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拉索隔震支座抗震性能分析

双林桥梁支座  2020/6/1 4:25:44  1353
内容摘要:拉索隔震支座为板式支座和钢索组合而成。因此其恢复力特性可以看作是2种恢复力特性的组合:滑动板式支座和拉索。初始刚度为板式支座的静摩擦刚度,屈服力为最大静摩擦力。屈后刚度基本为拉索的弹性拉伸刚度。这种拉...

拉索隔震支座板式支座和钢索组合而成。因此其恢复力特性可以看作是2种恢复力特性的组合:滑动板式支座和拉索。初始刚度为板式支座的静摩擦刚度,屈服力为最大静摩擦力。屈后刚度基本为拉索的弹性拉伸刚度。这种拉索隔震支座弥补了滑动摩擦型支座的不可自回复性。图3为支座拟静力试验所得到的滞回曲线。图4则为计算模型中采用的支座水平向恢复力特性。图中K-为摩擦支座的初始刚度,K。为拉索的水平向拉伸刚度。相关研究表明此模型可模拟实际支座性能[7]。图中由于拉索初始为松弛状态,因此在发生了一定量的相对位移后拉索绷紧,发生作用。同时由于支座的制作未达到完全对称的状态,因此正负向的曲线不是很对称。

在拉索隔震支座的前述分析中,一些关键的参数包括拉索松弛程度(反映为预留自由程d)和支座上、下板摩擦系数产等还有待进一步分析。首先进行的是拉索的预留相对拉伸自由程d,拟在0r5 cm之间每隔l cm变化,d的范围选择主要考虑了地震波的峰值地面加速度(PGA)以及桥梁的响应。考察支座的变形和承受的水平剪力随d变化情况。由图7中P1~P4墩上支座纵向水平变形8的变化可以看出滑动支座的位移都很大,达到了16 cm左右,随d的增大略有增加。而拉索隔震支座的变形随初始间距的增大而增大,基本为线性关系,即拉索的相对变形基本不变。

图7中虚线为拉索隔震支座的地震水平力变化。结果显示,d增大则支座索承受的水平力将减小,同时,当d较大时,减小的幅度不是很明显,可以认为此时受d的影响较小。图8为P3桥墩墩底截面的地震内力(剪力和弯矩)随间距d的变化图,同样可以看出,如果不考虑初始间距,则地震内力相对较大,适当的间距能够减小墩底的地震内力,而当间距较大时则减小的效果不明显。

隔震支座

一般的,大部分带有活动支座摩擦的梁桥,其摩擦力的影响可能无法忽略。滑动隔震支座摩擦效应可能会显著改变固定墩和滑动墩的受力状况。基于以上考虑,对支座摩擦效应在此连续梁桥纵向地震响应中的影响进行了探讨。以下对支座上、下板之间的摩擦系数进行分析,一般对于聚四氟乙烯滑板支座,摩擦系数为0.02,本文中为了分析此参数的影响,参考实验的实测结果,拟在0.005~0.030的范围内进行参数的比较分析。从中可以看出,随着摩擦系数的增大,P1,P2和P4处墩、梁的水平向最大相对位移值都逐渐减小,从0.19 m减小到约0.13 m,而P3墩处,墩、梁相对位移也随摩擦系数增大而减小,但减小的幅度没有滑动墩处明显。图10为P3处隔震支座的拉索最大水平力变化曲线,随着摩擦系数的增大,拉索的最大水平力也逐渐减小,这表明由于摩擦系数的增大,最大摩擦力也增大,地震能量得到了更多的消耗,则传递到拉索中的地震水平力也相对减小。

P3墩墩底地震内力变化曲线也表明了这一点,同时,其他滑动墩墩底的地震内力也随着摩擦系数增大而减小。这可能是上部梁体质量经支座摩擦传下的剪力与墩身振动产生剪力的方向不一致,从而相互抵消减少了墩底的剪力,摩擦程度越大,减小的越多。也可能为支座摩擦引起的墩身自振周期的变化,使得周期的变化朝着地震反应值衰减的方向,降低了墩的地震响应,并且这种减少大于上部质量经支座传下来的摩擦力。

为了考虑较大的摩擦系数对此桥中拉索隔震支座的影响,在0.1~0.4之间变化摩擦系数进行分析,可以看出,摩擦系数并不是越大越好,超过一定的限度后,P3墩底的内力呈现增大的趋势,这是由于上部结构的惯性力通过较大的摩擦力而传递到桥墩,对下部结构产生不利影响,设计中应该避免。

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