材料, 箱梁变为纵横向都变成弹性约束的状态。梁体传来的纵向反力及梁端的转角则有桥梁支座系统来时限, 梁体的横向反力及水平位移用减震材料来实现。

5.高速铁路桥梁支座减震效果测试

5.1 减震效果测试目标

通过试验, 现有桥梁橡胶支座的减震效果的系统测试, 来检验列车通过时产生的振动是够在一定的范围之中。与此同时采集分析数据, 来时限与研发出来新型的减震系统进行比较最终对系统进行改善。

5.2 减震效果测试的方法

在现实的操作中一般采用以下两种方法来进行高速铁路桥梁支座的测试:

(1) 测量模拟桥墩在无橡胶支座与安装橡胶支座两种情况下受到冲击载荷后产生的应变, 计算精确度, 进而比较出橡胶支座的减震效果。一般情况下也被称为“冲击应变法”。

(2) 通过落锤脉冲, 在水泥地面上距离震源不同的距离处布置加速度传感器, 比较测量出有无橡胶支座情况下的减震效果, 一般情况下被称为“冲击振动法”。

5.3 以上的两种测试方法几乎都能指向一个相似的结果:高速铁路桥梁的橡胶支座有一定的减震效果, 冲击载荷能量的逐渐增加, 减震总体程度也随着能量的增大而呈现一冲变化的趋势。但是测试中也会得到一些负面的效果。这种橡胶支座的减震效果是有限的, 当然这是不可避免的, 可能是与橡胶支座所需要的抗压强度和支座的抗压度有关。为了满足更多的要求, 在一定程度上影响了桥梁支座的减震效果。在以后高速铁路研发的过程中, 橡胶支座必然也是桥梁支座中的主要材料, 若想提高减震效果, 就应该在更多的综合因素上多加考虑研发。

6.结语:

高速铁路桥梁的静力构造比较简单, 由于道床和钢轨之间的相互作用, 使得我们需要考虑更多的因素。通过本文的研究, 探讨了高速铁路桥梁基于摩擦支座, 减、隔等设计原则, 采取了非线性分析方法研究了高速铁路多简支梁桥的膜材隔震效果。分析考虑了桥墩、地震强度等多方面因素的影响。在设计的过程中需要考虑除了一般支座的基本结构外, 还需要设置一些附加的部件来适应桥梁支座的特殊要求, 最后要保证支座的整体优越性能, 从设计、制造到安装的质量都应该得到保障, 同时还需要方面安装和维护。

摘要：高速铁路桥梁一般都会采用静定结构, 设计比较简单, 但是系统中的支座系统是由于与道床、钢轨之间的相互作用, 构造比较复杂。根据高速铁路支座系统的要求, 本文从我国铁路桥梁的基本概况和国家桥梁设计基本要求入手, 分析近些年自然灾害发生时铁路桥梁的情况及遇到的问题, 进行支座减震系统的设计和测试, 得出恰当的结论。

关键词：桥梁支座,减震系统,高速铁路

参考文献

[1]高速铁路桥梁支座系统_冯亚成-《世界桥梁》–2011

[2]高速铁路桥梁基于摩擦摆支座的减震研究_夏修身, 赵会东, 欧阳辉来-《工程抗震与加固改造》–2014

[3]新建道路下穿运营高速铁路桥梁的设计方案_张俭-《中外公路》-2014

减震支座 篇2

减震支座, 又称为隔震或免震支座, 是由隔离体和阻尼器所构成的减震装置。隔离体用来提供对桥梁结构的柔性支承, 而阻尼器则在抵抗结构水平力、阻止桥梁产生过大变位的同时吸收耗散振动能量, 两者可以是一个整体, 也可以在结构上是分离的。各种减震支座的功能和作用是相似的, 即在竖直方向可承受桥梁结构的恒载和活载, 在水平方向则具有较好的柔性, 以满足较大变位的要求, 使桥梁结构的振动长周期化;同时, 利用滞回阻尼或粘性阻尼等吸收耗散振动能量, 提高桥梁结构的阻尼, 从而达到减小地震作用的目的。

二、铅芯橡胶支座的构造和工作原理

1. 铅芯橡胶支座的构造

铅芯橡胶支座通常采用剪切弹模G=0.8-1.2MPa的天然橡胶或氯丁橡胶和纯度为99.90%以上的铅制作。板式橡胶支座由多层薄板橡胶与薄钢板叠合而成, 具有非常大的竖向刚度, 足以支撑上部结构荷载;在水平刚度方面薄钢板不影响橡胶板的水平变形, 因而保持了橡胶固有的柔韧性, 为支座提供了水平向柔性和恢复力的功能, 从而达到延长结构周期的目的。板式橡胶支座由于其滞回曲线近似于直线, 几乎没有耗能特性, 铅芯橡胶支座的耗能作用则主要体现在铅的参与。铅作为一种晶体金属, 同其它晶体金属一样, 在一定的温度下, 变形后的铅可以再结晶。铅再结晶的动力是受挤压后的晶粒所储存的变形能, 这样就实现了耗能的功能。选用铅作为插入材料的原因, 其一是由于铅的再结晶温度低于室温 (200℃) , 所以室温时或超过室温时铅的恢复、再结晶和结晶生长的过程是同时出现的。实际上, 铅是仅有的一种在室温下作塑性循环时不会发生累计疲劳现象的普通金属。其二是由于铅在较小的应力 (约10MPa) 时剪切屈服, 且其行为与弹塑性固体近似。

铅芯橡胶支座是在板式橡胶支座的基础上, 在支座中间加入铅芯以改善支座阻尼性能的一种减震支座。铅芯橡胶支座构造比较简单, 可以单独作为桥梁支座使用, 因此在新西兰、美国和日本被广泛地用于桥梁的减震。

2. 橡胶支座的工作原理

普通板式橡胶支座力学性质表现为线弹性, 其主要缺点是阻尼小, 在较小水平力作用下 (如制动力) 支座变位也可能很大。在普通板式橡胶支座中加入铅芯之后, 铅芯不仅提供了静力荷载作用下所必须的刚度, 而且提供了地震荷载作用下所必须的屈服强度, 即在较小水平力作用下, 铅芯橡胶支座因具有较大的刚度而变形很小, 在大的地震荷载作用下, 铅芯橡胶支座因铅芯屈服产生滞后的塑性变形而消耗振动能量, 并通过橡胶提供恢复力, 因此铅芯橡胶支座既是隔震系统又是阻尼器。

普通板式橡胶支座和铅芯橡胶支座在交变荷载作用下的滞回曲线如图所示, 由图可以看出, 普通板式橡胶支座的滞回曲线所包围的面积远远小于铅芯橡胶支座的滞回曲线所包围的面积, 即铅芯橡胶支座吸收耗散振动能量的能力远远大于普通板式橡胶支座;而且, 铅芯橡胶支座加载时消耗于铅芯的变形功大于卸载时铅芯放出的变形功, 因而有一部分变形功被铅芯所吸收, 然后又转化为热能耗散到大气中, 从而达到吸收耗散振动能量的目的。

金属铅具有良好的力学性能, 能与普通板式橡胶支座很好地结合, 且具有较低的屈服剪切强度 (约10MPa) 和足够高的初始剪切强度 (约130MPa) , 经过冷变形后, 可在常温 (15℃) 下再结晶, 性能为理想弹塑性体且对于塑性循环有很好的耐疲劳性能。

三、铅芯橡胶支座的力学性能

3.1铅芯橡胶支座的静力特性

桥梁是露天结构物, 采用的铅芯橡胶支座在材料、功能上应能够长期稳定, 因此铅芯橡胶支座应具有以下静力特性:

3.1.1耐久性

用于公路桥梁上的铅芯橡胶支座在风、雨、温度和太阳光的长期影响下, 并在遭遇地震时应能保持稳定的功能。因此, 制造支座所选用的材料及支座结构均应有较好的耐久性, 且维修养护方便。

3.1.2竖向承载能力

铅芯橡胶支座承受荷载的能力应根据《公路桥梁板式橡胶支座》 (JT/T4—93) 中的规定选取。支座在设计时应避免上部结构传递的荷载在支座中产生过度的局部剪切应变, 即支座与桥梁上下部结构要接触紧密、平整且受力均匀。

3.1.3徐变压缩量

铅芯橡胶支座将受到上部结构恒载的持久作用, 橡胶隔离体在长期荷载作用下会产生徐变变形, 从而使上部结构下沉造成路面不平。对于上述现象在减震设计中应加以考虑, 原则上铅芯橡胶支座在竖向荷载作用下的徐变压缩量应为橡胶厚度的5%以下。

3.1.4温度稳定性

当温度在一定范围变化时, 铅芯橡胶支座的等价刚度应保持稳定。如果铅芯橡胶支座的等价刚度随温度变化而发生大的改变, 则桥梁的固有周期将发生变化, 这样就可能达不到设计预想的减震效果。因此, 规定在‐10℃至﹢40℃的温度范围内, 支座等价刚度的比值 (温度变化前后等价刚度之比) 应小于1.3;同时, 桥梁的固有周期的变化应在15%以下。

3.1.5平时水平荷载抵抗能力

铅芯橡胶支座不仅受到地震作用, 而且还受到风、制动力等水平力的作用, 如果由风、制动力等水平力作用使桥梁产生较大的水平位移, 则将降低桥梁的使用功能, 并造成不安全感。因此, 支座对于这种不利的水平变位必须有充分的抵抗能力, 即铅芯橡胶支座的屈服荷载应由设计来确定, 使其大于作用于上部结构的风、制动力 (除地震力作用) 等水平力之和, 而当地震发生时又可产生大的变位。

3.2铅芯橡胶支座的动力特性

桥梁上使用的铅芯橡胶支座在地震发生时将受到地震力的往复作用, 因此, 支座在地震产生的反复荷载作用下应具有以下动力特性。

3.2.1减震耗能特性

普通橡胶支座的剪切性能近似为线弹性, 耗能减震效果不明显。铅芯橡胶支座的滞回曲线所包围的面积比普通支座的要大得多, 而且随着铅芯直径和个数的增加, 以及支座变形量的逐步加大, 滞回面积都将逐步增加。由此可见通过调节铅芯的尺寸或截面积、支座的变形量或高度均影响到这种吸收耗散能量的功能, 故铅芯橡胶支座的设计有较大的灵活性。

3.2.2合适的刚度和阻尼

一般来说, 减震支座是通过结构的长周期化和提供阻尼吸能来减小地震力的, 所以正确地确定铅芯橡胶支座的刚度及阻尼常数是很重要的。

铅芯橡胶支座的等价刚度和等价阻尼常数的平均值与设计值的差应在±10%的范围内。这是由于最终的减震效果是由铅芯橡胶支座的等价刚度和等价阻尼常数决定的。当铅芯橡胶支座的等价刚度和等价阻尼常数的平均值与设计值的差控制在±10%以内时, 桥梁上部结构的加速度、变位等的变化幅度在使用中不会产生问题。

3.2.3滞回性能的稳定性

因为地震时产生的水平振动将反复许多次, 震后往往还有余震, 因此要求铅芯橡胶支座具有稳定的滞回性能, 在水平荷载反复作用下, 其等价刚度和等价阻尼常数基本保持常量, 从而满足地震期间水平荷载反复作用的要求。在平常的荷载变动和温度变化等影响下, 也应具有稳定性。

3.2.4承受大震作用的能力

由于在一次大地震中主要振动的反复次数可以认为是30次, 考虑一定的富余量, 铅芯橡胶支座在50次连续的正负反复荷载作用, 剪切变位为有效设计变位Beμ的情况下, 性能必须稳定, 支座不得损坏。

3.2.5正的切线刚度

铅芯橡胶支座应具有正的切线刚度。即使在大的地震发生时, 支座的响应进入了非线性区域而产生了大的变位也要求铅芯橡胶支座具有正的切线刚度。

3.2.6复位能力

为避免地震发生后铅芯橡胶支座不能恢复变形而对桥梁上车辆行驶产生影响和在遭遇下次地震时不能正常发挥功能, 要求支座具有向原来位置复位的能力。

3.2.7容许最大变形量

铅芯橡胶支座容许最大变形量是指支座在一定的垂直竖向荷载作用下, 施加水平荷载, 发生剪切变形时保持正常工作, 不出现不稳定现象的最大变形量, 它不仅与支座的强度和刚度有关, 而且与其稳定性有关。

3.2.8加载方向变化的影响

改变水平加载方向对铅芯橡胶支座的滞回特性几乎没有影响, 其滞回曲线的形状及面积基本相同, 说明铅芯橡胶支座对沿桥轴向和横桥向的地震均有减震作用。

减震支座 篇3

1工程概况

1.1桥梁有限元模型

本文以某城市高架桥中一座连续梁桥为背景建立SAP2000有限元分析模型, 全桥跨径布置为4×30 m, 墩高约8 m。上部主梁为等截面单箱多室混凝土箱梁, 桥面宽32 m。下部为花瓶式桥墩, 基础均采用桩基础形式, 承台下设5根直径为1.2 m钻孔灌注嵌岩桩, 承台厚度为3 m。在各墩顶 (从左至右) 布置的支座竖向承载力依次为8 MN、15 MN、15 MN、15 MN、8 MN。

SAP2000动力分析模型采用三维空间有限元分析模型。其中, 主梁和桥墩用梁单元模拟 (假定桥墩不发生塑性变形) , 桩基础采用等效的土弹簧单元模拟桩-土的相互作用, 盆式橡胶支座采用Plastic-Wen连接单元模拟, 拉索减震支座根据其设计原理采用Plastic-Wen连接单元与Multi-linear连接单元组合模拟[2], 有限元分析模型见图1。

1.2地震动输入

将近断层区域内的地震动表征为近断层地震动, 与之区分的是远场地震动, 而对于在近断层区域内不同震源机制如方向性效应或滑冲效应产生的脉冲对结构存在重要影响, 因此近断层地震动又区分为有、无脉冲地震动。本文采用文献[3]给出的80条具有近断层脉冲效应的地震动记录。地震动记录选择的范围覆盖加速度峰值、脉冲持时、频率内容和断层距。为进一步比较近断层地震动有、无脉冲对结构的影响, 以及近断层与远场地震动对结构的影响差异, 同时选取20条近断层非脉冲型地震动及20条远场地震动。

1.3分析工况

本文主要分析近断层地震的方向性效应脉冲、滑冲效应脉冲对普通非减震连续梁桥及采用拉索减震支座减震的连续梁桥地震响应的影响, 作为对比, 同时分析近断层非脉冲地震动及远场地震动对桥梁结构的影响。对于普通非减震连续梁桥, 按照常规做法布置盆式橡胶支座, P2墩放置盆式固定支座, 其余墩上放置盆式滑动支座, 在强震作用下P2墩固定约束不释放。拉索支座减震桥梁支座具体布置形式见图2, P2墩放置固定型拉索减震支座, 其余墩上放置滑动型拉索减震支座, 在强震作用下P2墩固定支座的抗剪销剪断。在下文的非线性时程分析中, 除特别注明外, 支座摩擦因数均取0.02;15 MN支座拉索刚度取5.82×105kN/m, 过渡墩8 MN支座拉索刚度取3.10×105kN/m;拉索自由程均取0.20 m。

2结果分析

对不同地震动作用下桥梁结构地震响应分析, 进行非减震桥梁结构及拉索支座减震桥梁结构在顺桥向的非线性时程分析, 阻尼比5%, 地震波输入方式为水平向。在连续梁桥的抗震设计中, 最关心地震响应是桥梁墩底剪力、墩底弯矩、主梁加速度、主梁位移和支座位移等, 为方便比较减震与非减震的情况, 取非减震桥梁中放置固定支座的P2墩底截面处的剪力峰值、弯矩峰值, 主梁加速度峰值及主梁位移峰值取自主梁跨中位置, 支座位移峰值取自P2墩位处支座。

2.1近断层有、无脉冲地震作用

对近断层有、无脉冲地震动作用下桥梁结构地震响应分析, 无脉冲地震动取文献[5]中的20条近断层无脉冲地震波, 脉冲型地震动取文献[5]中的80条脉冲型地震波。非减震桥梁及拉索支座减震桥梁响应的峰值取平均值后列于表1中, 表中一并给出减震与非减震桥梁响应的比值及近断层无脉冲与脉冲型作用下桥梁响应的比值。图3给出近断层脉冲地震动Imperial Valley ECA#10作用下结构响应时程。图4给出近断层非脉冲地震动Loma Prieta GA#7作用下结构响应时程。

由表1和图3、图4可见, 对于非减震桥梁结构, 与近断层无脉冲地震动作用相比, 近断层脉冲型地震动作用下结构地震响应明显不同。近断层脉冲地震动作用下非减震结构的墩底剪力和墩底弯矩平均值均大于近断层无脉冲地震动作用下结构响应值, 分别是1.09和1.09倍;无脉冲地震动作用下的主梁加速度大于有脉冲下的值, 而主梁位移值则是脉冲型地震动作用下略大于无脉冲地震动作用下值。对于拉索支座减震桥梁结构, 近断层脉冲地震动作用下与无脉冲地震动作用下结构响应的比值要远大于非减震桥梁的比值, 墩底剪力、弯矩、主梁加速度、主梁位移、支座位移分别达到2.54、3.01、1.10、1.46和1.23倍, 说明与近断层非脉冲地震动相比较, 脉冲型地震动对拉索支座减震桥梁结构的抗震性能影响更大。

对于近断层无脉冲地震动作用下, 与非减震桥梁相比, 拉索支座减震桥梁的墩底剪力、墩底弯矩均显著减小, 其平均值分别是非减震桥梁地震响应的0.13、0.11倍, 非减震桥梁的墩底弯矩达到69 670 kN·m, 远超P2墩底截面处的极限弯矩值 (28 195 kN·m) , 表明此时非减震桥梁结构的P2墩底已经发生破坏;拉索支座减震桥梁的墩底弯矩分别为7 517 kN·m, 说明P2墩墩身弯曲强度仍能满足预期的抗震要求, 具有较高的安全储备;主梁加速度、位移值分别是非减震桥梁的0.88倍, 说明其减震效果良好。

对于近断层脉冲地震动作用下, 与非减震桥梁相比, 拉索支座减震桥梁的墩底剪力、墩底弯矩亦明显减小, 其平均值分别是非减震桥梁地震响应的0.30、0.30倍, 非减震桥梁的墩底弯矩达到75 610 kN·m, 表明此时非减震桥梁结构的P2墩底也已经发生破坏;拉索支座减震桥梁的墩底弯矩分别为22 600 kN·m, 说明P2墩墩身弯曲强度仍能满足预期的抗震要求, 并具有一定的安全储备;但是主梁加速度、位移值分别是非减震桥梁的1.26和1.18倍, 说明位移值较非减震时要大一些, 整体来看, 其仍具有较好的减震效果。

2.2近断层、远场地震作用

对近断层、远场地震动作用下桥梁结构地震响应分析, 远场地震动取文献[3]中的20条远场地震波, 近断层地震动取文献[3]中的100条近断层地震波, 非减震桥梁及拉索支座减震桥梁响应的峰值取平均值后列于表2中, 表中一并给出减震与非减震桥梁响应的比值及近断层、远场地震动作用下桥梁响应的比值。图5给出远场地震动Chi-Chi CHY075作用下结构响应时程。

由表2、图5可见, 对于非减震桥梁结构, 与远场地震动作用相比, 近断层地震动作用下结构地震响应明显较大。近断层地震动作用下非减震结构的墩底剪力、墩底弯矩、主梁加速度和主梁位移平均值均大于远场地震动作用下结构响应值, 分别是1.49、1.56、1.22和1.49倍。对于拉索支座减震桥梁结构, 近断层地震动作用下与远场地震动作用下结构响应的比值要远大于非减震桥梁的比值, 墩底剪力、弯矩、主梁加速度、主梁位移、支座位移分别达到2.11、2.33、1.36、1.64和1.48倍, 总的来说, 与远场地震动相比较, 近断层地震动对拉索支座减震桥梁结构的抗震性能影响更大。

对于远场地震动作用下, 与非减震桥梁相比, 拉索支座减震桥梁的墩底剪力、墩底弯矩更进一步减小, 其平均值分别是非减震桥梁地震响应的0.15、0.13倍, 非减震桥梁结构的P2墩底发生破坏, 而拉索支座减震桥梁的P2墩墩身弯曲强度仍具有较高的安全储备;主梁加速度、位移值分别是非减震桥梁的0.93和0.95倍, 说明位移值与非减震时相差不大。

整体来看, 拉索减震支座在远场地震动作用下的减震率要大于近断层地震动作用。这也从另一个方面反映近断层地震动对桥梁结构造成的破坏明显大于一般远场地震动, 在近断层地区进行结构设计时应当加以重视。

3结语

本文以某高架桥梁为工程背景建立四跨连续梁桥的非减震结构模型和拉索减震支座减震结构模型, 探讨近断层地震动对桥梁结构的地震响应影响, 得到以下结论:对于近断层脉冲型地震动作用下, 拉索支座减震桥梁的地震响应墩底剪力约为非减震桥梁的30%;近断层无脉冲地震动作用下, 减震桥梁的地震响应墩底剪力约为非减震桥梁的13%;一般远场地震动作用下, 减震桥梁的地震响应墩底剪力约为非减震桥梁的15%。脉冲型地震动作用下, 主梁位移较非减震桥梁增加30%左右;结果表明, 无论是近断层脉冲型地震动、还是非脉冲地震动或一般远场地震动作用下, 拉索减震支座均能起到很好的减震作用, 保证结构的抗震安全性, 具有广泛的适用性。

参考文献

[1]袁万城, 曹新建, 荣肇骏.拉索减震支座的开发与试验研究[J].哈尔滨工程大学学报, 2010, 31 (12) :1593-1600.

[2]袁万城, 王斌斌.拉索减震支座的抗震性能分析[J].同济大学学报:自然科学版, 2011, 39 (8) :1126-1131.