基于鉛芯橡膠支座的連續梁橋隔震性能研究

張海瑩，靳 羿

(1.華北水利水電大學，河南 鄭州 450045；2.浙江西城工程設計有限公司，浙江 杭州 317600)

0 前 言

隨著我國經濟建設的不斷發展，基礎建設不斷深入，在地震作用下，單純依靠橋梁本身結構已經越來越不能夠滿足抗震要求。并且由于結構的尺寸過大，所引起地震反應也相對較大，難達到我們通常所說的三水準抗震設防要求[1]。鉛芯橡膠支座具有良好隔震性能，在能夠很好支承橋梁上部結構的同時還能夠給橋梁提供彈性恢復力，相比于傳統的抗震裝置具有一系列優點，因此，被廣泛應用于中小跨度橋梁中。本文引用某城市高架橋梁工程實例，基于Midas Civil軟件，運用時程分析法計算并對比了結構采用盆式橡膠支座與鉛芯橡膠支座后的地震反應特性。

1 工程概況與計算模型

以某聯(3×30 m)連續箱梁橋為例，截面形式為單箱四室變截面?；贛idas Civil軟件建立如圖1所示有限元模型，每個橋墩上設置兩個對稱支座，計算模型中未減隔震橋梁采用的普通盆式支座，減隔震橋梁采用的鉛芯橡膠支座布置。鉛芯橡膠支座參數表見表1。

表1 鉛芯橡膠支座參數表

圖1 有限元模型

2 地震動輸入

本文所研究橋梁的場地類別為III類建筑場地，該場地特征周期為0.45，抗震設防烈度為7度。根據標準建筑抗震設計規范規定，選用EI地震波，級速度時程PGA為0.35 g，調整系數為0.857。

3 隔震性能分析

3.1 結構自振周期

分別對采用鉛芯橡膠支座與普通盆式支座的結構模型進行計算，所計算的結果如圖2所示。根據圖2的計算結果，鉛芯橡膠支座可以有效地延長橋梁結構的振型周期，據圖表顯示特征周期的前3階遠遠大于未隔震橋梁的周期。從第4階模態開始，隔震橋梁與非隔震橋梁的周期差別不大。

圖2 結構的自振周期

3.2 結構內力響應幅值比較

表2 隔震橋梁與非隔震橋梁的地震響應幅值

由表2可知，2號墩的剪力與彎矩均大大降低，隔震率分別達到了29.5%與42.7%，隔震效果顯著。1號墩、3號墩、4號墩剪力與彎矩也相應降低，最大隔震率分別達到了59.7%和49.5%，充分說明采用鉛芯橡膠支座可以顯著降低地震作用下結構所受到的剪力與彎矩，并且各橋墩墩底受到的剪力與彎矩趨于平衡狀態。由圖3可知，鉛芯橡膠支座比普通盆式支座墩頂位移明顯減小，在E2地震波作用下，可以有效減小墩柱的變形，從而達到保護墩柱的安全的目的。由表2和圖3可知，采用鉛芯橡膠支座后，各墩的墩頂位移與內力變化的規律是基本一致的，說明鉛芯橡膠支座可以有效的降低墩頂位移。

圖3 墩頂位移

4 結 論

連續橋梁采用鉛芯橡膠支座后，在地震作用下，結構的自振周期有所延長，結構各墩墩底剪力及彎矩大大減小；墩頂位移也有所減小。在采用鉛芯橡膠支座之后，結構各橋墩所受到的內力和位移分布更均勻，明顯地降低了各墩的地震作用效應。

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