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抗震盆式支座在新型桥梁上隔震性能会有怎样的表现

双林橡胶  2020-7-6 8:57:18  5042
内容摘要:根据铁路桥梁抗震设计规范(GB501 1 1—2006),将地震设计分组取为l,场地类别取为Ⅱ类,抗震设防烈度7度,设计基本地震动加速度峰值取为0.109。将地震动按水平纵桥向及横桥向输入结构,观测两...

根据铁路桥梁抗震设计规范(GB501 1 1—2006),将地震设计分组取为l,场地类别取为Ⅱ类,抗震设防烈度7度,设计基本地震动加速度峰值取为0.109。将地震动按水平纵桥向及横桥向输入结构,观测两种支座条件下结构的地震响应。为便于定量讨论抗震盆式支座的效能,此处定义抗震效率系数:结构同一位置上采用普通橡胶支座响应量与采用抗震盆式支座响应量之差比上采用普通橡胶支座响应量,以百分数形式表示。地震分析计算结果表明,纵向输入条件下,Pl、P2墩的响应是不同的;而在横向输入时,Pl、P2墩的响应则是一致的,所以在讨论横向输入时只讨论Pl墩以节省文幅。地震作用纵向输入下Pl墩、P2墩、梁体及支座响应见表6;横向输入下P1墩、梁体及支座响应。

计算结果表明,采用抗震盆式支座可以有效改善结构的抗震性能。通过计算数据可以看到,结构上所选位置的抗震效率系数均达到20%以上。

纵向地震作用下除开P2墩上支座横向反力值很小不予考虑外,其它响应的抗震效率系数最小为24%,最大达32%。P1、P2墩顶纵向位移响应均有明显下降,墩底的剪力及弯矩内力响应也得到显著抑制。值得注意的是,由于普通固定支座一般不具备延性变形特性而抗震型固定支座则具备较好的变形能力,Pl墩上梁端位移与支座位移在采用普通固定橡胶支座时保持一致,而在采用抗震盆式支座后则略有差异。

抗震盆式支座

尽管在该计算中设定地震强度条件下这个差异并不十分明显,但抗震盆式支座的减震优势其实已得到体现。P1墩上普通固定支座看似能保持梁端位移与支座位移的一致,抑制两者的相对位移,实则不然,从此时的支座反力响应可以看到,普通支座上需要更大的反力响应来保持这种一致,在该计算中,已达224kN,可以预见此值随着地震强度的加大亦会显著增大,动力冲击放大作用下加剧增大,当超过支座的承载极限时支座宣告失效,梁体与支座间瞬间失去联系,两者之间的相对位移失控,容易发生落梁危险。而采用抗震盆式支座时,由于支座具有延性变形能力,通过变形可以耗散掉一部分输入的地震能量,减小支座上的反力响应。梁体与支座间相对变形越大,耗散掉的地震能量越多,支座的反力响应就越能得到削弱,这种此消彼长的过程显著推迟了支座的失效临界,避免了梁体与支座瞬间脱离的脆性破坏;支座在地震作用下的承载特性得到改善。

P2墩上安装纵向活动支座以满足梁体的纵向变形,普通橡胶支座通过自身的剪切变形以适应梁体的伸缩,而抗震盆式支座上利用低摩擦系数的四氟乙烯滑板来满足梁体伸缩。从P2墩相关计算结果可以看到,抗震型活动支座上粱体的变形更加自如,这有助于抑制地震作用下P2墩的墩顶纵向位移及墩底的剪力弯矩内力响应,实际上,该算例中,P2墩的墩顶纵向位移及墩底的剪力弯矩内力响应较之普通支座下削弱了29%。

横向地震作用下P1墩与P2墩的响应一致,只对P1墩进行讨论。由于抗震盆式支座通过变形耗散了部分地震输入能量。从表7中计算数据可以看到,Pl墩墩顶位移及墩底剪力弯矩内力响应削弱了30%。同纵向输入时分析类似,Pl墩上普通固定支座以较大的支座反力响应为代价强制保持梁体位移与支座位移一致,随着地震强度的增大易发生脆性破坏;而抗震盆式支座通过延性变形能够削弱支座上的反力响应,推迟支座的失效临界,避免了梁体与支座瞬间脱离的脆性破坏。

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