斜拉桥低矮边墩上的横向准隔震约束体系研究

为了解决斜拉桥低矮边墩的横向抗震难题,提出了采用X形钢挡块+活动球钢支座的准隔震约束体系。首先采用实体有限元对X形钢挡块的力学性能进行了仿真分析,并将试验和解析结果进行对比验证,为准隔震约束体系的参数优化奠定了基础;然后根据推倒分析提出了低矮边墩的位移损伤指标;最后基于非线性时程分析,对比研究了固定、活动和准隔震3种体系对斜拉桥横向抗震性能的影响,并对X形钢挡块进行了参数优化。研究表明:低矮排架墩的位移延性能力介于1.0~2.0之间,宜作为弹性构件进行抗震设计;横向固定体系会导致低矮边墩出现3.0以上的位移延性需求,横向活动体系则会导致支座因位移超限而损坏,而准隔震约束体系可将边墩位移延性需求降至1.0以下,将支座位移控制在安全范围内,还可大幅降低主塔内力响应(降幅超过38%)。为了使准隔震约束体系发挥最佳抗震效果,X形钢挡块的强度和刚度应在合理范围内取值,文中桥例的X形钢挡块建议按8片钢板来进行设计。

中小跨径板式橡胶支座梁桥横向抗震设计研究

为提高中小跨径板式橡胶支座梁桥在强震作用下的横向抗震性能,在总结汶川震区该类梁桥震害特点和国内外桥梁抗震设计规范中相关抗震设计策略规定的基础上,归纳当前我国板式橡胶支座梁桥横向抗震体系存在的问题,提出适合我国中小跨径板式橡胶支座梁桥的横向抗震设计方法,即允许上、下部结构连接构件牺牲的准隔震设计方法,介绍该抗震设计方法设计思想,给出在两设防水准下结构各部件的性能目标要求。选择一座典型板式橡胶支座简支梁桥为研究对象,基于文中抗震设计方法的设计思想,提出采用新型隔震系统对计算桥例进行准隔震设计。结果表明:通过对横向限位装置力学性能参数的合理设计,通过桥梁结构在强震作用下板式橡胶支座的滑移、横向限位装置的损伤或牺牲,控制上、下部结构间传递的梁体惯性力,保护墩柱和基础等下部结构免遭严重损害,同时能有效控制墩梁相对位移,防止过大的梁体移位导致的交通阻断、甚至落梁。