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绍兴经双模型测算研究铅芯橡胶支座可用于旧桥抗震加固

双林橡胶  2020/8/25 15:47:01  3819
内容摘要:某现况桥梁兴建于1985年,长1km,宽15m,上部结构为50跨20m简支T梁,下部结构为排架式墩柱接盖梁形式,基础为1.5m钻孔灌注桩,桩顶设系梁连接。该桥梁位于交通量繁重的郊区二级道路上,货运大车...

某现况桥梁兴建于1985年,长1km,宽15m,上部结构为50跨20m简支T梁,下部结构为排架式墩柱接盖梁形式,基础为1.5m钻孔灌注桩,桩顶设系梁连接。该桥梁位于交通量繁重的郊区二级道路上,货运大车较多,经过二十多年的使用桥梁已经出现较多病害。

2010年,在对桥梁所处道路进行改扩建之前,对桥梁结构进行了详细的检测评估和计算分析,桥梁的抗震验算结果如下:

(1)在El地震下,下部结构满足承载力要求;

(2)在E2地震下,墩柱斜截面抗剪、盖梁正截面抗弯承载能力不满足能力保护构件要求;

(3)墩柱和桩基的箍筋配置较少,潜在塑性铰区域未加密,不满足抗震构造要求,延性不足。

针对上述问题,采用绍兴铅芯橡胶支座对桥梁进行减震设计,目标是减小E2地震下部结构的内力,使其仍处于弹性范围内。这样,就能避免因主筋和箍筋不足造成的不满足塑性铰区域构造要求问题和不满足能力保护要求问题。

铅芯橡胶支座

铅芯绍兴橡胶支座的力学性能

铅芯橡胶支座是在普通绍兴板式橡胶支座的中部或中心周围部位竖直压人一个或几个高纯度铅芯制成的,通过铅芯的剪切变形来吸收耗散振动能量。铅芯橡胶支座具有构造简单、加工制造容易、安装方便、
设计阻尼有较大的灵活性(调节铅芯的几何尺寸)、耐疲劳性能好、在常态下刚度较大等优点,在工程实际中就得到了广泛应用。在我国、日本、美国和新西兰等国已建造了一千余座此类隔震结构,其中数座在1994年美国北岭地震和1995年日本阪神地震中经受了强烈地震动的考验,显现了良好的隔震效能。

铅芯橡胶支座的本构关系是非线性的,最常用分析模型是双线性分析模型。在双线性模型中,主要力学参数包括弹性刚度、屈服后刚度局、特征强度等。对于这些力学参数与支座的结构参数,在一些国外规范及国内外文献中均有研究。本桥梁免振设计条例提出了修正的双线性模型,其中弹性刚度K。和屈服后刚度随支座变化而变化,但特征强度Q。保持为常数,这与试验结果不符,实际中采用较少;近些年来,国内较多研究者通过试验,亦提出了自己的本构关系模型。

结论:

(1)人工时程得到的最大内力略大于反应谱结果,时程取用合适。

(2)采用Y4Q300铅芯橡胶支座时,墩柱内力及桩基最大弯矩减少约52%,减振效果明显,经验算,墩柱及桩基承载能力满足要求。主梁相对于盖梁的纵向位移最大为3.8cm,变位较小,现有变形缝宽度满足位移要求。

本文采用国内学者提出的参数计算公式以双线性模型模拟铅芯橡胶支座,对该支座在某旧桥抗震加固中的减震性能进行了详细分析。通过频谱特性、有效加速度峰值和持续时间等三要素的检验,选定了适合桥梁场地特性的地震波。地震波时程分析结果表明,结构在E2地震下的内力得到了大幅削减,仍处于弹性工作范围,满足了《公路桥梁抗震细则》的要求,实现了抗震加固的目标。

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