考慮翹曲影響的曲線箱梁橋隔震結(jié)構(gòu)研究

劉 石

(吉林建筑大學(xué) 土木學(xué)院， 吉林 長春 130000)

考慮翹曲影響的曲線箱梁橋隔震結(jié)構(gòu)研究

劉 石

(吉林建筑大學(xué) 土木學(xué)院， 吉林 長春 130000)

為更好研究夾層橡膠隔震結(jié)構(gòu)在連續(xù)曲線箱梁橋中的作用，文章探討了一種箱梁單元，考慮翹曲效應(yīng)影響，其增加了一個翹曲位移自由度，同時考慮形心與剪心不重合的偏心影響，對照非隔震結(jié)構(gòu),對比分析夾層橡膠隔震結(jié)構(gòu)的隔震效果。

曲線箱梁橋；翹曲效應(yīng)；隔震結(jié)構(gòu)

0 前 言

隨著城市高架橋和高速公路橋的興建，曲線梁橋的應(yīng)用越來越普遍。對設(shè)置了夾層橡膠墊的曲線橋箱梁做動力分析時，橋梁設(shè)計中的箱形截面梁屬閉口薄壁桿件，在扭矩的作用下，同一斷面上各處將會產(chǎn)生不等的軸向位移，并產(chǎn)生翹曲應(yīng)力，故必須尋求一種能計入箱梁截面翹曲應(yīng)力的內(nèi)力分析方法。

1 空間薄壁曲線箱梁單元的剛度矩陣

曲線箱梁單元的剛度矩陣[K]和節(jié)點力傳遞矩陣T如下:

(1)

(2)

(3)

其中:

2 空間薄壁曲線箱梁單元的集中質(zhì)量矩陣

在不考慮剪心對形心的偏心影響時， 7個自由度的結(jié)點集中質(zhì)量矩陣[M]j如式(4)。

[M]j=diag[mumυmωmθxmθym62mf]

(4)

考慮垂直對稱剪心與形心偏心距ey=e，剪心與形心處水平方向位移分別為u,ue,截面繞剪心扭轉(zhuǎn)角為φ，如圖1所示時,慣性力引起剪心處的附加慣性力-fx*e。

圖1 剪心對形心的偏心影響

mx=-ρIcφ-fxe=-ρIcφ+eρA(u-φe)=-ρ[Ic+Ae2)φ-Aeu]

(5)

其中

{f}i=-[Mi]{a}

{f}i=[fxfyfzmxmymzmf]T

(6)

(7)

3 隔震效果分析

如圖2，三等跨連續(xù)梁橋，跨度30.5 m，墩高9.15 m，粱、墩柱構(gòu)件的彈性模量E=20.68 MPa、剪切模量G=9.05 MPa，夾層橡膠墊的彈性模量E=0.29 MPa、剪切模量G=0.024 MPa。 構(gòu)件幾何性能參數(shù)如表1。

輸入El Centro地震波， 8 s時長，時間間隔為0.02 s，峰值,非隔震結(jié)構(gòu)和隔震結(jié)構(gòu)地震波幅值調(diào)幅系數(shù)分別取0.58和1.16。動力分析縱向最大動力反應(yīng)見表2。

表1 構(gòu)件截面特性

圖2 三等跨連續(xù)梁橋模型

表2 結(jié)構(gòu)動力分析結(jié)果

4 結(jié) 論

(1)為更好研究夾層橡膠隔震結(jié)構(gòu)在連續(xù)曲線箱梁橋的作用，結(jié)構(gòu)分析中，要選用合適的理論構(gòu)造力學(xué)模型，要考慮扭轉(zhuǎn)引起的翹曲應(yīng)力。

(2)曲線箱梁橋扭矩值往往是直梁橋的幾倍，最大扭矩值多位于墩臺支承處，將隔震結(jié)構(gòu)設(shè)置于此，其剪力得到有效削減，地震能量得到較好耗散，發(fā)揮了夾層橡膠隔震結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，有很好的隔震效果。

[1] 吳亞平，李建軍，史聰慧，等.考慮剪力滯后和翹曲扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的曲線箱梁單元分析[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報, 2002, 21(3):1-5.

[2] 甘亞南，周廣春，赫中營. 曲線梯形箱梁靜力分析的多參數(shù)翹曲位移函數(shù)法[J].鐵道學(xué)報, 2011, 33(7):104-109.

[3] 鄒毅松，費瑜，王銀輝. 考慮翹曲效應(yīng)的曲線箱梁幾何非線性方程[C]. 全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議, 2011.

Adissertationonisolationstructureresearchofcurvedboxgirderbridgewithconsiderationofwarping

LIU Shi

(Jilin Jianzhu University Changchun City, Jilin Province 130000,China)

In order to better study the role of laminated rubber isolation structure in continuous curved box girder bridge, a box girder element is considered. Considering the effect of warping, it adds a degree of freedom of warping displacement. And the eccentricity of non-coincidence with shear center, the isolation effect of sandwich rubber isolation structure is compared with that of non-isolated structure.

curved box girder bridge; warping effect; Isolated structure

2016-11-04

劉石(1980-)，女，吉林長春人，講師，研究方向：結(jié)構(gòu)抗震。

橋梁橡膠隔振分析及設(shè)計研究(861093)。

U442

：C

：1008-3383(2017)06-0067-02