泾川县摩擦摆隔震支座及特性
摩擦摆隔震支座是一种圆弧而滑动摩擦系统,具有较强的限位、复位能力以及耗能机制和良好的稳定性。该隔震支座具有两个重要的参数,与周期和刚度有关的凹面曲率半径和摩擦力有关的摩擦系数。当施加在支座上的水平荷载小于摩擦力时,整个结构的运动与没有隔震支座时一样,隔震支座不起作用。一旦水平荷载超过摩擦力,隔震支座就开始起作用,改变结构运动周期,耗散结构运动的能量。
摩擦摆隔震支座具有以下三个动力特性:
(1)两个水平方向的变形具有摩擦滑移特性;
(2)滑动后在水平剪力方向具有刚度特性,这是由于滑移面为球面所引起的,使得支座具有恢复力特性;
(3)在竖直轴上具有间隙单元特性,即单元不能承受轴向拉力。
摩擦摆隔震支座隔震效果分析
通过以上非线性时程反应分析可知,在E2地震作用下:
顺桥向:2号制动墩墩底弯矩、剪力分别为268762kN·m,16123kN。隔震后,E2地震作用下墩底弯矩、剪力均约为E1地震作用下60%左右。
横桥向:2号制动墩墩底弯矩、剪力分别为241091kN·m,15532kN。隔震后,E2地震作用下墩底弯矩、剪力分别约为E1地震作用下的70%、115%左右。
桥梁抗震性能验算
根据《城市桥梁抗震设计规范》(C小66—2011),该大桥抗震设防类别为乙类桥梁。对于乙类桥梁,规范要求在E1地震作用下,桥墩及基础一般不损坏或不需要修复可继续使用。为此应对桥墩及基础的强度进行验算,以保证结构在El地震作用下的抗震性能。
抗震设计方案
抗震方案一:
摩擦摆隔震支座在E1地震作用下可以发生摆动,进人耗能阶段。仅需要进行E2地震作用下的墩柱及基础的强度验算。由于本桥的制动力为932kN,而制动墩的大静摩擦力为3240kN,约为制动力的3.5倍。表明对于方案一,仅由静摩擦力就可满足桥梁的正常使用。
抗震方案二:
摩擦摆隔震支座在E1地震作用下不能发生摆动,但在E2地震作用发生摆动,进入耗能阶段。仅需要进行E1地震作用下的墩柱及基础的强度验算。2号墩支座顺桥向剪力为13331kN,大静摩擦力为3240kN,可见由于该桥单跨跨度较大,E1地震作用下结构的反应较大,远大于制动力下引起的桥梁反应。因此,需通过设置剪力键及限滑动螺栓,补充水平抗力,注意减隔震后梁缝的细部构造及防落梁措施。
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