鉛芯橡膠支座對橋梁地震響應影響

薛曉杰 謝 姣

(長安大學，陜西 西安 710064)

1 鉛芯橡膠支座的構造及隔震原理

鉛芯橡膠支座由用來支承荷載的疊層橡膠支座及用于吸收耗散能量的鉛銷組合而成。普通橡膠支座的主要缺點是阻尼很小，在較低水平力作用下支座變形也可能很大。在普通橡膠支座中插入鉛銷，則可以得到一個緊湊的隔震裝置。鉛銷提供了地震下的耗能和靜力荷載下所必須的屈服強度與剛度，在較低水平力作用下，因具有較高的初始剛度，其變形很小。在強烈地震作用下，由于鉛銷的屈服，一方面消耗地震能量;另一方面，剛度降低，達到延長結構周期的目的，從而通過降低地震激勵來減小地震反應。

2 鉛芯橡膠支座隔震分析

本文選取黑城河特大橋為計算模型，利用有限元軟件Madis/Civil進行分析計算。該橋主橋采用四跨預應力混凝土變截面連續箱梁;引橋為30米先簡支后結構連續T梁橋。

不同的支座參數對隔震效果影響較大，對于直線橋梁來說初步選擇鉛芯支座時首先要滿足正常使用的要求，一般包括剛度、阻尼、健全的傳略機能、穩定的靜力和動力特性、蠕變性能、耐久性要求、施工安裝和交換容易。參考國內鉛銷橡膠支座試驗研究成果，本文取鉛芯橡膠支座硬化比為6.5。參考某品牌鉛芯橡膠支座參數，根據等效剛度及彈性反應譜法的基本原理，針對鉛芯橡膠支座的布置方式，初步試選取了一種型號的支座。支座型號及參數見下表1。

表1 鉛芯橡膠支座參數表

3 鉛芯橡膠支座隔震效果分析

為了驗證以上選定的LRB600鉛芯橡膠支座的隔震效果，本文分別建立安裝盆式橡膠支座(以下稱非隔震支座)和安裝LRB600鉛芯橡膠支座(以下稱隔震支座)兩種模型(非隔震模型與隔震模型)進行水平地震響應時程分析。兩種模型隔震支座減震率用λ來表示，表2列出了隔震支座對關鍵部位地震響應的減震率。通過計算可知非隔震模型的前三階周期分別為2.89、1.57、1.33，而隔震模型的前三階周期則是3.25、2.56、2.24.通過結構的前三階自振周期可知，盆式支座是一種剛性支座，鉛芯橡膠支座初始剛度性對于盆式支座剛度有所減小，從而結構的自振周期變大。

表2 隔震支座對關鍵部位地震響應的減震率

從表2可看出，相對于盆式支座在橫橋向鉛芯橡膠支座具有明顯的減震效果。鉛芯橡膠支座在橫橋向能有效的減小墩底彎矩。對于2號墩固定墩和其它活動墩鉛芯橡膠支座的減震效果不同，2號墩減震率高于其它墩，在橫橋向和順橋向減震效果都十分明顯，并且鉛芯橡膠支座對墩底彎矩進行了重新分配，使之趨向均勻受力。因此通過計算可知采用4個LRB600鉛芯橡膠支座能有效減小地震響應中的位移響應和橫橋向彎矩響應，同時對彎矩進行了重分配，提高了橋梁行車舒適性。

4 結論

盆式支座是一種剛性支座，鉛芯橡膠支座初始剛度性對于盆式支座剛度有所減小，從而結構的自振周期變大。并且鉛芯橡膠支座相對于盆式支座在橫橋向鉛芯橡膠支座具有明顯的減震效果。鉛芯橡膠支座在橫橋向能有效的減小墩底彎矩。另外鉛芯橡膠支座還會對墩底彎矩進行重新分配，使之趨向均勻受力。