桥梁工程应用FPS支座隔震效果分析

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桥梁支座作为桥梁结构受力的关键部件,有将桥面荷载传递到墩台的作用,并且要适应活载、温度、混凝土收缩等外部作用的变化。橡胶类隔震支座虽然在中小跨度桥梁中应用较广。但是板式橡胶支座不具备耗能机制,其滞回曲线狭长,耗能特性差。另外,由于其在天然环境下引起的老化效应而限制了其在桥梁工程中的应用。铅芯橡胶支座虽然增加了耗能机制,但低频特性的小振幅地震激励可能会使铅芯支座体系的地震反应放大,对墩柱刚度较小的桥梁,隔震效果较差。至此摩擦隔震体系受到了重视。但由于纯滑动隔震体系不具备恢复力而可能产生较大的残余位移,所以需要与有恢复力的构件联合使用。自从美国学者Zayas首次提出摩擦摆隔震支座的概念以来,已有大量工作人员开展了关于FPS隔震支座的很多研究工作,并取得了一定的研究成果。摩擦摆隔震支座(FPS)近来在一些桥梁工程中也得到了应用。就国内而言,目前绝大部分的研究工作都是通过试验研究进行的,理论分析方面的报道很少。根据拉格朗日方程推求了一座连续梁桥结构采用FPS摩擦摆隔震支座后的地震动力反应计算公式,并编制了Newmark-β方法数值求解软件。分析与计算结果表明隔震效果与滑道接触面摩擦系数及滑道半径有关。桥墩内力得明显降低,对于所给实例当摩擦系数在0.1-0.2左右,滑道半径为1.5m时,综合效果较好,剪力可以降低50%以上,最大水平位移不超过10cm,大部分地震记录下最大水平位移不超过3cm,最大竖向位移不超过0.3cm。同时发现,桥墩自重的变化对整个系统没有影响;纵梁的自重变化也只是增大了桥墩剪力,对隔震系统的隔震效果不产生影响。
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