地震区梁桥支座选型研究

摘要：地震动峰值加速度分别采用0.15 g 和0.20 g。对比分析支座的力- 位移关系、结构的动力响应和静力响应, 以及桥墩潜在塑性铰的动力反应。研究结果指出：（1）从抗震角度来看, 各种支座的选型对结构的静力响应影响不大。（2）选型原则是尽量提高结构的刚度, 减小梁移和墩顶位移。（3）对本桥而言采用盆式橡胶支座，抗震性能更好。

关 键 词：桥梁；支座；非线性时程；抗震

中图分类号：U445文献标识码： A 文章编号：

前言

目前采用的支座型式主要有板式橡胶支座、四氟滑板支座、盆式橡胶支座。对于地震区桥梁, 如何合理选择支座型式, 使结构抗震性能最优, 是桥梁设计人员十分关心的问题。为了比较常用支座对桥梁结构地震反应的影响，本文考虑以下三种支座布置方案，且分别从静力和动力两个角度进行对比分析。方案1：采用在桥台处设置四氟滑板支座，在桥墩处设置板式橡胶支座的方案，这是高速公路上最常见的一种支座布置方案。方案2：在桥台和桥墩处均设置板式橡胶支座。方案3：采用在桥台处设置活动盆式橡胶支座，在桥墩处设置固定盆式橡胶支座的方案。

工程概况

本文研究工作选取一座实桥为研究对象。该桥为一联5×30米的装配式部分预应力混凝土箱形连续梁，上部结构采用30米后张预应力单箱单室钢筋混凝土箱梁，下部结构桥墩采用双幅空心薄壁墩和钢筋混凝土盖梁，基础采用钻孔嵌岩桩。

模型建立及地震波参数选取

利用Midas Civil程序，采用梁格法建立空间有限元分析模型。其中主梁采用基于T imoshenko 梁理论的梁单元来模拟。墩柱采用弹塑性Fiber梁单元模拟。支座单元的模拟中，板式橡胶支座采用线性弹簧连接单元模拟。聚四氟乙烯滑板支座用双线性理想弹塑性弹簧连接单元模拟。固定盆式支座模拟时采用一个各个方向刚度无穷大，而转动刚度为0的弹性连接的方式。活动盆式支座可用双线性理想弹塑性弹簧连接单元模拟。模型中阻尼的输入采用单元瑞利阻尼。抗震模型考虑桩土的共同作用，用等代土弹簧模拟。

本文根据该桥所处的场地土特性,计算中输入的地震波采用El-Centro波、Taft波、SanFer波。计算时,根据规范要求进行加速度调幅处理。然后取3 条波时程计算的最大值的平均值作为最后结果。

结构分析

为了更好的分析地震作用影响，利用Midas Civil程序对桥梁结构先进行静力分析及验算，然后再进行动力分析，从而在桥梁设计之初就能很好的兼顾静力、动力作用。取2#墩结果作比较，分析结果如下。

桥墩静力参数对比（2#桥墩）

桥墩动力参数对比（2#桥墩）

综合比较计算结果可知：（1）在桥墩静力验算结果中，三个方案均满足要求且差别不大，说明不同支座布置方法对桥墩影响不大。（2）在E1地震作用下，对比方案一、二可见桥台采用滑动板式橡胶支座减小了桥梁刚度，降低了墩底轴力、墩底面内剪力以及面内弯矩，但面外剪力以及面外弯矩却有一定程度的增加。方案三墩底最大轴力以及墩底面外弯矩最小，其余指标居于中游。在E2地震作用下，方案一墩底面内剪力以及面内弯矩小于方案二，方案三墩底轴力、墩底面内剪力以及面内弯矩最小，其余指标居于中游。

综上所述，方案三在受力方面略优于方案一、二。

总结

采用非线性时程分析方法, 通过对地震区桥梁支座的合理选型进行研究, 得出以下结论。

在桥墩静力验算结果中，三个方案均满足要求且差别不大，说明不同支座布置方法对桥墩影响不大。

采用方案二、三时，桥墩顺桥向塑性转角大，一般伸缩缝难以满足抗震要求，因此对于地震区的高墩桥梁，需要考虑地震作用下主梁与桥台的碰撞作用，并且应设置必要的防碰撞落梁装置。

在抗震计算结果对比中，方案三在E1地震作用下的墩底轴力、墩底面外弯矩以及E2地震作用下的墩底面内剪力约为方案一、二数据平均值的80%左右，而其余指标相差很小。说明不同支座布置方案对中高墩桥梁影响较小。

在E1、E2地震作用下，推荐方案三布置，但最好附加必要的横桥向限位装置以及在桥台处的竖桥向限位装置。

参考文献

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