薛曉杰 謝 姣

(長安大學(xué)，陜西 西安 710064)

1 鉛芯橡膠支座的構(gòu)造及隔震原理

鉛芯橡膠支座由用來支承荷載的疊層橡膠支座及用于吸收耗散能量的鉛銷組合而成。普通橡膠支座的主要缺點(diǎn)是阻尼很小，在較低水平力作用下支座變形也可能很大。在普通橡膠支座中插入鉛銷，則可以得到一個(gè)緊湊的隔震裝置。鉛銷提供了地震下的耗能和靜力荷載下所必須的屈服強(qiáng)度與剛度，在較低水平力作用下，因具有較高的初始剛度，其變形很小。在強(qiáng)烈地震作用下，由于鉛銷的屈服，一方面消耗地震能量;另一方面，剛度降低，達(dá)到延長結(jié)構(gòu)周期的目的，從而通過降低地震激勵(lì)來減小地震反應(yīng)。

2 鉛芯橡膠支座隔震分析

本文選取黑城河特大橋?yàn)橛?jì)算模型，利用有限元軟件Madis/Civil進(jìn)行分析計(jì)算。該橋主橋采用四跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁;引橋?yàn)?0米先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁橋。

不同的支座參數(shù)對隔震效果影響較大，對于直線橋梁來說初步選擇鉛芯支座時(shí)首先要滿足正常使用的要求，一般包括剛度、阻尼、健全的傳略機(jī)能、穩(wěn)定的靜力和動(dòng)力特性、蠕變性能、耐久性要求、施工安裝和交換容易。參考國內(nèi)鉛銷橡膠支座試驗(yàn)研究成果，本文取鉛芯橡膠支座硬化比為6.5。參考某品牌鉛芯橡膠支座參數(shù)，根據(jù)等效剛度及彈性反應(yīng)譜法的基本原理，針對鉛芯橡膠支座的布置方式，初步試選取了一種型號的支座。支座型號及參數(shù)見下表1。

表1 鉛芯橡膠支座參數(shù)表

3 鉛芯橡膠支座隔震效果分析

為了驗(yàn)證以上選定的LRB600鉛芯橡膠支座的隔震效果，本文分別建立安裝盆式橡膠支座(以下稱非隔震支座)和安裝LRB600鉛芯橡膠支座(以下稱隔震支座)兩種模型(非隔震模型與隔震模型)進(jìn)行水平地震響應(yīng)時(shí)程分析。兩種模型隔震支座減震率用λ來表示，表2列出了隔震支座對關(guān)鍵部位地震響應(yīng)的減震率。通過計(jì)算可知非隔震模型的前三階周期分別為2.89、1.57、1.33，而隔震模型的前三階周期則是3.25、2.56、2.24.通過結(jié)構(gòu)的前三階自振周期可知，盆式支座是一種剛性支座，鉛芯橡膠支座初始剛度性對于盆式支座剛度有所減小，從而結(jié)構(gòu)的自振周期變大。

表2 隔震支座對關(guān)鍵部位地震響應(yīng)的減震率

從表2可看出，相對于盆式支座在橫橋向鉛芯橡膠支座具有明顯的減震效果。鉛芯橡膠支座在橫橋向能有效的減小墩底彎矩。對于2號墩固定墩和其它活動(dòng)墩鉛芯橡膠支座的減震效果不同，2號墩減震率高于其它墩，在橫橋向和順橋向減震效果都十分明顯，并且鉛芯橡膠支座對墩底彎矩進(jìn)行了重新分配，使之趨向均勻受力。因此通過計(jì)算可知采用4個(gè)LRB600鉛芯橡膠支座能有效減小地震響應(yīng)中的位移響應(yīng)和橫橋向彎矩響應(yīng)，同時(shí)對彎矩進(jìn)行了重分配，提高了橋梁行車舒適性。

4 結(jié)論

盆式支座是一種剛性支座，鉛芯橡膠支座初始剛度性對于盆式支座剛度有所減小，從而結(jié)構(gòu)的自振周期變大。并且鉛芯橡膠支座相對于盆式支座在橫橋向鉛芯橡膠支座具有明顯的減震效果。鉛芯橡膠支座在橫橋向能有效的減小墩底彎矩。另外鉛芯橡膠支座還會(huì)對墩底彎矩進(jìn)行重新分配，使之趨向均勻受力。