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中小跨徑板式橡膠支座梁橋新型隔震系統(tǒng)

李建中，管仲國(guó)，湯虎

摘要：目的：板式橡膠支座在我國(guó)中小跨徑梁橋中應(yīng)用廣泛。支座通常設(shè)置在墩臺(tái)墊石之上，上部結(jié)構(gòu)直接擱置在支座之上，支座與墩梁間無(wú)連接措施，地震作用下極易發(fā)生支座滑移，進(jìn)而引起主梁移位甚至落梁震害。為此，本文提出適用于中小跨徑板式橡膠支座梁橋橫橋向抗震設(shè)計(jì)的新型隔震系統(tǒng)，對(duì)新型隔震系統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，以期為中國(guó)中小跨徑板式橡膠支座梁橋橫橋向抗震設(shè)計(jì)與加固提供可靠依據(jù)。方法：進(jìn)行了橡膠支座與鋼板間的摩擦試驗(yàn)，通過(guò)位移加載方式研究不同正壓力和不同滑動(dòng)速度對(duì)橡膠支座與鋼板間接觸面摩擦因數(shù)的影響；開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了適用于橋梁結(jié)構(gòu)的X形板彈塑性擋塊，進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn)獲得其力與位移滯回曲線，分析了X形板彈塑性擋塊的性能特點(diǎn)；根據(jù)汶川地震中板式橡膠支座的震害特點(diǎn)、損傷機(jī)理和破壞過(guò)程，結(jié)合板式橡膠支座與鋼板間摩擦試驗(yàn)，X形板彈塑性擋塊力學(xué)性能擬靜力試驗(yàn)等研究成果，提出了由板式橡膠支座和X形板彈塑性擋塊組成的橫橋向新型隔震系統(tǒng)；選擇一座典型板式橡膠支座簡(jiǎn)支梁橋?yàn)檠芯繉?duì)象，進(jìn)行大比例縮尺比全橋模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，詳細(xì)介紹了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的設(shè)計(jì)情況，對(duì)新型隔震系統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果：板式橡膠支座與鋼板間的摩擦因數(shù)在0.20 左右，且隨支座正壓力的增加而減小，隨滑動(dòng)速度的增加而增大，但增大趨勢(shì)隨滑動(dòng)速度的增加而趨于平緩。X 形板彈塑性擋塊初始剪切剛度相對(duì)較小，可在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整；延性變形能力強(qiáng)，在較大位移下?lián)鯄K側(cè)向抵抗力基本未發(fā)生退化，擋塊的傳力功能可靠穩(wěn)定；滯回耗能能力強(qiáng)，擋塊屈后剛度相對(duì)較大，具有自復(fù)位能力。新型隔震系統(tǒng)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)表明：板式橡膠支座相對(duì)較柔的剪切剛度及滑動(dòng)效應(yīng)可起到了隔震作用，但控制梁體位移效果不好；新型隔震系統(tǒng)并聯(lián)使用板式橡膠支座和X形板彈塑性擋塊，可顯著減小最大墩梁相對(duì)位移，消除震后梁體殘余位移，有效控制墩梁相對(duì)位移。結(jié)論：提出了板式橡膠支座與X形彈塑性擋塊聯(lián)合使用的中小跨徑板式橡膠支座梁橋橫橋向新型隔震系統(tǒng)，介紹了新型隔震系統(tǒng)主要特點(diǎn)；選擇的典型板式橡膠支座簡(jiǎn)支梁橋全橋模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，結(jié)果表明提出的新型隔震系統(tǒng)具有良好的隔震性能，地震過(guò)程中，X形板彈塑性擋塊可以有效控制墩梁相對(duì)位移；新型隔震系統(tǒng)具有較好的自復(fù)位能力，改變了整橋體系在支座滑動(dòng)后梁體的隨遇平衡狀態(tài)，有效減小了梁體地震殘余位移；新型隔震系統(tǒng)可以有效控制傳遞至下部結(jié)構(gòu)的梁體地震力，確保橋墩及基礎(chǔ)免遭嚴(yán)重?fù)p傷。下一步需要針對(duì)實(shí)際不同跨度的簡(jiǎn)支梁橋進(jìn)一步研究X形阻尼器的合理設(shè)計(jì)參數(shù)和構(gòu)造措施。

來(lái)源出版物：中國(guó)公路學(xué)報(bào), 2015, 28(3): 35-43

入選年份：2017