铅芯橡胶支座与板式橡胶支座抗震计算对比-学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

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84桥梁结构
城市道桥与防洪
2013年7月第7期
铅芯橡胶支座与板式橡胶支座抗震计算对比
亢晓亮
(上海千年城市规划工程设计股份有限公司,上海市201108
摘要:桥墩较矮,桥梁下部结构刚度较大时,采用铅芯橡胶支座能够明显延长结构自振周期,减小地震力,保证在强震作用下桥
墩立柱处于弹性;桥墩较高,桥梁下部结构刚度不大时,采用板式橡胶支座也能满足抗震要求。设计に作中,应结合桥梁抗震设防
要求,根据工程实际需要合理选用铅芯橡胶支座或板式橡胶支座。
关词:铅芯橡胶支座;板式橡胶支座;抗震
中图分类号:1U443.35文献标识码:A文章编号:10092716(2013)07-0084-02
0前言
1750y2=875
近年来我国相继颁布实施了《公路桥梁抗震
防撞护栏
车行道
摘护?分
100m沥肖混凝
设计细则》(JTG/TB02-01-2008)和《城市桥梁抗震
道路中心线
设计规范》(CJ166-2011),规范中桥梁抗震设计
0mm纠筋混凝士
30m预应力混凝土小箱梁高1.6m
理念、设计方法上有了非常大的进步,要求我们设
计工作者具备更多的抗震设计知识。
设置减隔震支座是一种简便、经济、先进的工
程抗震手段;理想的减隔震支座需具备:在较低的
水平力作用下,具有较高的初始刚度,变形很小;
在地震作用下,支座屈服,在变形的过程中消耗地
震能量,延长结构周期。铅芯橡胶支座是在分层橡
胶支座中部插入铅芯而形成的隔震装置,它具有良
好的力学特性,具有较低的屈服剪力(约为10MPa)
D006孔藩注柱
和足够高的初始剪切刚度(G约为130MPa),具有
理想的弹塑性性能,且对于塑性循环具有很好的
图1桥梁横断面(单位:mm)
耐疲劳性能。它能够提供地震状况下的耗能能力类,抗震设计方法为A类。
和静力荷载作用下所需的支座刚度。但是其造价
各联桥墩立柱高度见表1。
高,且在现场安装工作复杂,桥梁施工完成后养护
表1桥墩立柱高度
或更换难度较大。
桥联
墩号
柱高mm
1工程概况
900
第二联
本文以某跨线桥梁引桥(3ⅹ简支变连续组合
P5
2600
小箱梁)第二联和第四联为例,分别选取承载力相
P6
当的铅芯橡胶支座和板式橡胶支座进行抗震分
析。桥梁横断面见图1,主要技术指标如下
6800
第四联
(1)道路等级:城市快速路。
(2)桥梁设计荷载标准:城一A级。
8
3)桥梁宽度:0.5m(护栏)+15625m(车行2有限元模型
道)+0.5m(护栏)=16.625m。
(4)抗震设防标准:按照地震基本烈度7度设2.1计算模型
防,地震动峰值加速度0.1g;抗震设防类别为乙
采用 Midas/ Civil2011对整体结构模型进行时
程分析计算。
收稿日期:2013-03-0
作者简介:亢晓亮(1985-),男,甘肃庆阳人,助理工程师,从
全桥考虑下部结构-上部结构的共同协同工
事桥梁设计工作
作抵抗纵、横桥向地震作用。根据《公路桥梁铅芯

2013年7月第7期
城市道桥与防洪
桥梁结构85
隔震橡胶支座》(JTT822-2011)附录A的支座特
表3桥墩立柱内力统计表
性,采用一般连接中得“铅芯橡胶支座隔震装置”支座类型内力
P4
PS
Pg
P10
模拟铅芯橡胶支座的性能;根据《公路桥梁抗震设铅芯橡剪力AN80
829
800
计细则》的6.3.7条计算板式橡胶支座刚度,采用
胶支座弯矩AN·m)2536272268347198
弹性连接模拟板式橡胶支座的性能;用m法计算
板式橡剪力N3348316016021427
得到单桩刚度,对承台底进行弹性约東。全桥模型
胶支座弯矩AパNm)11340131901305011850
见图2、图3。
对比分析:同一联中,矮墩地震力较大;采用
铅芯橡胶支座时,矮墩和高墩的地震力相当;采用
铅芯橡胶支座时,地震力明显减小,矮墩地震力变
化幅度较高墩大。
3.3桥梁立柱抗震验算
根据《城市桥梁抗震设计规范》(CJ166-2011
图2全桥模型(第二联)
7.3.1、7.3.2条规定,P4、P5墩(高宽比小于2.5)应
按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计
规范》(JTGD62)的规定验算桥墩抗弯和抗剪强度;
P9、P10(高宽比大于2.5)墩需按照7.4条验算验算
桥墩立柱抗剪
(1)P4、P5墩截面验算
图3全桥模型(第四联)
根据最不利轴力求的截面抗力M=2950(kN·m)
2.2地震波
V =acc:@ 0.45 x- bho V(24+0. P)V.f
地震波图形见图4。
=4053(kN)
由以上计算结果可知,P4、P5墩只有采用减隔
震支座,其承载力才能满足规范要求。
(2)P9、P1O墩截面验算
相e
P9、P10墩立柱按照能力保护构件验算桥墩立
柱塑性铰区域斜截面抗剪强度。根据桥墩立柱配
筋,立柱在最不利轴力作用下顺桥向截面屈服曲
率计算结果见图5。桥墩屈服曲率见表4。
18000
图4地震波
3主要计算结果及对比分析
12000
100
3.1桥梁自振周期
桥梁自振周期统计见表2。
表2桥梁自振周期统计表
2000
支座类型
第二联(矮墩)s
第四联(高墩)s
0
10
15
铅芯橡胶支座
1.141
1.266
Curvature×103(/mo
图5桥墩立柱屈服曲率曲线
板式橡胶支座
0.707
0.97
表4桥墩屈服曲率表
对比分析:高墩较矮墩自振周期长;矮墩采用
顺桥向
状态
曲率(l/m)
板式橡胶支座时,自振周期为0.707s,接近桥梁特
弯矩/(kNm)
开裂
1950.67
0.000166388
征周期(0.65s);采用铅芯橡胶支座时,桥梁自振
屈服(初始)
9686.44
0.00175774
周期明显变长,矮墩自振周期变化幅度较高墩大。
屈服
13260.2
0.00602755
3.2各墩立柱柱底(顺桥向)内力统计表
屈服(理想化)
13038.1
0.00236594
本文选取连续梁两个中墩立柱柱底内力计算
极限
13551.1
0.0111193
结果进行对比,见表3。
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