厦漳跨海大桥引桥隔震效果分析

王明远 张星雷 ， 袁 涌 ，
（． １ 福建厦漳大桥有限公司 ， 福建 ２ 华 中科技大学 ． 摘 漳州 ３３０ ； ６ １０ 武汉 ４ ０７ ） ３０ ４ ａ 土木工程与力学 学院 ； ． ． ｂ 控制结构湖北 省重点实验室 ， 湖北
要： 厦漳大桥地处地震高烈度 区。为 了解决其抗震问题 ， 厦漳大桥北汉南引桥采用普通铅 芯隔震橡胶支座
板支 座 ， 用摩 擦单元 ， 采 顺桥 向则 是用非 线性 摩擦 滑移 单元 Ｃ ｍ ｉｅ９来模 拟滑 移支座 。单 元 的起 ｏ ｂｎ３
滑力 为 ： ｆ＝ｚ ｔ Ｆ 的反 力 。 （） １
式 中 ， 为摩 擦 系 数 ， 为桥 梁 自重作 用 下 支 座 Ｆ
为 了进行对 比研究 ， 析计 算 工 况包 括 非 隔 分 震状 态 、 采用 普 通铅 芯 隔 震 橡胶 支 座 进行 隔震 仅
高烈度 区 ， 临近 地震 断层 ， 设计 地震 动峰值 加 并 其
速度要 明显 高于 当前 国 内 的其 他桥 梁 ， 因此 其 地 震 问题 不容 忽 视 。根 据 目前 的参 考 资料 ， 漳 跨 厦 海大桥 的地震 动参 数在 我 国 目前修 建 的公 路桥 梁 中是 比较大 的 ， 同时 场地 的特 征周期 相对 较长 ， 这 样 使得 地震动 对 厦 漳 大桥 输 入 的 能量 更 多 ， 震 地 响应更 大 。本 文对 厦漳 大桥北 汊南 引桥 的减震设 计 进行 非线性 时程 有 限元 分 析 ， 用 滑 动 限位 式 采 铅 芯 隔震橡胶 支座 ， 利用 混合 隔震 ， 消除 由于支 座
和滑动 限位式铅芯隔震橡胶支座混合隔震 ， 本文通过有限元软件 Ａ ｓｓ ｎｙ 对其进行有 限元动力分析 ， 并与全部采 用普通铅芯隔震橡胶支座对 比， 从理论上验证隔震支座的减震效果。 关键词 ： 滑动限位式铅 芯隔震橡胶支座 ； 附加弯矩 ； 混合隔震
中 图 分类 号 ： Ｕ １ Ｔ ３７ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ９ －９ ５ ２ １ ）３ ３ ２ ３ ２ ５０８ （０ １ ０ － ８－ ０ ０ ０
１ 有 限元 模 型
１ １ 工程介 绍 ．
性能， 而在无 Ｇ Ｐ隔震 分析 中 ， 考虑纵 桥 向和横 Ａ 不 桥 向的 自由位移量 ， 仅考虑橡胶支座 的力学性能。
厦漳大桥 北 汉南 引桥全 长 ３ ６ ． ， ９ ２ ４ Ｉ 分为 １ ｎ ３ 联 ， 虑到各 联之 间 的相互 影 响 ， 时第 ７联 在 ７ 考 同
质量 单元 ｍ ｓ １ ａｓ 模拟 ； ２ 主梁 与边墩 之 间 的连结 用
ｃｍ ｉｅ ９单元 来模 拟 。桥 梁 结 构 有 限元 计 算 模 ｏ ｂｎ ３
型简 图如 图 １ 所示 ， 于非 隔震结 构 ， 与梁之 间 对 墩
考虑 板式橡 胶 支座 ， 用铰 接 ， 桥 台处 考虑 四氟 采 而
地震 是一 种 不 可 预知 的 自然 灾 害 ， 重 影 响 严
震计 算 ， 用空 间梁单 元 ｂ ａ ８ 采 ｅｍ１ ８模 拟 预应 力 混 凝土 连续梁 桥 的 主梁 和 桥墩 ； 期 恒 载 采用 集 中 二
了人类 的生命 安全 。随 着我 国桥梁 工程 的迅速 发 展， 桥梁 抗震 问 题 越来 越 受 到 关 注 。通过 在 桥 梁 结 构 中采用减 、 隔震 技术 ， 以显著 提高结 构 的抗 可 震 性能 。厦漳 大桥 所经 之处 为临 近台湾海 峡地 震
第 ２ ８卷第 ３期
２ １ 年 ９月 ０１
土
木
工
程
与
管
理
学
报
Ｖｏ． ８ Ｎｏ ３ １２ ．
Ｓ ｐ． ０１ ｅ ２ １
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｖｌＥ ｇｎ ｅｉ ｇａ ｄ Ｍａ ａ ｅ ｎ ｏ ｒ ａ ｆ Ｃｉｉ ｎ ｉｅ ｒ ｎ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｎ
厦 漳 跨 海 大 桥 引桥 隔 震 效 果 同墩 高 之 问 的隔 ３联 为
震效 果 ， ７～９联 作 为计 算 单 元 。７～９联 跨 径 取
布置 ６Ｘ ０ｍ连续 箱梁 ， 为 ５ ４ ｍ ｘ ． ５ 墩 ． ７ｍ矩 形 ２ 截面。 １ ２ 有 限元计算 模型 ．
图 １ 北汊南引桥 ７～ ９联有限元计算模 型图
基 金项 目 ：国 家 自然科 学 基 金 （０ ０ ０ １ ５ ７ ８４ ）
第 ３期
王 明远等 ：厦漳跨海大桥引桥隔震效果分析
・３ ３・ ８
Ｒ ．
Ⅱ
７ ｉ
． 开
『由 凸Ｄ
在 Ｅ 地 震 作 用 下 ， 震 水 平 力 合 理 的分 配 １ 地 在 各个 桥墩 中 ， 减少 了地 震力 集 中的现 象 ， 改善 了 结 构 的受力 不均 匀 ， 支座 变形 较小 ， 对结 构 的影 响 较小 ， 因此 不予计 算 ； 而在 Ｅ ２地 震 作 用 下 隔震 支 座 将会 大 幅度 降低 墩 顶 位 移 ， 少 桥 墩 底部 的 内 减 力 。在 Ｅ ２地震作 用 下 ， 桥 向 内力 如表 ２所 示 。 顺
的施工 变形对 桥墩 产生 附加水 平力 与较 大 的附加
弯矩 。
（ 称无 Ｇ Ｐ隔震 ） 简 Ａ 和采 用 普 通铅 芯 隔 震 橡胶 支 座 和滑 动限位式 铅芯 隔震 橡胶 支座 的混合 隔震系
统（ 简称有 Ｇ Ｐ隔震 ， ２ 。在有 Ｇ Ｐ隔震 分析 Ａ 图 ） Ａ 中， 采用 ｃｍ ｉ３ 合单 元模 拟 隔震 支座 的力 学 ｏ ｂｎ ９组
采用商业 有 限元程 序 Ａ ｓｓ 该 大桥 进行 抗 ｎｙ 对
收 稿 日期 ： ０ １０ —０ ２ １－６２
通讯作者 ：张星雷 （ ９７ ） 男 ， １８ 一 ， 河南郑州人 ， 硕士研究生 ， 研究 方向为工程结构减隔震 技术 （ ｍ ｉ Ｅ ａｌ ０４ ２ ． ｏｌ ：￣１１ ＠１６ ｅｉ） ｉ