張?，?，靳 羿

(1.華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450045；2.浙江西城工程設(shè)計(jì)有限公司，浙江 杭州 317600)

0 前 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)不斷深入，在地震作用下，單純依靠橋梁本身結(jié)構(gòu)已經(jīng)越來(lái)越不能夠滿(mǎn)足抗震要求。并且由于結(jié)構(gòu)的尺寸過(guò)大，所引起地震反應(yīng)也相對(duì)較大，難達(dá)到我們通常所說(shuō)的三水準(zhǔn)抗震設(shè)防要求[1]。鉛芯橡膠支座具有良好隔震性能，在能夠很好支承橋梁上部結(jié)構(gòu)的同時(shí)還能夠給橋梁提供彈性恢復(fù)力，相比于傳統(tǒng)的抗震裝置具有一系列優(yōu)點(diǎn)，因此，被廣泛應(yīng)用于中小跨度橋梁中。本文引用某城市高架橋梁工程實(shí)例，基于Midas Civil軟件，運(yùn)用時(shí)程分析法計(jì)算并對(duì)比了結(jié)構(gòu)采用盆式橡膠支座與鉛芯橡膠支座后的地震反應(yīng)特性。

1 工程概況與計(jì)算模型

以某聯(lián)(3×30 m)連續(xù)箱梁橋?yàn)槔?，截面形式為單箱四室變截面。基于Midas Civil軟件建立如圖1所示有限元模型，每個(gè)橋墩上設(shè)置兩個(gè)對(duì)稱(chēng)支座，計(jì)算模型中未減隔震橋梁采用的普通盆式支座，減隔震橋梁采用的鉛芯橡膠支座布置。鉛芯橡膠支座參數(shù)表見(jiàn)表1。

表1 鉛芯橡膠支座參數(shù)表

圖1 有限元模型

2 地震動(dòng)輸入

本文所研究橋梁的場(chǎng)地類(lèi)別為III類(lèi)建筑場(chǎng)地，該場(chǎng)地特征周期為0.45，抗震設(shè)防烈度為7度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，選用EI地震波，級(jí)速度時(shí)程PGA為0.35 g，調(diào)整系數(shù)為0.857。

3 隔震性能分析

3.1 結(jié)構(gòu)自振周期

分別對(duì)采用鉛芯橡膠支座與普通盆式支座的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行計(jì)算，所計(jì)算的結(jié)果如圖2所示。根據(jù)圖2的計(jì)算結(jié)果，鉛芯橡膠支座可以有效地延長(zhǎng)橋梁結(jié)構(gòu)的振型周期，據(jù)圖表顯示特征周期的前3階遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于未隔震橋梁的周期。從第4階模態(tài)開(kāi)始，隔震橋梁與非隔震橋梁的周期差別不大。

圖2 結(jié)構(gòu)的自振周期

3.2 結(jié)構(gòu)內(nèi)力響應(yīng)幅值比較

表2 隔震橋梁與非隔震橋梁的地震響應(yīng)幅值

由表2可知，2號(hào)墩的剪力與彎矩均大大降低，隔震率分別達(dá)到了29.5%與42.7%，隔震效果顯著。1號(hào)墩、3號(hào)墩、4號(hào)墩剪力與彎矩也相應(yīng)降低，最大隔震率分別達(dá)到了59.7%和49.5%，充分說(shuō)明采用鉛芯橡膠支座可以顯著降低地震作用下結(jié)構(gòu)所受到的剪力與彎矩，并且各橋墩墩底受到的剪力與彎矩趨于平衡狀態(tài)。由圖3可知，鉛芯橡膠支座比普通盆式支座墩頂位移明顯減小，在E2地震波作用下，可以有效減小墩柱的變形，從而達(dá)到保護(hù)墩柱的安全的目的。由表2和圖3可知，采用鉛芯橡膠支座后，各墩的墩頂位移與內(nèi)力變化的規(guī)律是基本一致的，說(shuō)明鉛芯橡膠支座可以有效的降低墩頂位移。

圖3 墩頂位移

4 結(jié) 論

連續(xù)橋梁采用鉛芯橡膠支座后，在地震作用下，結(jié)構(gòu)的自振周期有所延長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)各墩墩底剪力及彎矩大大減?。欢枕斘灰埔灿兴鶞p小。在采用鉛芯橡膠支座之后，結(jié)構(gòu)各橋墩所受到的內(nèi)力和位移分布更均勻，明顯地降低了各墩的地震作用效應(yīng)。

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