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，湯虎

摘要：目的：板式橡膠支座在我國中小跨徑梁橋中應(yīng)用廣泛。支座通常設(shè)置在墩臺墊石之上，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)計的新型隔震系統(tǒng)，對新型隔震系統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行試驗驗證，以期為中國中小跨徑板式橡膠支座梁橋橫橋向抗震設(shè)計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，通過位移加載方式研究不同正壓力和不同滑動速度對橡膠支座與鋼板間接觸面摩擦因數(shù)的影響；開發(fā)設(shè)計了適用于橋梁結(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；根據(jù)汶川地震中板式橡膠支座的震害特點、損傷機理和破壞過程，結(jié)合板式橡膠支座與鋼板間摩擦試驗，X形板彈塑性擋塊力學(xué)性能擬靜力試驗等研究成果，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支梁橋為研究對象，進(jìn)行大比例縮尺比全橋模型振動臺試驗，詳細(xì)介紹了振動臺試驗的設(shè)計情況，對新型隔震系統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行試驗驗證。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，隨滑動速度的增加而增大，但增大趨勢隨滑動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較小，可在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整；延性變形能力強，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，擋塊屈后剛度相對較大，具有自復(fù)位能力。新型隔震系統(tǒng)振動臺試驗表明：板式橡膠支座相對較柔的剪切剛度及滑動效應(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位移，消除震后梁體殘余位移，有效控制墩梁相對位移。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；選擇的典型板式橡膠支座簡支梁橋全橋模型振動臺試驗，結(jié)果表明提出的新型隔震系統(tǒng)具有良好的隔震性能，地震過程中，X形板彈塑性擋塊可以有效控制墩梁相對位移；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。下一步需要針對實際不同跨度的簡支梁橋進(jìn)一步研究X形阻尼器的合理設(shè)計參數(shù)和構(gòu)造措施。

來源出版物：中國公路學(xué)報, 2015, 28(3): 35-43

入選年份：2017