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墩高变化对摩擦摆支座隔震效率的影响

时间:2023-09-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:简支梁桥作为桥梁工程中最为常见的一种桥型,并且由于中国西部多为山地,桥梁墩高变化较大,因此桥墩高度对桥梁隔震性能的影响研究具有较大的意义。表7.7-1不同截面的墩高范围合理地建立铁路简支梁桥非线性有限元模型并选择地震动输入激励,用非线性时程分析方法进行隔震效果分析。为更直观研究墩高变化对隔震效率的影响,将21条地震动输入后的地震响应值求平均值并将其连线。

墩高变化对摩擦摆支座隔震效率的影响

在强震作用下,没有经过抗震设计的桥梁更容易破坏,带来巨大的经济损失。如果地震对桥梁造成破坏,耽误救援工作,也会带来更大的间接损失。减隔震支座的广泛应用,减少了桥梁在地震中的破坏。现场数据、试验研究和数值分析都表明减隔震支座可以提高抗震能力,减少灾后修复与加固费用。简支梁桥作为桥梁工程中最为常见的一种桥型,并且由于中国西部多为山地,桥梁墩高变化较大,因此桥墩高度对桥梁隔震性能的影响研究具有较大的意义。

因此,本节以单线桥和双线桥为研究桥型,最大范围地研究墩高对隔震支座隔震效率的影响,选用等截面实体桥墩、变截面实体桥墩与空心截面桥墩。当桥墩比较矮时,设计时选用等截面桥墩。单线桥的等截面桥墩一般选用范围3~8 m,双线桥的等截面桥墩一般选用范围3~15 m。单线桥的变截面桥墩一般选用范围9~25 m,双线桥的变截面桥墩一般选用范围15~25 m。由于墩高继续增加,为减轻桥墩自身重量,往往使用空心截面。单线桥与双线桥的空心截面桥墩一般选用范围25~40 m。由于墩高继续增加,为保持桥梁的稳定性,截面也会增加,因此当墩高大于40 m时,空心墩截面面积稍有变大。为了更大范围地研究墩高变化对桥梁减隔震效率的影响,将适当扩大矮墩与超高空心墩的墩高研究范围。表7.7-1为本节所研究的不同截面的墩高范围。

表7.7-1 不同截面的墩高范围(单位:m)

合理地建立铁路简支梁桥非线性有限元模型并选择地震动输入激励,用非线性时程分析方法进行隔震效果分析。本章采用普通支座体系和摩擦摆支座体系两个体系的模型,采用7.4节提到的墩顶位移隔震率、墩底弯矩隔震率与墩底保护层混凝土压应变隔震率,同时为了进行落梁判断和碰撞判断,将两种支座体系的支座位移与主梁位移地震响应值作为参考,综合进行减隔震效果分析。(www.xing528.com)

如图7.7-1所示,为了更真实反映地震响应,仅研究3号桥墩墩顶位移、墩底弯矩、墩底保护层最大应变;仅研究8号支座位移;主梁位移为中跨端部位移。前文已经研究了当较大强度的地震动时,四跨简支梁模型与多跨简支梁模型的误差较小,可以忽略,无轨结构与有轨结构的误差也可以忽略。因此本节分析时,均选用四跨简支梁模型,不考虑轨道结构的约束。地震动输入均为50年超越概率为10%,包含7个场地,每个场地3条,共计21条地震动,分别从纵桥向与横桥向输入。

为更直观研究墩高变化对隔震效率的影响,将21条地震动输入后的地震响应值求平均值并将其连线。最后总结其中的规律,并得出摩擦摆支座适用墩高范围。

图7.7-1 桥墩与支座编号

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