铅芯橡胶支座隔震桥双向地震响应影响因素研究.pdf.pdf

第21卷第6期2008年12月四川理工学院学报(自然科学版)JOURNALOFSICHUANUNIVERSITYOFSCIENCE&ENGINEERING(:1673-1549(2008)06—0113—04铅芯橡胶支座隔震桥双向地震响应影响因素研究罗列,陈水生(华东交通大学土木建筑学院,南昌330013)摘要:考虑铅芯橡胶支座双向耦合作用更能模拟LRB隔震桥在地震波作用下的实际响应文章以一座典型三跨连续梁桥为工程背景,通过对结构的离散建立包含铅芯橡胶支座出力的全桥有限元分析模型,采用Bouc—模型模拟LRB的非线性双向耦合特性,采用增量形式的Newmark方法和龙格库塔法联合求解非线性动力方程。通过比较在不同的桥梁结构几何参数和支座参数下的地震响应来研究这些参数对双向隔震桥地震响应的影响。数值结果表明,桥墩刚度和支座初始刚度、硬化比和屈服强度对LRB隔震桥响应影响很大,在进行隔震设计时,必须对以上参数进行优化设计,选择最合理的参数,使地震响应降到最低。关键词:铅芯橡胶支座;双向耦合;参数影响;地震响应;优化设计中图分类号::A引言铅芯橡胶支座有很大的滞回性能以及在地震作用下产生很大的变形,可以减少整个结构体系的刚度,加长振动周期,从而避开卓越周期处的强烈地面震动,同时又可耗散地震输入结构的能量,有效减少地震响应;同时铅在反复荷载作用下具有良好的耐疲劳特性,因此在桥梁隔震中得到广泛的应用I】1。本文分析了一座典型公路隔震连续梁在地震激励下的地震响应,比较隔震前后桥梁的梁体加速度、支座位移和墩底内力来说明铅芯橡胶支座的隔震作用。分析桥墩刚度和支座参数对隔震效果的影响。1分析模型本文通过对桥梁上部结构、墩台、支座和边界条件的模拟,建立全桥动力学分析模型,在对桥梁结构进行离散化后,划分若干个有限单元,建立全桥的动力学方程式。,桥梁原型结构几何性能特征容易通过模型手段进行数学表达(离散化过程),即用离散的数学单元加上单元之间的连接方式和互相作用的形式来描述。图1为全桥的有限单元模型。Ghobrarah、All(1988)ill和TurkingtOI1等(1998)、Wang等(1998)f”,Tongaonka一-1和Jangid(2003、2004)[2-3]等曾使用这个模型分析过隔震桥的地震响应。系统在地震激励下的运动方程可表示为【仁)+【C】忙}+【】{z}+[D】{)=一【【r]{。(1)式中f分别为质量、阻尼、刚度矩阵,它们均是2Nx2N阶矩阵;{j}分别为结构加速度、速度、位移列向量;【为隔震系统的恢复力位置矩阵;{}为隔震设备控制力列向量;【r】为地震动系数矩阵;{为地震地面运动加速度列向量;始分别为地面运动纵、横向加速度分量、Yi分别为第个节点纵、横向位移分量。(LRB)的滞回恢复力模式本文采用Wen模型来模拟LRB的滞回曲线,Wen模型与以往常用的线性模型相比,采用了圆滑的拐点来处理突变的拐点,使曲线更真实的接近支座的力一位移滞回曲线。支座控制力列向量可表示为t,={笔}:[]{}+【]{}收稿日期:2008—:罗列(1980.),男,江西