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84桥梁结构城市道桥与防泆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20108)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。设计工作中,应结合桥梁抗震设防求,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:铅芯榱胶支座;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)07-0084-020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年行道100m沥肖混凝设计细则(JTG/TB02-01-2008)和城市桥梁抗震防水屡道路中心线设计规范(CJ166-2011),规范中桥梁抗震设计80m筋混凝士30m预应力泥凝土小箱梁高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応中部插人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mm1工程概况900第二联本文以某跨线桥梁引桥(3简支变连续组合B42600小箱梁)第二联和第四联为例,分别选取承载力相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,主要技术指标如下第四联6800(1)道路等级:城市快速路。2)桥梁设计荷载标准:城-A级。8)(3)桥梁宽度:0.5m(护栏)+15.625m(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;抗震设防类別为乙采用 Midas/ Civil2011对整体结构模型进行时程分析计算。收稿日期:2013-03-07作者简介:亢晓亮(1985-),男,甘肃庆阳人,助理T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P4P5PgP10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AN810707829800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ANm)253627226834719弹性涟接模拟板式橡胶支座的性能:用m法计算板式像剪力A)3#31601621427得到单桩刚度,对承台底进行弹性约束。全桥模型胶支座弯矩AN?m)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、P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(kNm)2.2地震波V =aca: 0.45 x- V(24+0. P)V.地震波图形见图4。=4053(kN)由以上计算结果可知,P4、PS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。图4地震波3主要计算结果及对比分析12003.1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)第四联(高墩)s1015铅芯橡胶支座1.1411.266Grvat ure x 10 (I/m)图5桥墩立柱屈服曲率曲线板式橡胶支座0.7070.97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板式橡胶支座时,自振周期为0.707s,接近桥梁特弯矩/kNm)曲率/im)开裂1950.670.000166388征周期(0.65s);采用铅芯橡胶支座时,桥梁自振屈服(初始)9686.440.00175774周期明显变长,矮墩自振周期变化幅度较高墩大。屈服13260.20.006027553.2各墩立柱柱底(顺桥向)内力统计表屈服(理想化)13038.10.00236594本文选取连续梁两个中墩立柱柱底内力计算极限13551.10.0111193结果进行对比,见表3。下转第92页)