基于铅芯橡胶支座的连续梁桥隔震性能研究

2020-03-16张海莹

四川建材 2020年2期

张海莹，靳羿

(1.华北水利水电大学，河南郑州 450045；2.浙江西城工程设计有限公司，浙江杭州 317600)

0 前言

随着我国经济建设的不断发展，基础建设不断深入，在地震作用下，单纯依靠桥梁本身结构已经越来越不能够满足抗震要求。并且由于结构的尺寸过大，所引起地震反应也相对较大，难达到我们通常所说的三水准抗震设防要求[1]。铅芯橡胶支座具有良好隔震性能，在能够很好支承桥梁上部结构的同时还能够给桥梁提供弹性恢复力，相比于传统的抗震装置具有一系列优点，因此，被广泛应用于中小跨度桥梁中。本文引用某城市高架桥梁工程实例，基于Midas Civil软件，运用时程分析法计算并对比了结构采用盆式橡胶支座与铅芯橡胶支座后的地震反应特性。

1 工程概况与计算模型

以某联(3×30 m)连续箱梁桥为例，截面形式为单箱四室变截面。基于Midas Civil软件建立如图1所示有限元模型，每个桥墩上设置两个对称支座，计算模型中未减隔震桥梁采用的普通盆式支座，减隔震桥梁采用的铅芯橡胶支座布置。铅芯橡胶支座参数表见表1。

表1 铅芯橡胶支座参数表

图1 有限元模型

2 地震动输入

本文所研究桥梁的场地类别为III类建筑场地，该场地特征周期为0.45，抗震设防烈度为7度。根据标准建筑抗震设计规范规定，选用EI地震波，级速度时程PGA为0.35 g，调整系数为0.857。

3 隔震性能分析

3.1 结构自振周期

分别对采用铅芯橡胶支座与普通盆式支座的结构模型进行计算，所计算的结果如图2所示。根据图2的计算结果，铅芯橡胶支座可以有效地延长桥梁结构的振型周期，据图表显示特征周期的前3阶远远大于未隔震桥梁的周期。从第4阶模态开始，隔震桥梁与非隔震桥梁的周期差别不大。

图2 结构的自振周期

3.2 结构内力响应幅值比较

表2 隔震桥梁与非隔震桥梁的地震响应幅值

由表2可知，2号墩的剪力与弯矩均大大降低，隔震率分别达到了29.5%与42.7%，隔震效果显著。1号墩、3号墩、4号墩剪力与弯矩也相应降低，最大隔震率分别达到了59.7%和49.5%，充分说明采用铅芯橡胶支座可以显著降低地震作用下结构所受到的剪力与弯矩，并且各桥墩墩底受到的剪力与弯矩趋于平衡状态。由图3可知，铅芯橡胶支座比普通盆式支座墩顶位移明显减小，在E2地震波作用下，可以有效减小墩柱的变形，从而达到保护墩柱的安全的目的。由表2和图3可知，采用铅芯橡胶支座后，各墩的墩顶位移与内力变化的规律是基本一致的，说明铅芯橡胶支座可以有效的降低墩顶位移。