浅析铅芯隔震橡胶支座在桥梁抗震设计中的应用

浅析铅芯隔震橡胶支座在桥梁抗震设计中的应用

发表时间：2017-10-24T15:18:10.703Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第15期作者：毛伟

[导读] 我们必须寻求更为有效的抗震手段，如基于减隔震装置的结构控制技术等。

杭州市城建设计研究院有限公司上海分公司上海 201315

摘要：对于地震作用，传统结构设计采用的对策是“抗震”，即主要考虑如何为结构提供抵抗地震作用的能力。一般来说，通过正确的“抗震”设计可以保证结构的安全，防止结构整体破坏或倒塌，然而，结构构件的损伤却无法避免。因此，我们必须寻求更为有效的抗震手段，如基于减隔震装置的结构控制技术等。

关键词：桥梁抗震；隔震支座

对于桥梁或建筑结构，目前发展相对成熟、实际应用较为广泛的是减隔震技术。减隔震技术是一种简便、经济、先进、有效的工程抗震手段。铅芯橡胶支座是在一般板式橡胶支座基础上，在支座中心放入铅芯，以改善橡胶支座的阻尼性能的一种减隔震支座，其具有减隔震效果显著、适用范围广等特点，目前，铅芯橡胶支座已在我国广泛应用。

一、减隔震原理

地震中通过橡胶在水平方向的大位移剪切变形，隔离桥梁上、下部结构的地震运动，延长结构自振周期，减小地震作用力，并提供支座恢复力，通过铅芯在支座剪切过程中的挤压屈服耗散地震能量，从而实现减隔震功能。

二、减隔震设计

铅芯隔震橡胶支座的水平性能评价指标，根据在一定应变条件下其等效水平刚度和等效阻尼系数来判定其性能是否满足设计要求，等效水平刚度和等效阻尼系数的具体计算方法如图所示：

Keq等效水平刚度（kN/m），heq等效阻尼系数，γ水平应变

FDmax、FDmin最大恢复力、最小恢复力

Dmax、Dmin最大变位、最小变位

W弹性变形吸收的能量，ΔW滞回曲线吸收的能量。

在日本规范中，要求 175%应变下的试验所得等效水平刚度在设计值±10%范围内，而要求试验所得等效阻尼系数≥设计值。同时要求支座的水平变形破坏性能需要达到 300%应变以上。

对于竖向承载力指标方面，日本是通过检测其竖向刚度和竖向变形值来判定；根据竖向压缩试验计算竖向刚度的试验值，规范要求其设计值±30%范围内；同时需要判断支座在设计死荷载与设计荷载之间的变形，要求变形值小于1mm。

在满足以上基本力学性能条件下，支座还必须满足以下相关稳定性试验要求，规范要求在以下各种稳定性试验研究中，支座的等效水平刚度和等效阻尼系数的变化在±10%以内。

本跨线桥主桥跨越某绕城高速公路，为避免高速公路外侧各类管线，主跨采用26.02m+29.2m跨径组合，上部为简支小箱梁，抗震采用下跨高速公路的设防标准取值，按地震基本烈度7度设防，地震动峰值加速度0.1g，抗震设防类别为乙类，抗震设防措施等级为8度，抗震设计方法为A类，E1和E2调整系数分别为0.61和2.2。本场地建筑抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度值为0.10g。设计地震分组为第一组，为Ⅳ类建筑场地，抗震重要性类别属乙类（重点设防类）。根据（DGJ08-9-2003）第3.2.2条规定，在多遇地震时设计特征周期值为0.9s，罕遇地震时设计特征周期值为1.1s。

两跨简支小箱梁采用Y4Qx470x1铅芯橡胶支座+GYZF4d450x71mm板式橡胶支座间隔组合隔震体系，验算在E2地震作用下支座剪切应变及稳定性，计算隔震措施后的地震作用。

地震作用分析计算模型如下图所示。

本次根据《公路桥梁铅芯隔震橡胶支座》选用隔震支座为Y4Qx470x1铅芯橡胶支座，支座高度128mm，安装高度168mm，支座弹性刚度10.6KN/mm，铅芯屈服力81KN，屈服后刚度1.7KN/mm，水平等效刚度2.3KN/mm，等效阻尼比16.7%。