淺談大跨度橋梁的鉛芯橡膠支座_第1頁
淺談大跨度橋梁的鉛芯橡膠支座_第2頁
淺談大跨度橋梁的鉛芯橡膠支座_第3頁
淺談大跨度橋梁的鉛芯橡膠支座_第4頁
全文預(yù)覽已結(jié)束

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

淺談大跨度橋梁的鉛芯橡膠支座

近年來,中國地震頻繁,對人民的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。如果震區(qū)的橋梁在地震中產(chǎn)生了嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)破壞,不僅會中斷交通,阻礙抗震救災(zāi)工作的開展,而且還會對人民生命財產(chǎn)造成損失。所以,如何提高作為生命線工程的橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能是亟待解決的問題。近幾年來,防震減災(zāi)的觀念發(fā)生了由“抗”到“控”的轉(zhuǎn)變,致使減隔震措施的研究與應(yīng)用得到了重視。通常,如下情況需要采用減隔震措施:1)橋墩剛性大,橋梁自振周期短;2)相鄰橋墩高度有較大的高差;3)橋址處地面運動特性明顯,高頻階段能力集中。但如下情況則不宜采用減隔震措施:1)橋址處場地失效;2)橋墩剛性小,橋梁自振周期長;3)橋址位于軟弱場地,使得橋梁與地基共振;4)支座出現(xiàn)負(fù)反力。采用減隔震支座后,可延長橋梁的自振周期,提高其阻尼,較好地消耗地震作用。盡管地震作用時,減隔震支座可能損壞,但是橋梁結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生嚴(yán)重破壞,從而使得地震后的搶修及修復(fù)成為可能[1]。1鉛芯橡膠合成重拉索地震力鉛芯橡膠支座是在普通疊層橡膠支座的中心插入鉛芯,利用橡膠來承擔(dān)橋梁上部結(jié)構(gòu)的重量,并利用鉛芯在地震過程中的彈塑性能來耗散地震能量,使得地震力在下部結(jié)構(gòu)的分配較均勻,具有較低的屈服力和較好的滯回特性。鉛芯橡膠支座如圖1所示,其滯回曲線如圖2所示。鉛芯橡膠支座采用Wen模型來模擬[2],其恢復(fù)力F為:式中:分別為支座的水平位移和速度;α為鉛芯橡膠支座硬化比;Fy、y分別為鉛芯橡膠支座的屈服力和屈服位移;z為材料的滯回特性分量。2t梁橋型地質(zhì)構(gòu)造打杏坡1號橋位于龍陵—瑞麗高速公路上,孔跨布置為12×40.5m,3孔1聯(lián),全橋共8聯(lián),分為左右2幅。上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁。橋面凈寬為2×凈-11.0m。下部結(jié)構(gòu)為Y型墩,最高墩高為67m,兩岸采用樁柱式橋臺,橋墩基礎(chǔ)均為樁基礎(chǔ)[3]。橋型布置如圖3所示。橋址處地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,構(gòu)造活動期次較多,地震活動頻繁。《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》規(guī)定[4],其設(shè)計基本地震加速度值為0.3g,地震動反應(yīng)譜特征周期為0.4s,對應(yīng)地震基本烈度為Ⅷ度。3動力模型建立為了對采用鉛芯橡膠支座和普通支座橋梁的結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)進(jìn)行對比,本文運用MidasCivil有限元軟件分別建立了2個動力分析模型。在有減隔震措施的模型墩頂模擬鉛芯橡膠支座,無減隔震措施的模型墩頂模擬普通橋梁支座,除此之外的模型及其邊界條件均相同。3.1動力特性分析首先,分析計算采用普通橋梁支座和采用鉛芯橡膠支座的有限元模型的動力特性;然后,分析計算在E2水準(zhǔn)地震作用下,采用普通橋梁支座和采用鉛芯橡膠支座的有限元模型在墩底的內(nèi)力、樁的內(nèi)力以及梁端位移。3.2波的輸入及分析本文計算采用的地震時程為EL地震波,地震波采用橫橋向+豎向、順橋向+豎向2種方式輸入。本文時程分析采用一致激勵輸入。EL地震波如圖4所示,地震動參數(shù)如表1所示。3.3橫向位移約束打杏坡1號橋為連續(xù)梁橋,在布置普通支座時,跨中支座為固定支座,需要約束橫橋向和順橋向的位移;邊跨支座為活動支座,無需約束橫橋向和順橋向的位移;由于本橋采用了防止落梁的擋塊,所以需要約束橫橋向的位移。普通支座參數(shù)及鉛芯橡膠支座參數(shù)如表2、表3所示。3.4樁土彈簧剛度計算方法進(jìn)行橋梁減隔震計算時,由于地基的柔性,樁土效應(yīng)對橋梁的減隔震效果有直接影響,所以進(jìn)行橋梁減隔震計算時考慮樁土效應(yīng)很重要[5]。我國JTGD63—2007《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》[6]規(guī)定采用“m法”來計算樁土彈簧剛度。本文土彈簧模擬采用“m法”來確定土的地基系數(shù)C(m的取值根據(jù)地質(zhì)特性決定),再由其算出各樁頂?shù)耐翉椈蓜偠取值為:式中:h為樁深;mi為各土層非巖石地基水平向抗力系數(shù)的比例系數(shù);hi為相應(yīng)的土層厚度。m值換算具體如圖5所示。本文采用計算承臺底6個自由度的彈簧剛度來模擬樁土效應(yīng),計算方法與混凝土靜力計算方法相同,但是m動=(2~3)m靜,彈簧剛度如表4所示。3.5結(jié)構(gòu)動力時程模型采用通用有限元軟件MidasCivil2012建立了橋梁動力模型,如圖6所示。全橋共有3484個節(jié)點,3554個單元。模型建立過程中,主梁、主墩均采用梁單元進(jìn)行模擬,且考慮了2期恒載和自重的作用,以及樁土效應(yīng)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震動力時程分析時,采用直接積分法,時間步長△t取0.01s,持續(xù)時間為40.98s。阻尼矩陣采用振型阻尼,阻尼比取0.05[7]。3.6結(jié)構(gòu)的特性分析橋梁的動力特性是結(jié)構(gòu)的固有特性,主要受結(jié)構(gòu)質(zhì)量、剛度、邊界條件影響。研究橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的基礎(chǔ)就是對梁結(jié)構(gòu)動力特性進(jìn)行分析,并計算橋梁結(jié)構(gòu)的周期及振型。按照J(rèn)TG/TB02-01—2008《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》[8]的要求,結(jié)構(gòu)分析中對應(yīng)于振型的有效質(zhì)量總合(即振型參與質(zhì)量)要占總質(zhì)量的90%以上,因此,為了保證計算精度,須滿足振型在各個方向軸線參與質(zhì)量之和達(dá)到要求。限于篇幅,本文只給出了該橋前5階的動力特性,如圖7和表5所示。4順橋向+豎向本文地震時程荷載工況分為以下2類:1)橫橋向+豎向;2)順橋向+豎向。由JTG/TB02-01—2008得出豎向系數(shù)R=0.65。限于篇幅,僅列出E2水平地震作用下的結(jié)果。4.1墩底彎曲通過計算分析,得到2個工況下分別采用普通支座和鉛芯橡膠支座的模型的墩底彎矩,如圖8所示。4.2墩底厚度通過計算分析,得到2個工況下分別采用普通支座和鉛芯橡膠支座模型的墩底剪力,如圖9所示。4.3頂彎矩陣通過計算分析,得到2個工況下分別采用普通支座和鉛芯橡膠支座的模型樁頂彎矩,如圖10所示。4.4剪切力通過計算分析,得到2個工況下分別采用普通支座和鉛芯橡膠支座模型的樁頂剪力,如圖11所示。4.5梁端位移通過計算分析,得到2個工況下分別采用普通支座和鉛芯橡膠支座模型的梁端位移,如圖12所示。4.6抗衰減地震效果分析將上述結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計、整理和比較,得到減隔震效果如表6所示。表6中,5膠支護(hù)外剪力1)若采用鉛芯橡膠支座,則在地震作用時,可有效耗散地震對橋梁的作用,較好地延長橋梁結(jié)構(gòu)自身周期,明顯改善橋梁在地震作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng),使結(jié)構(gòu)更加安全可靠。2)若采用鉛芯橡膠支座,則橋墩墩底的彎矩、剪力和樁頂?shù)膹澗亍⒓袅Χ稼呌谄骄?。由于本文模擬的打杏坡大橋處于山嶺區(qū),墩高高差很大,且矮墩剛度較高墩大,矮墩將分擔(dān)較大的剪力。安裝鉛芯橡膠支座后,可減小矮墩的剛度,使剪力由各個墩共同承擔(dān)。除剪力外,彎矩也具有同樣

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論