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1、s一?一s◎板式橡膠支座粱橋抗震擋塊合理力學(xué)性能研究湯虎[上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司,上海2000921摘要:為了提高板式橡膠支座梁橋的橫橋向抗震性能,選擇一座典型板式橡膠支座簡(jiǎn)支梁橋?yàn)檠芯勘尘?,建立考慮支座滑動(dòng)效應(yīng)、墩柱彈塑性滯回性能和擋塊力學(xué)性能的全橋精細(xì)化有限元數(shù)值模型,采用數(shù)值分析方法探討了鋼筋混凝土擋塊的合理力學(xué)性能參數(shù)。結(jié)果表明:擋塊最大剪力強(qiáng)度取上部結(jié)構(gòu)恒載反力的2O~3O、橫向間隙在2~10cm范圍內(nèi)為相對(duì)合理的擋塊力學(xué)性能;提高擋塊延性變形能力,可有效控制墩梁相對(duì)位移,同時(shí)不顯著
2、增加橋墩損傷程度。關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土擋塊;有限元模擬;精細(xì)化模型;板式橡膠支座;參數(shù)分析0引言背景,采用非線性連接單元模擬板式橡膠支座滑動(dòng)效2008年“5.12”汶川大地震造成的損失巨大L1,應(yīng)和鋼筋混凝土擋塊力學(xué)性能,建立全橋精細(xì)化有限震區(qū)中小跨徑梁橋多采用板式橡膠支座,震害調(diào)查發(fā)元數(shù)值模型,選擇國(guó)內(nèi)外地震事件中真實(shí)的震動(dòng)記錄現(xiàn)]:板式橡膠支座梁橋典型震害形式為支座滑動(dòng)后進(jìn)行橫橋向非線性時(shí)程地震反應(yīng)計(jì)算,對(duì)鋼筋混凝土產(chǎn)生過大墩梁相對(duì)位移,引起落梁、梁體移位、支座及擋塊的合理力學(xué)性能取值進(jìn)行參數(shù)研究,提出相應(yīng)建
3、擋塊破壞、伸縮縫碰撞等震害,而墩柱和基礎(chǔ)的損傷一議,得到的一些有益結(jié)論可供工程實(shí)踐參考。般較輕。汶川地震前,國(guó)內(nèi)工程設(shè)計(jì)人員對(duì)鋼筋混凝土擋1基本計(jì)算條件塊缺乏足夠的重視,擋塊往往被定義為限位構(gòu)造措施。1.1分析橋例但實(shí)際上,擋塊在限制梁體位移同時(shí),也是地震力傳力本文選取汶川震區(qū)一座3Oin+30in兩跨一聯(lián)橋途徑的重要一環(huán)。擋塊的強(qiáng)弱直接決定了橋梁結(jié)構(gòu)的面連續(xù)的簡(jiǎn)支梁橋?yàn)橛?jì)算橋例。橋梁整體為雙幅總橋受力狀態(tài),影響橋梁的整體抗震性能。汶川地震中,絕寬33.5ITI,選取其中一幅作為研究對(duì)象。圖1給出了大多數(shù)橋梁的
4、抗震擋塊均有不同程度損傷,大部分擋橋梁結(jié)構(gòu)立面圖和橫斷面圖,主梁結(jié)構(gòu)形式為預(yù)制小塊的尺寸偏小、配筋較少,一些橋梁的擋塊自身受損嚴(yán)箱梁,梁高1.6in,單跨上部結(jié)構(gòu)重量為880t;單幅每重,梁體發(fā)生較大位移,瀕臨落梁,影響震后車輛通行???片主梁,每片主梁兩端各設(shè)置一個(gè)板式橡膠支座,顯然,通過加大抗震擋塊的尺寸和配筋,可有效地限制中墩和邊墩均采用普通板式橡膠支座,支座規(guī)格GYZ梁體位移、防止橫橋向落梁震害的發(fā)生,但若擋塊設(shè)計(jì)D600×130mm,板式橡膠支座頂面與梁體支撐鋼板接的過于強(qiáng)大,其傳遞到下部結(jié)構(gòu)的梁體慣
5、性力則大大觸;橋墩為雙柱式橋墩,墩柱直徑1.6m,墩柱中心距增加,橋墩和基礎(chǔ)極有可能會(huì)出現(xiàn)較大的損傷,對(duì)整體為9In,墩柱高度均為8ITI;墩柱頂設(shè)蓋梁,蓋梁高度為橋梁抗震不利。因此,對(duì)于板式橡膠支座梁橋橫向抗1.7rn,寬度為1.5In,長(zhǎng)度為15.2rn。主梁采用C50震設(shè)計(jì)而言,選擇合理的擋塊尺寸和配筋、保證合理的混凝土,橋墩和樁基礎(chǔ)采用C40混凝土??拐饟鯄K力學(xué)性能,是提高板式橡膠支座簡(jiǎn)支梁橋橫鋼筋混凝土擋塊構(gòu)造尺寸及鋼筋配置如圖2所橋向抗震性能的一個(gè)重要手段。示。擋塊高度70cm,頂面寬度33Cin,
6、與蓋梁交界面本文選擇一座典型板式橡膠支座簡(jiǎn)支梁橋?yàn)檠芯繉挾?7cm,擋塊厚度150cm;擋塊內(nèi)剪切鋼筋為8根倒U型HRB33516鋼筋,伸人蓋梁長(zhǎng)度65Cin,擋收稿日期:2015-10—14基金項(xiàng)目:國(guó)家“九七三”重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃塊內(nèi)水平箍筋為7根HRB33512鋼筋。鋼筋混凝(2013CB03600)土擋塊與蓋梁的混凝土澆筑方式為整體式澆筑。N0.42015上么姥47◎s???s——————一6O180Bl墩()立面布置圖(單位:cm)嗣期,s圖3地震動(dòng)輸入對(duì)應(yīng)反應(yīng)譜與規(guī)范設(shè)計(jì)反應(yīng)譜比較(b)橫斷面圖(
7、單位:cm)圖1分析橋例結(jié)構(gòu)布霪圖1.3自克剞分校開發(fā)的結(jié)構(gòu)分析程序的刀釉加州旦一IeeeerrmingSiwmnuullaattiloonnOpenSystem細(xì)化有限元鼬:..,:-、x~篡罷{’(FiberSectton、?qN:墩同性的平滑動(dòng)支座擬。板式橡膠支座)I(FlatSliderBe_~的滑一動(dòng)效應(yīng),支專座座摩摩擦因數(shù)采用““’手~鋼筋擬21994年美國(guó)Norte地震New?瑚蠹2x~1~999iF-Ns分量ChiC誓hi蘭凳誓帚一斤纂盂g’圖Itt4全橋精細(xì)化有限元模型概況路墨橋梁抗蓑震設(shè)計(jì)細(xì)
8、則》確定的位寸饑展”度一948上馮盔茲No.4◎N===5、10、15工況下的支座位移,與原擋塊工況下橋墩位移延性系數(shù)增加幅度均相對(duì)較小。由此推的相應(yīng)值相比,分別下降了24.8、53.7、75.5,斷,增加擋塊延性變形能力在有效控制梁體地震位移而擋塊強(qiáng)度V/N一20、25、3O工況下支座位移的同時(shí),并不顯著增加橋墩損傷程度。減小幅度雖沒有較小擋塊強(qiáng)度工況明顯,但也分別下No~hfidg