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重庆HDR高阻尼隔震支座通过建立模型展示地震破坏是桥梁情况

双林橡胶  2020/9/18 16:28:01  7530
内容摘要:HDR重庆高阻尼隔震支座按功能形式分为固定型隔震支座和滑动型隔震支座,固定型支座位移通过橡胶剪切变形来实现,橡胶的水平剪切能承受较大的水平力,按其连接结构又分为Ⅰ型、Ⅱ型两种类型,通过高阻尼橡胶在水平方向...

HDR重庆高阻尼隔震支座按功能形式分为固定型隔震支座和滑动型隔震支座,固定型支座位移通过橡胶剪切变形来实现,橡胶的水平剪切能承受较大的水平力,按其连接结构又分为Ⅰ型、Ⅱ型两种类型,通过高阻尼橡胶在水平方向的大位移剪切变形及滞回耗能实现减隔震功能。

Ⅰ型——支座与墩、梁之间采用套筒连接,支座顶面、底面均设预埋钢板,上、下支座板和套筒之间采用锚固螺栓连接,上、下预埋钢板与套筒之间采用配合焊接。

Ⅱ型——支座与墩、梁之间采用套筒连接,支座底面不设预埋钢板,底钢板和套筒之间采用锚固螺栓连接,上预埋板与顶钢板之间采用卡榫连接,上预埋钢板与套筒之间采用配合焊接。

1、针对项目的实际情况,本系列支座还可根据技术要求进行规格尺寸的特殊设计。
2、本系列支座设计转角为:0.006rad当设计转角超出0.006rad或者客户有特别需求时可以根据实际情况进行特殊设计。
3、支座设计位移支座正常设计剪应变为1.0,地震时为2.0;当客户有特别需求时可以根据实际情况进行特殊设计。
4、本系列支座设计适用温度范围为-25℃~60℃。

笔者选用HDR高阻尼隔震支座模型,以上海市萃庄立交为背景,通过建立单墩模型对重庆橡胶支座与接触面之间的滑动性能进行参数研究,并对萃庄立交工程中的一条全部为简支梁的线路建立动力分析模型来分析橡胶支座与接触面之间的滑动对于桥梁结构动力特性的影响。
(1)基底固撬
(2)桥墩的模拟:桥梁的地震破坏主要发生在下部结构和桥梁上下部的连接部分,因此桥墩用非线性的弹塑性纤维梁柱单元模拟
(3)支座的模拟:建模时,考虑由于橡胶支座与墩台顶、梁体底接触面之间没有采用螺栓连接,可能会产生接触面之间的相对滑动,因此,板式橡胶支座和聚四氟乙烯滑板支座采用本文的非线性双向滑动支座单元模拟,按“规范”板式橡胶支座接触面的摩擦系数取为0.15聚四氟乙烯滑板支座摩擦系数取
为0.02
(4)上部梁的模拟:地震作用下上部结构很少发生破坏,因此上部结构取为弹性梁单元,为单梁模型
(5)桥面系:在墩顶无伸缩缝的简支梁处,在墩顶的两个集中质量之间设置只受压、不受拉的非线性桥面连接单元
(6)采用集中质量模型
在3-1线简支梁中,每一个墩的盖梁均为凸型盖梁,且两侧均有抗震挡,梁端与抗震挡之间的间隙为0.05m,梁端与凸型盖梁之间的间隙:无伸缩缝处为0.05m,有伸缩缝处为0.08m在本文中,主要是研究橡胶支座与接触面发生滑动带来的动力特点,因此不考虑由于支座位移过大而带来的撞击问题。

在此分析过程中,地震波的输入方向分为纵、横向,纵向为计算模型中第一个和最后一个墩的连线方向,横向为垂直于纵向。地震波输入方式如下:
(1)10070横向地震荷载+相应的6070竖向地震荷载反应组合;
(2)10070纵向地震荷载+相应的6070竖向地震荷载反应组念。
随着摩擦系数的增大,支座的最大位移总体上呈波浪式的下降,且摩擦系数大时,其滑动能力将大大下降。墩身的刚度越大,支座与梁底或墩顶的接触面之间越容易发生滑动。当支座发生滑动时,无论墩的高低,由滑动支座传到墩底的最大剪力基本是相同的,且随着摩擦系数的增加呈线性增加,直到摩擦系数太大导致无法产生接触面之间的相对滑动,此时最大剪力不再随摩擦系数的变化而变化。

上述的规律在简支梁的抗震分析中得到验证,而且当HDR高阻尼隔震支座发生滑动时,由于支座的抗滑性能不能满足要求,滑动起到了隔震的作用,整个桥梁桥墩所受的力较小,同时由于支座位移太大,会导致梁与挡垅盖梁等发生撞击作用,对结构产生不利影响。
按功能形式分为固定型隔震支座和滑动型隔震支座,固定型支座位移通过橡胶剪切变形来实现,橡胶的水平剪切能承受较大的水平力,按其连接结构又分为Ⅰ型、Ⅱ型两种类型,通过高阻尼橡胶在水平方向的大位移剪切变形及滞回耗能实现减隔震功能。

Ⅰ型——支座与墩、梁之间采用套筒连接,支座顶面、底面均设预埋钢板,上、下支座板和套筒之间采用锚固螺栓连接,上、下预埋钢板与套筒之间采用配合焊接。

Ⅱ型——支座与墩、梁之间采用套筒连接,支座底面不设预埋钢板,底钢板和套筒之间采用锚固螺栓连接,上预埋板与顶钢板之间采用卡榫连接,上预埋钢板与套筒之间采用配合焊接。

1、针对项目的实际情况,本系列支座还可根据技术要求进行规格尺寸的特殊设计。
2、本系列支座设计转角为:0.006rad当设计转角超出0.006rad或者客户有特别需求时可以根据实际情况进行特殊设计。
3、支座设计位移支座正常设计剪应变为1.0,地震时为2.0;当客户有特别需求时可以根据实际情况进行特殊设计。
4、本系列支座设计适用温度范围为-25℃~60℃。

笔者选用HDR高阻尼隔震支座模型,以上海市萃庄立交为背景,通过建立单墩模型对橡胶支座与接触面之间的滑动性能进行参数研究,并对萃庄立交工程中的一条全部为简支梁的线路建立动力分析模型来分析橡胶支座与接触面之间的滑动对于桥梁结构动力特性的影响。
(1)基底固撬
(2)桥墩的模拟:桥梁的地震破坏主要发生在下部结构和桥梁上下部的连接部分,因此桥墩用非线性的弹塑性纤维梁柱单元模拟
(3)支座的模拟:建模时,考虑由于橡胶支座与墩台顶、梁体底接触面之间没有采用螺栓连接,可能会产生接触面之间的相对滑动,因此,板式橡胶支座和聚四氟乙烯滑板支座采用本文的非线性双向滑动支座单元模拟,按“规范”板式橡胶支座接触面的摩擦系数取为0.15聚四氟乙烯滑板支座摩擦系数取
为0.02
(4)上部梁的模拟:地震作用下上部结构很少发生破坏,因此上部结构取为弹性梁单元,为单梁模型
(5)桥面系:在墩顶无伸缩缝的简支梁处,在墩顶的两个集中质量之间设置只受压、不受拉的非线性桥面连接单元
(6)采用集中质量模型
在3-1线简支梁中,每一个墩的盖梁均为凸型盖梁,且两侧均有抗震挡,梁端与抗震挡之间的间隙为0.05m,梁端与凸型盖梁之间的间隙:无伸缩缝处为0.05m,有伸缩缝处为0.08m在本文中,主要是研究橡胶支座与接触面发生滑动带来的动力特点,因此不考虑由于支座位移过大而带来的撞击问题
在此分析过程中,地震波的输入方向分为纵、横向,纵向为计算模型中第一个和最后一个墩的连线方向,横向为垂直于纵向。地震波输入方式如下:
(1)10070横向地震荷载+相应的6070竖向地震荷载反应组合;
(2)10070纵向地震荷载+相应的6070竖向地震荷载反应组念。
随着摩擦系数的增大,支座的最大位移总体上呈波浪式的下降,且摩擦系数大时,其滑动能力将大大下降。墩身的刚度越大,支座与梁底或墩顶的接触面之间越容易发生滑动。当支座发生滑动时,无论墩的高低,由滑动支座传到墩底的最大剪力基本是相同的,且随着摩擦系数的增加呈线性增加,直到摩擦系数太大导致无法产生接触面之间的相对滑动,此时最大剪力不再随摩擦系数的变化而变化。

上述的规律在简支梁的抗震分析中得到验证,而且当HDR高阻尼隔震支座发生滑动时,由于支座的抗滑性能不能满足要求,滑动起到了隔震的作用,整个桥梁桥墩所受的力较小,同时由于支座位移太大,会导致梁与挡垅盖梁等发生撞击作用,对结构产生不利影响。

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