铅芯橡胶支座隔震铁路简支梁桥双向地震响应分析

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基于概率地震需求分析的铅芯橡胶支座抗震性能研究

ｏｆＬＲＢｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈａｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃｓｅｉｓｍｉｃｄｅｍａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ（ＰＳＤＡ）
ａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｘｃｅｅｄｉｎｇｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｉｓｏｌａｔｅｄｂｒｉｄｇｅｅｎｃｏｕｎｔｅｒｉｎｇａｃｅｔａｒｉｎｓｐｅｃｔｒａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｎｏｎ — ｉｓｏｌａｔｅｄｂｉｄｒｇｅ，ＳＯｕｓｉｎｇＬＲＢｄｅｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｂｒｉｄｇｅ ’ Ｓｈａｚａｒｄｌｅｖｅ１．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃｓｅｉｓｍｉｃｄｅｍａｎｄｈａｚａｒｄａｎａｌｙｓｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔＬＲＢｃａｎｇｒｅａｔｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｂｉｄｒｇｅ ’ Ｓａｎｎｕａｌｅｘｃｅｅｄｉｎｇｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｗｈｅｎｔｈｅｐｉｅｒｂｏｔｔｏｍｒｅｃｈｅｓｙｉｅｌｄｗｉｔｈｔｈｅｓｉｔｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｈｅｒｅ．Ｉｔｗａｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃｓｅｉｓｍｉｃｄｅｍａｎｄ

铅芯橡胶支座用于龙江大桥引桥隔震效果分析

式对其进行抗震分析，并与传统抗震设计方式进
行效果对比分析。
用。二期恒载包括８ｍｃ厚现浇混凝土和ｌｃ厚沥Ｏｍ青混凝土桥面铺装及护栏自重，采用集中质量
加在柱顶。
图１保山岸引桥桥型图
２有限元建模
采用有限元程序Ａｓｓｎｙ对该大桥进行抗震计
１０８００８
２柳州东方工程橡胶制品有限公司广西柳州
摘
５５０４０５）
要：减隔震设计逐渐成为结构抗震设计的重要方法，本文以云南省龙江大桥保山岸引桥为例，对使用了
铅芯隔震橡胶支座的减震方案与传统的抗震方案进行了分析比较。验证了在高震区使用铅芯橡胶支座对桥梁进行减隔震设计，与传统的硬性抵抗方式相比，在经受大震时，墩柱所受到的剪力和弯矩值可以大幅降低。关键词：地震铅芯橡胶支座减隔震
成的位移反应主要集中在支座上，同时由于支座进入非线性状态而耗能，从而减少了桥墩的
ＨＪＱ＝０ｋ￣Ｊ６１Ｎ，一次刚度Ｋ＝５Ｎｍ１４ｋ／ｍ，屈服
后的二次刚度Ｋ，６９ｍｍ，竖直刚度＝．Ｎ／ｋ
见表２４～。
表２墩顶的位移响应（）ｍ
项目墩编号地震渤士波ｂ地震漱地震渤地震＇地震洳ｌｌ晨Ｉ洳
非隔震隔震
量的９％以上，故为了保证计算精度，满足振型０
在各个方向的轴线参与质量之和达到要求，对该桥梁共计算了５阶振动频率和振型。由于一般隋０况下结构前几阶自振频率和振型起控制作用，限于篇幅，只给出了该桥梁非隔震和隔震的前１阶０

铅芯橡胶支座与板式橡胶支座抗震计算对比

收稿日期：２０１３－０３ — ０７作者简介：亢晓亮（１９８５一），男，甘肃庆阳人，助理工程师，从事桥梁设计工作。
２有限元模型
２．１计算模型采用Ｍｉｄａｓ／Ｃｉｖｉｌ２０１１对整体结构模型进行时
图１桥梁横断面（单位：ｍｍ）
防
类，抗震设计方法为Ａ类。
各联桥墩立柱高度见表１。
表１桥墩立柱高度
高，且在现场安装工作复杂，桥梁施工完成后养护或更换难度较大。
１工程概况
本文以某跨线桥梁引桥（３×简支变连续组合小箱梁）第二联和第四联为例，分别选取承载力相当的铅芯橡胶支座和板式橡胶支座进行抗震分析。桥梁横断面见图１，主要技术指标如下：（１）道路等级：城市快速路。（２）桥梁设计荷载标准：城一Ａ级。（３）桥梁宽度：０．５ｍ（护栏）＋１５．６２５ｍ（车行道）＋Ｏ．５ｍ（护栏）＝１６．６２５ｍ（４）抗震设防标准：按照地震基本烈度７度设防，地震动峰值加速度０．１ｇ；抗震设防类别为乙
Hale Waihona Puke 程分析计算。全桥考虑下部结构一上部结构的共同协同＿丁作抵抗纵、横桥向地震作用。根据《公路桥梁铅芯
９２桥梁结构
城市道桥与防洪

铅芯橡胶支座对连续箱梁结构抗震性能的影响

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支座更加具有实用价值。因此，文针对铅芯橡本胶支座对连续箱梁抗震性能的影响进行分析。
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２采用铅芯橡胶支座的连续箱梁动力分析
２１建立结构计算模型．
知，增加结构的阻尼还可同时降低结构的动力加速度。因此，桥梁的隔震系统应满足三个基本的
功能，：即
（）１一定的柔度（柔性支承）用来延长结构周：
变形，并通过橡胶提供水平恢复力，因此铅芯支座
既是隔震系统，又提供阻尼，是用于地震区桥梁以
一
构抗震是不利的。若采用铅芯橡胶支座，既能保证在正常使用状态下结构具有较大的刚度，满足正常行车状态下的使用需要；在地震作用下铅芯达到屈服状态，刚度降低，又能保证结构具有一定
的柔度和延性。因此对于连续梁结构，芯橡胶铅
作用下还能增大支座的抗力，直至达到屈服点为止，
以此来降低风荷载和交通荷载产生的位移。
裰臻浆
连续箱梁是高速公路桥梁结构常用桥型，对于连续箱梁一般要设置一制动墩，制动墩的设置使结构刚度增加，降低了结构的延性和柔度，对结
图３铅芯橡胶支座的基本构造
型进行非线性抗震分析。得出结论，铅芯橡胶支座能够较大幅度降低结构地震响应，而改善结构抗震性能。从
关键词：铅芯橡胶支座、隔震、续箱梁连

铅芯橡胶支座在桥梁中应用的减震效果分析

橡胶支座则能使桥梁结构地震的时候，解地震缓作 ¨ 带水的破坏：长结构的自振周划，备Ｊ延具 ‘ 定
它来进行模拟。舣线性模型的各参数和和棚对关系２所
的阻尼消耗地震产，的能餐，得地震作用人幅度１使『减小，Ｉ１为代表性的箍层橡胶支座为钳芯Ｆｊ最ｆ】
铅：；隔震橡胶支座简介｝
锵芯橡胶隔震支靠铅芯术ｌ收地震的能量，及Ｉ其学性能具仃良殳『双线性特，服前的刚度ｒｆｊ较人，能够很好抵御荷载年微震动带来的不适感， ¨
服后的刚的剧其Ｊ使』，良好的隔震；结构具备线性
鹋
：
ｋ一铅芯像胶支座嵌入铅芯前的水平等效刚度（＝ｒ
Ｇ）Ａ／：
ｋ一铅芯像胶支座嵌入铅芯水平等效刚度；Ｃｖ一铅芯像胶支座屈服后刚度的；（）想
（１取为７ｓ，Ｅ）５ｍ／罕遇地震（２取为２５ｍ／。舢ｃＥ）５ｓ丁ｃ２隔震支座参数．４
２铅芯隔震橡胶隔震桥梁地震响应分析
２１．大桥概况本桥起点桩号为Ｋ０３５１５终点桩号为１＋５．，５
３有限元建模及动力特性计算
模型截面如图４所示。
Ｋ０３８５５全长３３０为弧形桥，半径为１＋５．，００．ｍ，５其７３９５上部结构为１９．ｍ，５５× ２ｍ预应力钢筋混凝０土小箱梁，面连续，桥下部结构桥墩采用钢筋混凝土圆墩柱，基础采用桩基础，台采用柱式桥台及桥

铁路桥梁的抗震设计与分析

铁路桥梁的抗震设计与分析铁路作为现代交通运输的重要方式，其桥梁的安全性至关重要。

在地震等自然灾害面前，铁路桥梁需要具备足够的抗震能力，以保障铁路运输的畅通和乘客的生命财产安全。

本文将对铁路桥梁的抗震设计与分析进行详细探讨。

一、铁路桥梁抗震设计的重要性铁路桥梁通常跨越河流、山谷等地形，是铁路线路中的关键节点。

一旦在地震中受损，不仅会导致铁路运输中断，还可能引发次生灾害，造成巨大的经济损失和社会影响。

例如，强烈的地震可能导致桥梁坍塌，使列车脱轨，威胁乘客生命安全；也可能损坏桥梁的基础和支撑结构，影响桥梁的长期稳定性。

因此，进行科学合理的抗震设计是确保铁路桥梁在地震中安全可靠的关键。

二、地震对铁路桥梁的影响地震作用下，铁路桥梁可能会受到多种形式的破坏。

首先是水平地震力引起的桥梁结构的位移和变形。

桥梁的梁体、墩柱等部件可能会因水平力而发生相对位移，导致连接部位的破坏，如支座的损坏、伸缩缝的失效等。

其次，竖向地震力也不可忽视。

它可能会增加桥梁结构的竖向荷载，导致桥墩的受压破坏，或者使梁体与桥墩之间的接触面产生过大的压力，影响结构的整体性。

此外，地震还可能引发地基的液化和不均匀沉降，从而削弱桥梁基础的承载能力，导致桥梁倾斜甚至倒塌。

三、铁路桥梁抗震设计的原则1、多防线设计原则在抗震设计中，应设置多重抗震防线，避免因单一构件的破坏而导致整个结构的倒塌。

例如，除了主要的承载构件外，还应考虑次要构件和连接部位的抗震性能，形成相互协同的抗震体系。

2、能力设计原则通过合理的设计，确保结构中的关键构件和部位具有足够的强度和延性，能够在地震中承受较大的变形而不发生脆性破坏。

3、整体性原则注重桥梁结构的整体性，使各个构件之间能够有效地协同工作，共同抵抗地震作用。

加强连接部位的设计，确保力的传递顺畅。

4、经济性原则在满足抗震性能要求的前提下，尽量降低工程造价，通过优化设计方案，选择合适的材料和结构形式，实现经济与安全的平衡。

铁路桥梁铅芯橡胶支座桥梁减隔震应用研究

ｎｅｎｎｔｃｕａＤｎｍｃ，９８２（）２５２１ｅｒｇａｄＳｔｒｙａｉｓ１９，６２：１－３．ｉｕｒｌ
［］ＭｕｂＲＭ，ｏｐｒ．ｏｌｅｒｎｌｉｏａｌｇａｒｇ３ｔｅｏＣｏｅＴＲＮｎｎａａｓｆａｅｐｎｂｄｅｉａｙｓｒｓｉ
［］ＭａａｒｉｃｉＩｎＤＡｋｎＡｎｌｉｙｔｒｉｍｄｌ２ｓｒｋｋｈ，ｉｅ．ｎａａｔａｈｓｅｓｏｅｕｕａｙｃｌｅｓｆｒｌｔｅｃｓｍｃｉｌｉｅｒｇＪ．ａｔｕｋｎｉｏａｏｒｉｉｓａｏｂａｎ［］ＥｒｑａｅＥｇｅｓｍｉｓｏｔｎｉｈ —
．
力都大为减少。采用铅芯橡胶支座对桥梁进行合理的隔震设计，可以使桥梁在罕遇地震作用下由铅芯橡胶支座吸收大部分地震
能量，使大部分变形都发生在支座部位，即使桥墩发生有限的非弹性变形，隔震设计仍然可以起到有效保护桥墩的作用。
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时ｆ／司ｓ
图４３０ｋｈ时速时隔震前后纵向罕遇５ｍ／地震墩顶顺桥向位移
２与普通橡胶支座相比，）铅芯橡胶支座既能降低强震作用下
结构的墩顶位移，又能降低梁体的位移，同时桥梁所受的弯矩剪
２３铅芯橡胶支座设计．
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何丽莉：铁路桥梁铅芯橡胶支座桥梁减隔震应用研究
・３・３９

铅芯橡胶支座在铁路桥梁中减隔震研究的开题报告

铅芯橡胶支座在铁路桥梁中减隔震研究的开题报告
1. 研究背景
铁路桥梁是铁路建设中的关键部分，对于保障行车安全和线路可靠
性具有重要作用。

随着运营速度的增加，桥梁的减隔震技术日益受到重视。

铅芯橡胶支座作为一种重要的减隔震设备，通过减少地震和风荷载
等外力传递至桥梁结构，能够有效地改善铁路桥梁的动力特性和减小对
周围环境的影响。

2. 研究目的
本研究旨在探究铅芯橡胶支座在铁路桥梁中的减隔震作用及其机理，通过理论分析和实验验证，研究铅芯橡胶支座对铁路桥梁结构的影响，
为铁路桥梁减隔震技术提供科学依据。

3. 研究内容
（1）铅芯橡胶支座的原理和特点。

介绍铅芯橡胶支座的内部结构和工作原理，以及在铁路桥梁中的应用特点。

（2）铁路桥梁的减隔震理论。

研究铁路桥梁的自振频率、振动模态和自由振动响应等动力学特性，探究减隔震技术的理论基础。

（3）铅芯橡胶支座的减隔震机理研究。

分析铅芯橡胶支座在铁路桥梁中的减震机理和作用方式，探究不同支座参数对减震效果的影响。

（4）铅芯橡胶支座的实验研究。

设计实验方案，利用振动台进行模拟实验，测量铅芯橡胶支座在不同振动条件下的隔音效果和振动特性。

4. 研究意义
本研究将深入探究铅芯橡胶支座在铁路桥梁中的减隔震机理和作用
方式，为铁路桥梁减隔震技术提供科学依据。

通过实验模拟，验证铅芯
橡胶支座的减震效果，为实际工程提供可靠的技术支持。

同时，本研究
还将对铁路桥梁的构造设计提供参考和指导，为提高铁路运营安全性和功能性贡献力量。

采用铅芯橡胶隔震支座的连续梁桥隔震性能分析

2019.10科学技术创新-135-采用铅芯橡胶隔震支座的连续梁桥隔震性能分析何宇森杨潇李景宝(华北水利水电大学，河南郑州450045)摘要:以某联连续梁桥为例，基于Midas Civil软件建立了连续桥梁的三维有限元分析模型，并运用时程分析方法分别对采用隔震支座和盆式橡胶支座的桥梁结构的地震反应进行对比分析。

研究结果表明：采用铅芯橡胶支座可以延长城市高架桥梁在地震作用下的自振周期，有效降低桥梁制动墩的地震作用效应，可使各桥墩的内力和位移分布更为均匀。

关键词:铅芯橡胶支座;连续梁桥；时程分析中图分类号:TU352.1文献标识码：A我国是个地震多发的国家，在高烈度区域建设桥梁,地震作用成为设计的关键因素。

如何保障地震作用中桥梁的安全性与稳定性，进行正确合理的抗震设计则显得尤为重要。

比起传统的抗震装置,铅芯橡胶隔震支座作为一款具有优秀综合性能的隔震装置,通过铅芯的剪切变形吸收地震作用,因此在大跨连续梁桥中得到了广泛的应用“叫本文引用某城市高架桥工程实例,基于Midas Civil软件建立了连续桥梁的三维有限元模型，运用时程分析方法计算与对比盆式橡胶支座与铅芯橡胶支座的地震反应特性。

1工程概况与计算模型以某联(3x30m)预应力混凝土连续箱梁桥为例，箱梁截面形式为单箱四室变截面。

基于Midas Civil软件建立如图1所示全桥有限元模型，每个桥墩上设置两个对称支座,其中铅芯橡胶文章编号：2096-4390(2019)10-0135-02支座采用摩擦摆隔震装置进行模拟，普通盆式支座采用双折线弹性连接模拟。

2地震动输入本文研究桥梁所在地的场地类别为ID类建筑场地，特征周期为0.45,抗震设防烈度为7度。

根据建筑抗震设计规范，选用EI地震波输入，级速度时程PGA为0.35g,调整系数为0.857。

进行有限元分析时,地震波延纵桥向输入，计算结果取均值。

3隔震性能分析3.1模态分析分别对采用普通橡胶支座和铅芯橡胶支座的模型进行计算，结果如表1所示。

铅芯橡胶隔震桥梁结构的地震反应动力分析

沿截面日离散等分为３段。质量ｍ，Ｉ、为 Ⅱ两段墩身质量和的一半，质量ｍ， Ⅱ、Ｉ为Ｉ两段墩身质量和的一半，量ｍＩ质为一半Ｉ段墩身质量与墩顶集中质量之和。结构简化计算ＩＩ简图如图２ｂ所。采用铅芯橡胶隔震支座时，（）梁的质量则通过连接元件．与墩身质量相连接，结构是一个具有肘１个
时程及傅氏谱如图４所示。
Ｃｉａ／ＪｕａｆＮｏｔｅｓＦｒｓｒｉｅｓｔ．２１，９６）一Ｉ８～１０ｈｎ）／ｏｒｌｏｒｈａｔｏｅｔＵｎｖｒｉ一０３（．２ｎｙｙ１３
Ｔｌｙａｃａａｙｉｏａｔｑａｅｒｓｏｓｆｏｅｓｍｐｅｂｄｅｓｕｔｒｕｐｒｄｂｉｇｄａｄｒｌｄｂａｎｉｄｎｍｉｎｌｓｓｆｅｒｈｕｋｅｐｎｅｏｎｉｌｒｇｔｃｕｅｓｐｏｔｙｈｎｅｎｏｌｅｒｇｅｉｒｅｅｉａｄａｏｈｒｓ］ｒｇｔｃｕｅｉｏａｅｙｌａ — ｏｅｒｂｅｅｒｎｓｄｓｒｂｄｉｌｓｉ．ｌｓｉｒｎｅｅｐｃｉｅｙｎｎｔｅｉｅｂｉｅｓｕｔｒｓｌｔｄｂｅｄｃｒｂｒｂａｉｇｉｅｃｉｅｎｅａｔｐａｔａｇ，ｒｓｅｔｌ．ｍｐｄｒｕｃｃｖＴｅｒｌｔｅ（ｓｌｅｍｅｔａｄａｃｌｒｔｎｆｈｔｌｔｒｒａｅｌｔｄｕｄｒｉｅｅｔｍｐｉｄａｔｑａｅｗｖｓｉｒｈｅａｉ１ｐａｅｎｓｎｅｅｅａｏｓｏｅｓｎｃｕｅａｅｃｌｕａｅｎｅｆｒｎｖｉｉｔｄｆａ］ｕｅｅｒｈｕｋａｅｏ－ｔｎｄｒｔｂｅｖｌｎｌｅｃｆｅｄｃｒｕｂｒｂａｉｇｏａｔｑａｅｒｓｔｎｅｏｒｇｓｈｖｉｂｌｉｓｏｌｎｌ— ｅｏｏｓｒｅｔｅｉｆｎｅｏａ — ｏｅｒｂｅｅｒｎｎｅｒｈｕｋ —ｅｉａｃｆｂｄｅ．Ｔｅａａｌｉｔｆｔｅａａｖｌｕｌｓｉａｉｅｉｓｓｍｏｅ．ｈｓｒｔｄｌａｄｒｌｖｎａａｔｒｄｐｅｓｗｅｓｔｅｃｍｐｔｔｎｐｏｍｅｅｏｅｒｅｆｄｉｄ１ｙｔｅｉｍｏｅｎｅｅａｔｐｒｍｅｅｓａｏｔｄａｌａｈｏｕａｉｒ￣ａｄｖｌｐｄａｅｖｒｉ．ｅｃｌｏｉｅＡｃｏｄｎｈｎｌｓｓｏｙａｃｒｓｏｓａａ．ｔｅｌａｏｅｒｂｅｅｒｇｉｒｐｒｐｒｍｅｅｒｓｄｔｍｃｒｉｇｔｔｅａａｙｉｆｄｎｍｉｅｐｎｅｄｔｉｅｄｃｒｂｒｂａｎｓｗｔｐｏｅａａｔｒａｅｕｅｏｉｏｌｕｉｈｓｐｏｅｔｅｄｎｍｉｅｆｒｍｎｅｏｅｓｒｃｕｅ，ｔｅｓｉｃｒｓｏｓｆｈｒｇｅｋａｄｐｅａｈｒｆｒｅ￣ｅｔｒｖｈｙａｃｐｒｕｏｃｆｈｔｔｒｔｕｈｅｓｅｐｎｅｏｅｂｉｅｄｃｎｉｒｃｎｔｅｅｏｅｂｍｉｔｄａｌｙｒｄｃｄｈａｅｙａｄｓｉｍｉｅｆｒｎｅｏｅｓｒｅｕｅａｅｇｏａｌａｓｄ，ａｄａｐｅｅａｌｅｓｃｒｓｓａｃａｅｅｕｅ，ｔｅｓｆｔｎｅｓｃｐｒｍａｃｆｔｔｔｒｒｌｂｌｒｉｅｏｈｕ．ｙｎｒｆｒｂｅｓｉｍｉｅｉｔｎｅｃｎｂ

铅芯橡胶支座隔震铁路简支梁桥参数影响研究

表１墩的基本设计参数
要结论，目前研究ＬＢ支座参数对考虑土一基础但Ｒ
相互作用的减隔震体系影响规律的文献还较少。本文
通过建立考虑土一基础相互作用的铁路简支梁桥单墩分析模型，步探讨了支座参数对结构地震响应的影初响规律，由此得出一些结论，并为铁路简支梁桥的减隔
刘享钟铁毅杨风利，学敏，，韩
（．京交通大学土木建筑学院，京１０４；．１北北００４２中交桥梁技术有限公司，京１００）北０１２
摘要：以铁路简支梁桥桥墩的抗震为研究对象，用铅芯橡胶支座，虑土一基础相互作用，立了铁路采考建
维普资讯
铁２００７年第５期
道
建
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ＲａｌｙＥｎｉｅｒｎｉｗａｇｎｅｇｉ
文章编号：０３１９（０７０．０．３１０．９５２０）５０１００
铅芯橡胶支座隔震铁路简支梁桥参数影响研究
０引言
Ｊ
减隔震技术在我国的铁路桥梁工程中已有应用，但由于隔震技术在桥梁工程中的研究及应用较晚，在分析计算及理论设计方面，有许多问题需要深入研仍究。铅芯橡胶支座的参数对结构减隔震效果有重要的影响，梁减隔震设计的实质即为确定最合理有效的桥支座参数。铅芯橡胶支座的主要动力控制参数包括：

铅芯叠层橡胶支座隔震体系及结构抗震性能分析

铅芯叠层橡胶支座隔震体系及结构抗震性能分析作者：许玲玲来源：《科技视界》2014年第01期【摘要】本文主要对（铅芯）叠层橡胶隔震技术进行论述，对（铅芯）叠层橡胶隔震支座的竖向和水平方向的性能指标进行了较为详细的论述，介绍了隔震结构和橡胶支座的数学计算模型，最后通过对一结构实例进行时程分析，对比了无隔震结构和基础隔震结构的性能表现。

【关键词】基础隔震；铅芯叠层橡胶支座；时程分析1 （铅芯）叠层橡胶支座隔震介绍隔震的基本思想是将整个建筑物或其局部搂层坐落在隔震层上，通过隔震层的变形来吸收能量，从而减小结构的地震响应，提高建筑物的抗震性能。

在实际应用中，隔震层布置在上部结构和基础之间的，因而被称为“基础隔震”。

叠层橡胶隔震支座（laminated rubber bearing，RB）由薄橡胶板与薄钢板交替叠合而成。

由于薄钢板对橡胶板横向变形产生约束，使叠层橡胶支座具有非常大的竖向刚度。

在水平刚度方面，薄钢板不影响橡胶板的变形，因而保持了橡胶固有的柔韧性。

在普通叠层橡胶支座中竖直地灌入铅棒就成了铅芯叠层橡胶支座（lead laminated rubber bearing， LRB） [1]。

由于铅的屈服力（剪切屈服极根）较低，再结晶能力较强，具有较好的耐疲劳特性，当支座发生反复水平剪切变形时，铅芯具有稳定的耗能能力，因此LRB是融隔震、耗能及限位于一体的非线性装置，较之RB有明显的优势，在各国建造的隔震房屋中应用的比例呈逐年增加的趋势[2]。

2 铅芯叠层橡胶隔震支座（LRB）性能参数2.1 竖向刚度分析以下给出日本竖向应力与应变关系公式：ε■=■ （1）Ea=E■（1+2kS■■）（2）考虑体积弹性系数时：ε■=■+■（3）E■=■ （4）竖向刚度：K■=■ （5）其中：ε■——压缩应变；σ■——压缩应力；E■——橡胶的竖向弹性模量； Ea——名义弹性模量； S——一次形状系数；k ——取决于橡胶硬度的系数；ε■——竖向应变；E■——修正弹性模量； A——橡胶面积；T■——橡胶层总厚度；K■——竖向刚度。

铅芯橡胶支座力学性能及应用研究

铅芯橡胶支座力学性能及应用研究本文介绍了铅芯橡胶支座的性能，利用大型通用结构分析程序Ansys，对一实际工程建模分析了铅芯橡胶支座的减震效果，结果证明铅芯橡胶支座具有较好的减震、隔震性能。

标签：铅芯橡胶支座减隔震连续梁应用研究1 铅芯橡胶支座及力学特性铅芯橡胶支座是新西兰人W.H.Robinson在1975年4月发明的，一经问世就受到各国关注，并得到了广泛应用。

它将竖向支承、水平向柔性（由橡胶提供）和滞变阻尼（由铅的塑性变形提供）三种功能结合在一个装置里，比较经济地解决了桥跨结构的隔震问题。

一般叠层橡胶支座是由薄橡胶板和薄钢板交错叠合并相互硫化粘结而成的产品。

由于钢板对橡胶板横向变形产生约束，使其具有非常大的竖向刚度。

同时钢板又不影响橡胶板的剪切变形，保持了橡胶固有的柔韧性，使其具有比竖向刚度小得多的水平刚度，及延长桥梁结构的水平自振周期。

从而使支座具有竖向支承与水平隔震机构的双重功能。

铅芯橡胶支座的吸能效果主要是利用铅芯弹塑性变形来达到。

由于铅棒的屈服强度较低（7MPa），并在弹塑性变形条件下具有较好的疲劳性能，它被认为是一种较理想的阻尼器。

大量实验研究表明：铅芯橡胶支座的恢复力模型可以用双线性来表示。

铅芯橡胶支座的屈服力与铅棒的面积有关，增大铅棒的面积可以提高屈服力，从而提高耗能效果。

铅芯橡胶隔震支座的滞回耗能特性主要有其控制参数屈服力、初始剪切刚度及屈服后刚度所确定。

本文主要致力于对铅芯支座的计算及实际应用，推动减隔震支座在桥梁中应用与发展。

2 抗震分析方法2.1 模型建立清瀾大桥由于引桥结构是对称结构，考虑到各联之间的相互影响，以及对比不同墩高之间的隔震效果，现选择西侧引桥7号桥墩至15号桥墩之间的部分作为抗震分析对象，此部分的桥型图如图1所示。

采用有限元程序Ansys对该大桥进行抗震计算，采用空间梁单元beam188模拟预应力混凝土连续梁桥的主梁和桥墩；二期恒载采用集中质量单元mass21模拟；主梁与边墩之间的联结用combine39单元来模拟。

近场简支梁铅芯橡胶支座隔震特性分析

魏红一逯宗典王志强，，
（．济大学桥梁工程系，海２０９；２中交第二公路勘察设计研究院有限公司，１同上００２．湖北武汉４０５）３０６
摘要：随着公路桥梁的建设和隔震技术的发展，断层隔震近桥梁的抗震性能研究十分必要．一座简支微弯梁桥为例，以通过非线性时程的方法，讨简支梁桥在近场地震作用下桥探梁的减隔震特性及参数变化规律．析结果表明，隔震简分该支梁桥在近场地震作用下，底弯矩和支座位移比远场地震墩
刚度不一，随初始刚度和屈服强度的变化不一．
关键词：近场；简支梁；铅芯橡胶支座；震隔中图分类号：Ｔ５Ｕ３２文献标识码：Ａ
且震级在６５以上的浅源地震．场地震动以短持．近时高能量脉冲运动为特征，有强方向效应、周期具长
第３第１期８卷
２１００年１月
同济大学学报（然科学版）自
ＪＵＮＬＯＯＧＩＮＶＲＩＹＮＴＲＬＳＩＮＥＯＲＡＦＴＮＪＵＩＥＳＴ（ＡＵＡＣＥＣ）
Ｖｏ．８Ｎｏ１１３．
能力极强．特别在最近几次大地震中，场地震表现近
ＷＩｏｇｉ，ＵＺｎｉＷＮｈｑｎＮＨｎｙＬｏ￣ａ，ＡＧＺｉａｇｎｉ

铅芯橡胶支座的隔震效果分析

（．ｃｏｌｆｃａｉ１ＳｈｏｈｎｃＣｖｎｉｅｒｇＣｉａＵｉｅｉｆｉｎｏＭｅｓ＆ｉｉＥｇｅｉ，ｈｎｎｖｒｔｏｎｇ＆ＴｈｏｏｙＢｉｎ１０８，Ｃｉａ；ｌｎｎｓｙＭｉｃｅｎｌｇ，ｅｉｇ００３ｈｎｊ
（．１中国矿业大学力学与建筑工程学院，京北２河北农业大学城乡建设学院，．河北保定摘１０８００３；０１０）７０１
要：采用ｗｅｎ微分滞回模型，代表铅芯橡胶隔震支座的非线性滞回恢复力特性，对基础隔震结构的隔震效果进行了分析。
２Ｃｌｇｆｒａ．ｏｅｅｏｂｎ＆ＲｒｏｓｕｔｎＡｒｕｔｒｌｎｖｒｔｏｂｉＢｏｉｇ７０１ｈｎ）ｌＵｕａＣｎｔｃｏ，ｇｃｌａＵｅｓｆｅ，ａｎ０１０，ＣａｌｒｉｉｕｉｉｙＨｅｄｉ
的非线形特性。
１３运动方程．
例分析了基础隔震技术的优越性。结果表明，芯铅
ＡｂｔａｔＢｙｕｉｇｄｆｅｅｔｌｅｕｔｎｍｏｅＯｒｐｓｎｈｏｌｅｒｈｓｅｔｓｏｉｇｆｒｅｃａａｔｒｏｅｌａｕｂｒｉｏａｉｎｓｒｃ：ｓｎｉｒｎａｑａｏｄｌｔｒｅｔｔｅｎｎｉａｙｔｒｉｒｔｒｎ・ｃｈｒｃｅｆｔｅｄｒｂｅｌｔｉｉｅｅｎｅｃｅｏｈｓｏｅｒｎｓｓｌｔｇａｅｔｎｏａｅｉｌｔｎｂｉｎｒｔｄｄｂａｉｇ．ｉｏａｎｆｃｏｆｂｓ・ｏａｏｕｌｉｇａｅｓｕｅ．ＡｎｙｉｅｕｔｎｃｔａｆｒｎａｑａｏｄｅａｉｉｓｉｄｉｌｓａｓｒｓｓｄａｅｔｔｄｅｅｔｅｕｔｎｍｏｌＣｌｉｉｈｉｉｌｉｎｒｐｅｅｔｈｓｅｅｉｅｔｒｇｆｒｅｃａａｔｒｏｅｌａｕｂｒｉｏａｉｎｂａｉｇｘｃｙ，ａｄｂｓｓｌｔｎｈｓｏｖｏｓｙｓｉｍｉｅｒｓｎｙｔｒｔｒｓｏｉ・ｃｈｒｃｅｆｔｅｄｒｂｃｎｏｈｅｓｌｔｒｎｓｅａｄｏｅｎａｅｉａｉａｂｉｕｌｓｃｏｏｅｉｌｔｎｅｅｔｏｉｓａｏｆ．ｃ

铁路桥梁设计中的抗震性能与优化

铁路桥梁设计中的抗震性能与优化在现代交通运输体系中，铁路桥梁扮演着至关重要的角色。

它们不仅承载着列车的安全运行，还需要经受各种自然和人为因素的考验，其中地震是对铁路桥梁安全性威胁较大的一种自然灾害。

因此，在铁路桥梁的设计中，充分考虑抗震性能并进行优化，是确保铁路运输安全和畅通的关键。

地震对铁路桥梁的影响是巨大而复杂的。

强烈的地震波可能导致桥梁结构的破坏，如桥墩的倾斜、断裂，梁体的移位、掉落等。

这些破坏不仅会影响铁路的正常运营，还可能造成严重的人员伤亡和财产损失。

因此，提高铁路桥梁的抗震性能是一项紧迫而重要的任务。

在铁路桥梁设计中，首先要对地震作用进行准确的分析和评估。

这需要考虑地震的强度、频率、持续时间等因素，以及桥梁所在地区的地质条件、地形地貌等。

通过建立合理的数学模型和采用先进的计算方法，可以较为准确地预测地震对桥梁结构的影响。

桥梁的结构形式对抗震性能有着重要的影响。

常见的铁路桥梁结构有简支梁桥、连续梁桥、拱桥、斜拉桥等。

不同的结构形式在抗震性能上各有优缺点。

例如，简支梁桥结构简单，受力明确，但在地震作用下容易发生梁体的移位；连续梁桥整体性较好，但桥墩受力较大，容易在地震中受损。

因此，在设计时需要根据具体情况选择合适的结构形式，并采取相应的抗震措施。

桥墩是铁路桥梁中承受地震作用的重要构件。

为了提高桥墩的抗震性能，可以采用增加桥墩的截面尺寸、提高混凝土的强度等级、配置更多的钢筋等方法。

此外，还可以采用新型的桥墩结构形式，如空心桥墩、双柱式桥墩等，以提高其抗震能力。

同时，在桥墩与基础的连接处，采用合理的锚固方式和加强措施，也能够有效地增强桥墩的抗震性能。

梁体的抗震设计也是不容忽视的。

在地震作用下，梁体可能会发生较大的位移和变形。

为了减少这种影响，可以采用设置限位装置、增加梁体的刚度等方法。

同时，对于预制梁，要确保梁体与桥墩之间的连接牢固可靠，以保证整个桥梁结构的整体性。

基础是桥梁结构的重要组成部分，其抗震性能直接关系到桥梁的稳定性。

桥梁橡胶支座对抗震性能的影响分析

４结语
全风化花岗岩富水隧道浅埋段开挖施工技术在石长铁路与益娄铁路间下行疏解线李家冲隧道的成功应用，本施工技术特点是在围岩地质非常差且洞顶受外界干扰较大的情况下能够保证施工安全，为今后类似地质情况隧道开挖提供了经验。参考文献：［１］苏桂杰．浅谈全风化花岗岩浅埋富水隧道开挖施工技术
广泛，性能较优。在众多桥梁支座种类中，橡胶支座因其实用性粘结十分紧密。因此，当桥梁橡胶支座无论受到桥梁上方的垂直
好、抗震性强而被广泛应用于世界各种抗震需求大的桥梁建设载荷，还是桥梁下方的垂直载荷时，都能够很好地约束桥梁的横向
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
重点考虑问题。随着材料技术和工程技术的不断发展，橡胶支座处理后交替结合粘结在一起形成的。桥梁橡胶支座中的橡胶通
被广泛用于桥梁的抗震设计。本文结合桥梁橡胶支座性能，分析常采用天然橡胶和氯丁胶。天然橡胶和氯丁胶各自拥有不同的
橡胶支座对桥梁抗震性能的影响，重点以铅销橡胶支座为例分析优点与缺点。天然橡胶的抗冻性和弹性都优于氯丁胶；而氯丁胶
的距离及位移速度确定，两者之间有差异时，原则上采用较高的进行回归分析，推算出最终位移和掌握位移变化规律。当位移—
频率值进行监测。隧道净空收敛量测采用收敛计进行量测，拱顶时间曲线出现反弯点，及位移出现反常的急剧增加现象，表明围
下沉以及地表沉降量测采用精密水准仪和钢挂尺进行量测，测点岩和支护已呈不稳定状态，应及时加强支护必要时应暂停掘进，
与隧道外监测基点进行量测。
采取必要的安全措施。

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简支梁桥铅芯橡胶支座减震特性研究

简支梁桥铅芯橡胶支座减震特性研究刘新华;李加武;周琴;黄森华【摘要】Taking a 4 × 40 m simply supported T-girder bridge asexample ,comparative analysis of non-isolated design by conventional plate type elastomeric pad bearings and seismic isolation design by lead rubber bearing (LRB) was done ,and the bridge structure dynamic characteristics of the two bearing design were compared . Furthermore ,the structural internal force and displacement response differences between isolation design bridge and non-isolation design were also compared . In other conditions consistent with the premise , the influenceof mechanical parameters of LRB on seismic isolation was studied . Study results show that plate type elastomeric pad bearings design of LRB can extend the period of bridge structure ;the designed LRB has obvious damping effect ,and LRB can greatly reduce shear and moment at the pier bottom ,and each pier again tends to balance and reasonably distributes the seismic forces .In seismic isolation design , the blind pursuit of increasing LRB models will give the bridge substructure adverselyaffected .%以一座4×40 m 简支 T 形梁桥为例，对常规非隔震设计的板式橡胶支座和减隔震设计的铅芯橡胶支座（LRB）进行对比分析，比较了2种支座设计下桥梁结构的动力特性以及采用隔震设计后桥梁结构内力、位移响应与非隔震设计的差别。

铅芯橡胶支座高墩铁路简支梁桥减隔震特性的研究

跨桥梁，于８度地震区。桥位处于地震活动频繁带，位
根据２００３年７月中国地震局地壳应力研究所编制的
《云南国际铁路通道昆河线玉溪南至蒙自北段工程场
地地震安全性评价报告》桥址处工程场地类别为 Ⅱ ，
非线性特性，大型专业分析软件ＡＳＳ立主桥分用ＮＹ建析模型。模型采用空间梁单元分析，用集中质量单利
元实现简支梁跨质量的影响。所选铅芯橡胶支座的初
始刚度为１９Ｎｍ，服后刚度为２２１ｋ／支座４８３ｋ／屈９Ｎｍ，
交替。采用钢筋混凝土心桥墩，最高墩为４号墩，其墩身高９最矮墩６号墩，身高４桥梁主跨两２ｍ，墩２ｍ；侧的临跨为钢筋混凝土简支梁。曲江大桥的主桥总布
置示意于图１。
／ＶＶＶ＼Ｖ＼／＼八八八八ＶＶＶＶＶＶ＼Ｖ／八八Ｖ八／八
维普资讯
铁
２００８年第５期
道建筑
７
ＲａｌｙＥｎｉｅｒｎｉｗａｇｎｅｉｇ
文章编号：０３１９（０８０．０７０１０．９５２０）５００ —４
铅芯橡胶支座高墩铁路简支梁桥减隔震特性的研究
置，其中铅芯橡胶支座以其良好的隔震和耗能性能以及它既能支承上部主体结构重量又能提供弹性恢复力

铅芯橡胶支座隔震桥双向地震响应影响因素研究

离散化后，划分若干个有限单元，立全桥的动力学方建
程式。
１２铅芯橡胶支座（Ｒ）．ＬＢ的滞回恢复力模式
本文采用Ｗｅｎ模型来模拟ＬＲＢ的滞回曲线，ｎＷｅ
１１全桥计算模型．在桥梁抗震分析过程中，梁原型结构几何性能特桥征容易通过模型手段进行数学表达（散化过程）即用离，离散的数学单元加上单元之间的连接方式和互相作用的形式来描述。１图为全桥的有限单元模型。ｈｂａａ、Ｇｏｒｒｈ
程。通过比较在不同的桥梁结构几何参数和支座参数下的地震响应来研究这些参数对双向隔震桥地震响应的影
响。数值结果表明，墩刚度和支座初始刚度、化比和屈服强度对ＬＢ隔震桥响应影响很大，进行隔震设计桥硬Ｒ在
时，必须对以上参数进行优化设计，选择最合理的参数、度矩阵，阻刚它们均｝分别为结构加速度、度、速位
时又可耗散地震输入结构的能量，有效减少地震响应；
同时铅在反复荷载作用下具有良好的耐疲劳特性，因此在桥梁隔震中得到广泛的应用Ｉ】１文分析了一座典型。本公路隔震连续梁在地震激励下的地震响应，比较隔震前后桥梁的梁体加速度、座位移和墩底内力来说明铅芯支
Ｄｅ．０８ｃ２０
文章编号：６３５９２０）６０３０１７－１４（０８０ — １ — ４１

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第28卷,第3期中国铁道科学Vol 128No 13　2007年5月 C HINA RA IL WA Y SCIENCEMay ,2007　文章编号:100124632(2007)0320038206铅芯橡胶支座隔震铁路简支梁桥双向地震响应分析钟铁毅1,杨风利1,吴　彬2(1.北京交通大学土木建筑工程学院,北京　100044;2.铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,北京　100081) 摘　要:采用铅芯橡胶支座,选取具有不同固有周期的4座铁路简支梁桥桥墩,建立空间有限元模型。

以7组典型地震波作为激励,进行铅芯橡胶支座隔震铁路简支梁桥的双向地震响应分析。

采用时程分析法计算考虑和不考虑铅芯橡胶支座恢复力耦合作用的隔震桥墩系统的地震响应。

分析结果表明:双向地震动作用下考虑耦合作用的铅芯橡胶支座的位移—恢复力曲线与单向地震作用下不考虑双向恢复力的耦合作用时的位移—恢复力曲线在形状上存在较大差别,铅芯橡胶支座的滞回耗能也不相同;不同地震激励下铅芯橡胶支座恢复力的耦合作用对铅芯橡胶支座峰值位移的影响程度不同;随着桥墩一阶固有周期的增加,铅芯橡胶支座恢复力的耦合作用对一阶振型方向的支座峰值位移的影响程度逐渐增大;梁体的峰值地震响应的规范计算值大都高于实际值,故按照规范值进行铁路简支梁桥的隔震设计偏于安全。

关键词:铅芯橡胶支座;双向地震动;耦合作用;地震响应分析;简支梁桥中图分类号:U442155 文献标识码:A　收稿日期:2006208204;修订日期:2007203214　基金项目:国家自然科学基金资助项目(50478059)　作者简介:钟铁毅(1963—),男,辽宁鞍山人,副教授,博士。

近年来,应用铅芯橡胶支座进行桥梁减隔震受到各国学者的广泛关注,并取得了一些有价值的研究成果[125]。

以往的研究基本上均假设铅芯橡胶支座的位移—恢复力曲线为单向双线性等效模型,没有考虑铅芯橡胶支座双向恢复力耦合作用的影响,这与实际情况不符。

关于铅芯橡胶支座双向耦合作用对隔震桥梁系统地震响应的影响研究很少。

R 1S 1J angid 对考虑耦合作用前后的隔震桥梁系统地震响应进行了对比分析,但没有给出耦合作用对于不同周期隔震桥梁地震响应的一般影响规律[6]。

本文对4座应用铅芯橡胶支座的不同固有周期实际铁路简支梁桥桥墩进行减隔震设计,采用时程分析法计算考虑隔震支座耦合作用前后隔震桥梁系统的地震响应,研究铅芯橡胶支座双向恢复力耦合作用对不同固有周期的隔震桥墩地震响应的影响规律。

1　桥墩分析模型铁路桥梁结构的主要周期范围为011～215s ,研究中选取4座典型铁路简支梁实桥桥墩作为研究对象,采用铅芯橡胶支座对桥墩进行减隔震设计。

桥墩均为变截面桥墩,采用C20混凝土,密度2300kg ・m -3,弹性模量为2515GPa 。

假定隔震桥墩在地震作用下保持线弹性,不考虑桥墩配筋对隔震桥墩系统地震响应的影响。

桥墩及上部结构的几何参数和动力参数如表1所示,其中顺桥向(x 方向)和横桥向(y 方向)分别对应于桥墩一阶振型和二阶振型的方向。

表1　桥梁基本几何参数和动力参数桥墩编号跨度/m 墩高/m桥墩截面形状桥墩质量/t 上部结构质量/t隔震前桥墩顺桥向固有周期/s隔震前桥墩横桥向固有周期/s桥梁1(QL 21)24161510圆形26331701390139桥梁2(QL 22)32162715实心圆端形76620001660144桥梁3(QL 23)32163210实心圆端形94942011010168桥梁4(QL 24)32165010空心圆形21942011241124 运用通用结构分析软件SA P2000/Non ,采用空间梁单元建立桥墩单墩有限元模型,如图1所示。

地震动沿顺桥向和横桥向输入。

图1　变截面桥墩有限元模型2　铅芯橡胶支座计算模型铅芯橡胶支座在2个水平剪切自由度方向具有耦合的位移—恢复力关系,当隔震桥梁承受双向地震动作用时,应当考虑铅芯橡胶支座耦合作用的影响。

铅芯橡胶支座力学试验大都是在单向荷载作用下进行的,得到的恢复力曲线也是单向的。

目前研究中广泛采用的铅芯橡胶支座双向恢复力—位移滞回模型是Park 等人于1986年提出的理论模型,如图2所示。

该模型中铅芯橡胶支座x 方向和y 方向的恢复力符合如下关系。

F b x F by=c b 0c bx b y b+ηk u 0k ux b y b+(1-η)F y Z x Z y(1)式中:F b x 和F b y 分别为铅芯橡胶支座x 方向和y 方向的恢复力;Z x 和Z y 分别是x 方向和y 方向的滞回位移;c b 是铅芯橡胶支座的粘滞阻尼;k u 为铅芯橡胶支座的初始刚度,即屈服前刚度;x b 和y b 分别表示铅芯橡胶支座在x 方向和y 方向的相对位移;η为屈服后刚度与屈服前刚度的比值,即硬化比;F y 为铅芯橡胶支座的屈服强度。

图2　铅芯橡胶支座耦合模型铅芯橡胶支座滞回位移分量Z x 和Z y 满足下列耦合的非线性一阶微分方程。

d y Z x Z y =[G] x by b(2) [G]=A -γsgn ( x b )Z x Z x -βZ 2x -γsgn ( y b )Z y Z x -βZ x Zy-γsgn ( x b )Z y Z x -βZ x Z y A -βsgn ( y b )Z y Z y -βZ 2y (3)式中:d y 为铅芯橡胶支座的屈服位移;A ,γ和β是控制铅芯橡胶支座恢复力—位移滞回环形状和大小的参数;sgn 为符号函数。

铅芯橡胶支座的恢复力—位移滞回特性可以通过选择合适的η,A ,γ和β值来确定,计算中取A =1,γ=β=015。

非对角矩阵[G ]体现了铅芯橡胶支座在2个正交方向恢复力的耦合作用,如果分别在顺桥向(x 方向)和横桥向(y 方向)用二维模型分析隔震桥梁的地震响应,这种耦合作用将会被忽略。

实际计算时,根据前述的铅芯橡胶支座滞回特性,假定铅芯橡胶支座的滞回性能符合双线性模型,且支座在2个正交方向的恢复力模型相同,采用屈服前刚度,硬化比和屈服强度作为铅芯橡胶支座的力学控制参数。

图3描述了铅芯橡胶支座等效双线性恢复力模型,其中d i 为铅芯橡胶支座的有效设计变位,(d y ,F y )为铅芯橡胶支座的屈服点,k d 为铅芯橡胶支座的屈服后刚度,则硬化比η=k dk u,支座的屈服位移d y =F yk u。

定义位移比μ=d id y,则支座的等效刚度k b 为 k b =1+η(μ-1)μk u(4) 本文采用的铅芯橡胶支座的基本参数为[7]:屈服前刚度k u =13615GN ・m -1,支座等效刚度k b =30140GN ・m -1,硬化比η=0113,屈服强度F y =373kN 。

93第3期铅芯橡胶支座隔震铁路简支梁桥双向地震响应分析图3　铅芯橡胶支座双线性滞回模型3　数值分析采用时程分析法计算上述4座隔震桥墩在单向地震动和双向地震动下x方向(顺桥向)和y(横桥向)方向的地震响应。

311　地震波的选用关于双向地震作用下隔震桥梁的设计, AASH TO《桥梁减隔震设计指导规程》[8]中建议:应选取不少于3组的双向地震波作为激励进行双向地震动作用下的桥梁结构地震响应分析。

本文选择7组典型的强震记录作为地震激励,强震记录的基本特性如表2所示。

312　耦合作用的影响31211　支座位移—恢复力滞回曲线在单向地震动的作用下,铅芯橡胶支座的恢复力—位移滞回曲线比较规则,呈现出良好的弹塑性特性;在双向地震动的作用下,由于铅芯橡胶支座恢复力和位移之间的双向耦合作用,铅芯橡胶支座的滞回曲线较不规则[9]。

图4和图5分别给出了QL24在双向Nort hridge波作用下考虑支座的双向耦合作用和单向Nort hridge波作用下不考虑支座的双向动耦合作用时铅芯橡胶支座x方向和y方向的位移—恢复力曲线。

表2　双向地震波特性地震波名称地震波编号峰值加速度P GA/g南北向东西向持时/s南北向东西向特征周期/s南北向东西向Chi2Chi1018082018531401004010001400158 El Centro2013569012142531725314601540150 Loma Pretia3012759012199391983919801640168 Nort hridge4018836013703591985919801220110 Parkfield5012370012750261182611401200116 San Fernando6013154012706611846118801320120Taft7011557011793541385414001360144图4　x方向位移—恢复力曲线对比从图4和图5可以看出,隔震桥墩QL24在考虑双向耦合作用的支座x方向和y方向的滞回环面积均大于不考虑耦合作用的滞回环面积。

从能量角度分析,铅芯橡胶支座在双向地震作用下的滞回图5　y方向位移—恢复力曲线对比耗能为37716kN・m,而铅芯橡胶支座在单向地震作用下x方向和y方向的滞回耗能之和为34915 kN・m,考虑耦合作用时的铅芯橡胶支座的滞回耗能增大了8104%。

04中　国　铁　道　科　学第28卷31212　支座峰值位移表3给出了4座隔震桥墩在7组地震波作用下,考虑和不考虑耦合作用的支座x方向和y方向的峰值位移比。

表3　考虑和不考虑耦合作用的支座峰值位移比地震波名称QL21x方向y方向QL22x方向y方向QL23x方向y方向QL24x方向y方向Chi2Chi0197611076110181103401987019800194501927 El Centro1103901996019801102601759019560192801975 Loma0163201964018850191001912019470192101955 Northridge1138901973018401100001935110250182301880 Parkfield1100111022019841104401970110721115811103 San Fernando0193501956019391101501966111610195301775 Taft0197501899019350195701902018830162001877 由表3可以看出,4座隔震桥墩在有些地震波作用下,考虑和不考虑耦合作用的支座峰值位移比变化较大,如QL21在Loma波作用下,考虑和不考虑耦合作用支座x方向的峰值位移比为01632; QL24在Nort hridge波作用下,考虑和不考虑耦合作用的支座y方向的峰值位移比为01880。