地震下抗震桥梁的反应

摘
1
概述
在本文提出隔震桥梁在地震下的反应， 这种隔震桥梁运用铅 RB ） 使其与地震的双向作用（ 也就是两个水平分 芯橡胶支座（ LRB 的力—变形情 量） 隔离开来， 从而达到抗震目的。本文认定 L况为双线性的， 同时适当的考虑两个正交方向上的恢复力之间的 相互作用。具体的研究目标是估计在桥梁的最值反应时的地震 隔离的作用效果， 和调查研究隔离支座的恢复力之间的双向作用 效果。通过逐步理论的渐增形式中解决运动方程， 建立连续跨度 的隔震桥梁模型在地震下的反应来表现抗震效果 。 用隔震桥梁 RB 的效果。 其效 与相应的非隔震桥梁在地震下的对比来体现 L果的比较包括考虑或者忽略轴承力在重要参数变化之下的互相 LRB 的刚度和屈服强度。 结果 作用， 重要参数有桥墩的柔韧性， RB 恢复力的互相作用对桥梁抗震有相当的作用效果 。 表明 L地震隔离是试图减少地震力或者满足结构的弹性能力的方 法策略， 来消除和减少弹性变形 。方法的主要思想是减少基础结 构的振动频率。隔离的另一个目的是提供一个消能的手段， 就是 这种隔离装置经常替换常规的桥 把能量消散于隔震系统 。因此， 梁支撑， 在地震的时候把桥梁层面和基础隔离开来， 从而大大减 RB 隔 少了层面的加速度， 从而把力传递给桥墩。 在本文， 将对 L震的桥梁在地震时地表的两个水平方向的运动作用下的反应做 LRB 的力—变形在两个水平的方向被认定为双线 出调查研究， RB 恢复力的双向作用对隔震桥 性的。研究的具体目标： 说明 L梁在地震作用下的影响， 同时没有与其作用作对比 。
0.0 50 40 30 20 10 0.00
支座响应位移/cm
■
■
■ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
■■
■ ■
■
■■
RB 被认为是交替的钢片层和橡胶层组成的 。 LRB 在竖直 震 L方向的刚度很强， 但是在水平方向柔韧。水平的柔韧度和阻尼特 点可以保证设计系统的隔震效果 。 水平的柔韧度可以相对限制 从桥墩传递到上部建筑的地震力 。另一方面， 支撑的阻尼效果可 以消散地震能量， 因此减少了桥梁的设计位移 。 对隔震桥梁的地 震分析考虑做出下列的假设： 1 ） 假定桥梁的结构和墩在地震作用下保持弹性状态 。2 ） 桥 梁层面是直线的， 纵向上用离散的交叉横隔板支撑， 此外， 桥台也 假定为刚性的。3 ） 桥梁的上部建筑和基础看成一个庞大的连接 系统， 并划分为许多分散的小段 。每个相临近的部分段都由节点 连接， 每个节点认为两个自由度 。每段的质量都假设由相邻的两 个节点支撑， 并且节点假设为质点。4 ） 桥墩的基础假定埋置的很 坚固。5 ） 地震表面的水平运动方向认为是桥梁的纵向和横向方
要： 分析研究了支座反力的双向作用下的桥梁隔震反应， 体现了支座反力的双向作用影响， 通过模拟计算分析， 发现支座恢复 力的双向影响对桥梁的隔震影响有不可忽略的影响 。 关键词： 隔震系统， 铅芯橡胶支座， 支座反力， 双向作用 U442． 55 中图分类号： 文献标识码： A 向。6 ） 比如路缘， 扶手墙或者废旧层的刚度是忽略的， 但是它们 的竖直重力是要考虑的 。7 ） 桥梁建筑于结实的土基础或岩石上， RB 是各向同性的， 地震作用完全作用于所有的支撑物上 。8 ） L意味着在垂直方向上的动态属性是相同的 。 另外， 桥墩和桥台的 RB 的力—变形被认为是双线 支撑力都是一样的动态特征 。9 ） L性的， 是以非线性模型为基础的， 这种模型在过去广为应用 。 在上述假设的基础上建立隔震桥梁的相关数学模型 。
3
数据研究分析
Imperial 桥梁 隔 震 系 统 对 地 震 的 反 应 是 运 用 国 外 的 Kobe， Valley 等地震记录情况分别进行模拟分析 。 桥梁系统在垂向和横向的反应量有： 桥墩的基本剪力（ F x 和 Fy ） ， 桥面板中心的绝对加速度（ x 和 y ） ， 还有桥台上和桥墩上 y 分别代 的铅芯橡胶支座的相对位移（ x p 和 y p ） 。 在图 1 中的 x， 表桥梁在垂向和横向的反应 。根据地震时的地面运动， 桥板的绝 对加速度和桥墩的基本剪力都与直接作用于桥梁系统的力成比 例。另一方面， 根据现有研究表明， 支座的隔震频率 Tb 在 2 s 3 s 之间变化， 铅芯橡胶支座的标准屈服级别 F0 在 0． 02 变化。
第 39 卷 第 6 期 2013 年2 月 文章编号： 1009-6825 （ 2013 ） 06-0177-03
SHANXI
山
西
ARCHITECTURE
建
筑
Vol． 39 No． 6 Feb． 2013
· 177·
谈地震下抗震桥梁的反应
李平伟
（ 山西诚达公路勘察设计有限公司， 山西 太原 030006 ）
■
■
0.10
■
0.15 Tb=2 sec Tb=3 sec
0.10
0.15
■
图1
桥梁反应图
连续桥梁桥在地震模拟时的桥墩基础剪力， 桥面板加速度和 支座的相对位移关于时间的变化情况在垂向和横向被分别表示 在图 2 中。这个反应列出了考虑和不考虑时双向互相影响的铅 F0 = 芯橡胶支座的恢复力。铅芯橡胶支座的主要参数 T b = 2． 5 s， 0． 05 。表明桥墩的剪力和面板的加速度有明显的减小， 这表明铅 芯橡胶支座在桥梁的抗震设计中是很有效的。支座在桥台和桥墩 不考虑相互影响的垂向峰值位移分别是 15． 53 cm 和 15． 31 cm。相
■ ■
■■
■
■ ■
■ ■
■ ■
20 10 0.00 0.05 F0 无相互影响 有相互影响
■ ■
■■
■ ■
■■
30
■
■ ■
隔震系统支撑的连续桥梁采用一般连续梁桥的高度 。 桥梁 的基础包括坚硬的桥台和钢筋混凝土桥墩 。在目前的研究中， 隔
■ ■
■
■ ■
桥台
■
■
■
■
■ ■
40
桥墩
■
■
■
■
■ ■
■ ■
0.05 F0
桥墩响应基础剪力 Wd 桥面板响应加速度
· · · ·
0． 14 之间
0.2
0.5g
■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■
0.4g 0.3g 0.2g 0.1g 50
■ ■ ■
■
■■
■■
■ ■
■ ■
■
■
■■
■ ■
1
■ ■ ■ ■ ■ ■
■
■ ■
■
■
■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■
2
隔震桥梁的结构模型
支座响应位移/cm