新型抗震挡的减震作用

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好的减隔震效果.


词 :柔性抗震挡 ; 减震 隔震 ; 碰撞 刚度 ;初始 间隙
文献 标 志 码 :A
中图 分 类 号 :U 4 4 2 . 5
近年 来 , 世 界 范 围 内多 次 强烈 地 震 的震 害 表 明, 因墩 梁相 对位移 过大 而产 生 的墩 梁错 位 , 甚 至 落梁 , 是 地震 中常见 的震 害[ 1 ] . 为 了避 免落 梁等 灾 难 性损坏 的发 生 , 国 内外 通常 的设计 方法 是 , 在 桥
代表 碰撞 刚度 , C 代 表 碰撞 过 程 中的能 量 损失 , 假
初始 间 隙等对结 构 的地 震 响应 影 响 很 大 , 研究 表
明, 碰撞力 随碰撞 刚度 的增 大而 增大 , 随初 始 间隙 的增 大而 减小 ; 相反 , 墩梁 相对 位移 随碰撞 刚度 的
定在 t =0时 刻 发 生碰 撞 , t 。时刻 碰 撞 结 束 , 建 立
第2 5 卷 第5 期
2 0 1 3 年 1 0 月

阳 大 学 学 报
( 自 然 科
学 版 )
Vo 1 . 2 5 , No . 5
Oc t . 2 O 1 3
J o u r n a l o f S h e n y a n g Un i v e r s i t y( Na t u r a 1 S c i e n c e )
F i g . 1 F o r c e - d i s p l a c e me n t c u r v e o f c o l l i s i o n mo d e l
第 5期
王新 山等 :新型 抗震挡 的 减震作 用
4 1 1


圈 2 碰 撞 模 型 F i g . 2 Co l l i s i o n Mo d e l
文 章 编 号 :2 0 9 5 — 5 4 5 6 ( 2 0 1 3 ) 0 5 — 0 4 1 0 - 0 6
新 型 抗 震 挡 的 减 震 作 用
王新 山 ,潘 盛 山
( 大连 理 工 大 学 建 设 工 程 学 部 ,辽 宁 大 连 1 1 6 0 2 3 )

要 :针对 当前抗震挡多为刚性 , 在地震作用下 , 易与上部结 构发 生碰撞而产生脆性破坏这一情况 , 提
构 与抗 震挡 块之 间 的碰 撞是结 构地 震反 应 中的一
个 不 可 忽视 的 因 素[ 5 喵 ] . 当前 的研 究 结 果表 明 , 挡 块 参 与 了整 个桥 梁 的地震 作 用 , 对 桥 梁 整体 抗 震
性 能有 显著 影 响. 刚性 挡 块 与上 部 结 构 之 间 的碰
撞, 不 仅会造 成桥 梁局 部破 坏 , 而 且会使 抗震 挡发 生脆 性 剪切 破 坏 , 失 去 防落 梁 的功 能. 同时 , 剧 烈
够有 效地 限制 墩梁 相对 位移 , 防止 落梁 , 并且 可 以
收稿 日期 :2 0 1 3 — 0 4 —0 7
作 者 简 介 :王 新 山 ( 1 9 8 6 一 ) , 男, 山东 日照 人 , 大连理工大学硕士研究生.
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图 1 碰 撞 模 型 力一 位移 曲线
系统 的运 动方程 如下 .
增大 而减 小 , 随初始 间 隙的增大 而增 大_ 6 ] . 有 关 文
献也 探讨 了减 轻 碰 撞 和 限 制 相 对 位 移 的措 施 及
方法 .
本文 在既 有 的研 究 基 础上 , 提 出一 种 新 型 柔 性减 震 隔震抗 震挡 , 通过 选择合 理 的参数 , 不仅 能
的碰撞 会增 加墩 的 内力 , 增 加桥 墩 的延 性需 求. 另 外, 影 响挡 块碰 撞 作 用力 的 因素很 多 , 碰 撞 刚度 、
梁 体是 刚体 . 横 向挡块 与上部 结构 发生 碰撞 时 , 碰 撞 模 型可 由设置 在横 向挡块 与上 部结构 之 间的连 接器来 定义 . 如图 2 所示 , m 代表 上部结 构质 量 , k
初 始 间隙 , k为碰 撞 刚度 . 一般 情 况 下 , 桥 梁 上 部 结 构 的横 向刚度 远 大 于挡 块 的刚 度 , 因此可 认 为
梁 构造措 施 中设置 防落 梁装置 , 其中, 在 横桥 向采
用 设置 挡块 的抗 震 措 施 _ 2 ] . 国 内对 抗震 挡 块 的设
计, 相 关 规范 仅 把 挡块 作 为一 种 构造 措 施 _ 3 ] , 且 抗 震挡 块多 为 刚性 抗震 挡. 在 地震作 用 下 , 桥梁 结
减震 耗能 , 减小 由于 碰撞而 产生 的结构 内力 .
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1 碰撞模型及理论依 据
碰撞 现象 是一 种 高 度非 线 性 过 程 , 通 常 可 用 接 触单元 进行 模拟 , 其碰撞 过程 可分 为两 个 阶段 : ① 当梁体 与墩 的相对 位 移 较 小 , 不 与 挡块 发 生 碰 撞时 , 接 触单元 不发 生作 用 , 可 以认 为碰撞 刚度 为 零; ② 当墩 梁 相 对 位 移 较 大 时 , 梁 体 与 墩 发 生 碰 撞, 此 时接触 单 元 发 挥作 用 , 碰撞刚度为 k . 其 非 线 性 的力一 位移 曲线 可用 图 1 来表示 , 其中, d 。 为
出一 种具有耗 能减震作用 的柔性抗 震挡 , 并建 立 了碰 撞模 型 , 探 讨 了碰 撞力 与碰撞 刚度 和阻尼 比之 间的关
系. 同时 , 选取一座双层三跨连续梁桥进行 有 限元 计算研 究. 结 果表 明: 随着碰撞 刚度 的不断增 大 , 碰撞力也 随之增大 , 墩梁相对位移相应减小 , 但通过设置合理 的碰撞 刚度 、 初始 间隙等参数 , 新型抗震挡 就可 以取得 良
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