橡胶支座受力特性
桥梁减隔震设计的要求不同,选用的支座类型也会不一样,不同类型的支座在地震作用下表现出不同的受力特性.由于支座水平刚度对桥梁主体结构地震响应影响较大且本文主要采用纵向地震波输人方法,研究桥梁结构沿纵桥向的地震易损性,故这里主要讨论橡胶支座水平方向的力学性能。
1.1板式橡胶支座
大量试验结果表明,板式橡胶支座叠层橡胶内部的薄钢板对橡胶横向变形的约束作用,能大大提高支座的竖向刚度,但并不影响橡胶层的剪切变形刚度,其剪力-位移滞回曲线呈狭长形，可近似作线性处理。
1.2 聚四氟滑板橡胶支座
聚四氟滑板橡胶支座是以聚四氟乙烯板和不锈钢板作为支座的相对滑动面来隔离墩台与梁底,从而减小下部结构的地震响应,达到隔震的目的.这种.支座已经在桥梁工程中使用了40多年,国内外学者对其摩擦因数和滞回性能做了大量试验研究,研究表明聚四氟乙烯板与不锈钢板之间的摩擦系数通常低于0. 08,涂有润滑剂时约为0. 01~0.0317]。
2橡胶支座损伤指标的确定
叠层橡胶支座的橡胶层在地震作用下表现出很好的柔性,能产生一定的剪切变形,起到延长结构周期和耗能的作用.然而,过大的剪切变形会导致支座发生剪切破坏,普通橡胶材料的剪切破坏应变可达400%~500%,从安全性考虑,支座的容许剪切应变y.需计人安全系数。
基于性能抗震设计方法强调结构在不同强度水平的地震作用下应该有不同的性能目标,对应不同的损伤状态.本文根据中国规范对地震作用下支座允许相对位移的具体规定,并参考国外一些规范规定和桥墩变形破坏准则[7,用相对位移延性比定义了板式橡胶支座的4种损伤状态.支座相对位移性比的定义:各极限状态支座允许相对位移与剪切应变等于100%时的支座相对位移之比。
根据板式橡胶支座的受力特性,建立了一座连续梁桥的动力分析模型并进行非线性时程分析,采用传统可靠度概率分析方法形成了支座的易损性曲线。本文主要得到以下结论:
1)基于位移破坏准则,提出了一种板式橡胶支座损伤指标的确定方法,分析结果表明该方法实用可行。
2)采用板式橡胶支座的连续梁桥,支座比桥墩更容易遭受地震破坏,且桥台支座比桥墩支座更易破坏,在桥梁抗震设计中应引起重视。
3)桥台支座在地震作用下位移响应较大,增加支座的高度或采用聚四氟乙烯滑板支座都是改善支座抗震性能的有效途径。
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