桥梁隔震中关于计算简图的初步探讨.pdf

桥梁隔震中关于计算简图的初步探讨
刘庆洋
东南大学交通学院,南京(210096)
E-mail:liuq8221@
摘要:本文以桥梁工程中应用广泛的板式橡胶支座的为例,对于桥梁隔震设计中计算图示
的简化作出初步的探讨,并对需要进行隔震设计的桥梁和不需要进行隔震设计的桥梁的计算
简图作出对比。
关键词:桥梁隔震,计算简图
中图分类号:U441

1. 引言
在桥梁结构抗震分析计算中,首先应建立桥梁结构的计算图示,分析动力特性,从而对
结构动力性能有一个初步的了解,然后才能进行具体的抗震设计,所以如何将实际结构简化,
作出计算简图是至关重要的,计算简图应当根椐设计意图正确的反应实际工程各个构件的受
力状态,否则将达不到设计目的,甚至会造成重大事故。此外,计算简图的合理与否可能会
直接影响到工程的经济效果。近 30 年来,各种橡胶支座与伸缩缝已广泛应用于公路与城市
桥梁中,因而在桥梁抗震设计中必须考虑橡胶支座所引发的耦连作用,单墩单质点(多质点)
的梁桥动力计算简化模型是否可行还需要作进一步的研究分析。本文将以应用板式橡胶支座
的简支桥梁为例,探讨其计算简图的简化思路。
2. 板式橡胶支座的的受力特点及力学模型
桥梁减隔震设计中,隔震装置应能支承结构,同时提供额外的水平柔度和耗能能力,同
时还要满足桥梁正常的使用,所以充分了解隔震装置的力学性能在计算图示的简化过程中十
分重要。
板式橡胶支座的基本构造如图2—1所示]1[

上翼缘板
橡胶保护层
内部钢板
橡胶层
下翼缘板

图 2—1 板式橡胶支座构造图

它是由多层橡胶片与薄钢板镶嵌,经粘合、压制而成,其功能是以橡胶的弹性压缩来实现
竖向变位,以橡胶块的剪切变形来实现水平位移,以橡胶支座的不均匀沉降来实现转角,如
图2如示。]3[ (弹性压缩图示略)
-1-

支座剪切变形支座的不均匀压缩

图 2—2 橡胶支座变形简图
水平刚度[1]
GA
k =
h T
式中, G为橡胶材料的剪切模量,A为橡胶支座有效水平剪切面积,T为橡胶层总厚度。
竖向刚度[1]

p
k =
v δ
式中δ是分层橡胶支座的竖向压缩变形,p为竖向压力
对于橡胶支座的水平刚度和竖向刚度的处理可以通过具有相同弹性系数的弹簧去加以
模拟,对于橡胶支座的不均匀压缩可以通过转动弹簧模拟,由于橡胶支座对于主梁转动的约
束很小,通常忽略不计。[1]
3. 应用板式橡胶支座简支梁的计算简图
从橡胶支座的实际受力情况出发,根据上述板式橡胶支座的力学模型,主梁的边界条件
应包括水平弹性约束,竖向弹性约束及转动约束,分别以水平弹簧,竖向弹簧,转动弹簧加
以模拟得到应用板式橡胶支座的简支梁的理想计算简图如图3—1所示

图 3—1 简支梁的理想计算简图

然而对于一般不需要进行抗震设计的简支桥梁的计算简图如图3—2所示

图 3—2 一般简支梁的计算简图
-2-

分别应用图 3 和图 4 进行设计时有如下一些异同点
(1)图 3 为超静定结构,在水平地震力作用下两个支座都产生水平反力,水平力通过
支座传递给桥墩,这时