考虑翘曲影响的曲线箱梁桥隔震结构研究

刘 石

(吉林建筑大学 土木学院， 吉林 长春 130000)

考虑翘曲影响的曲线箱梁桥隔震结构研究

刘 石

(吉林建筑大学 土木学院， 吉林 长春 130000)

为更好研究夹层橡胶隔震结构在连续曲线箱梁桥中的作用，文章探讨了一种箱梁单元，考虑翘曲效应影响，其增加了一个翘曲位移自由度，同时考虑形心与剪心不重合的偏心影响，对照非隔震结构,对比分析夹层橡胶隔震结构的隔震效果。

曲线箱梁桥；翘曲效应；隔震结构

0 前 言

随着城市高架桥和高速公路桥的兴建，曲线梁桥的应用越来越普遍。对设置了夹层橡胶垫的曲线桥箱梁做动力分析时，桥梁设计中的箱形截面梁属闭口薄壁杆件，在扭矩的作用下，同一断面上各处将会产生不等的轴向位移，并产生翘曲应力，故必须寻求一种能计入箱梁截面翘曲应力的内力分析方法。

1 空间薄壁曲线箱梁单元的刚度矩阵

曲线箱梁单元的刚度矩阵[K]和节点力传递矩阵T如下:

(1)

(2)

(3)

其中:

2 空间薄壁曲线箱梁单元的集中质量矩阵

在不考虑剪心对形心的偏心影响时， 7个自由度的结点集中质量矩阵[M]j如式(4)。

[M]j=diag[mumυmωmθxmθym62mf]

(4)

考虑垂直对称剪心与形心偏心距ey=e，剪心与形心处水平方向位移分别为u,ue,截面绕剪心扭转角为φ，如图1所示时,惯性力引起剪心处的附加惯性力-fx*e。

图1 剪心对形心的偏心影响

mx=-ρIcφ-fxe=-ρIcφ+eρA(u-φe)=-ρ[Ic+Ae2)φ-Aeu]

(5)

其中

{f}i=-[Mi]{a}

{f}i=[fxfyfzmxmymzmf]T

(6)

(7)

3 隔震效果分析

如图2，三等跨连续梁桥，跨度30.5 m，墩高9.15 m，粱、墩柱构件的弹性模量E=20.68 MPa、剪切模量G=9.05 MPa，夹层橡胶垫的弹性模量E=0.29 MPa、剪切模量G=0.024 MPa。 构件几何性能参数如表1。

输入El Centro地震波， 8 s时长，时间间隔为0.02 s，峰值,非隔震结构和隔震结构地震波幅值调幅系数分别取0.58和1.16。动力分析纵向最大动力反应见表2。

表1 构件截面特性

图2 三等跨连续梁桥模型

表2 结构动力分析结果

4 结 论

(1)为更好研究夹层橡胶隔震结构在连续曲线箱梁桥的作用，结构分析中，要选用合适的理论构造力学模型，要考虑扭转引起的翘曲应力。

(2)曲线箱梁桥扭矩值往往是直梁桥的几倍，最大扭矩值多位于墩台支承处，将隔震结构设置于此，其剪力得到有效削减，地震能量得到较好耗散，发挥了夹层橡胶隔震结构的优势，有很好的隔震效果。

[1] 吴亚平，李建军，史聪慧，等.考虑剪力滞后和翘曲扭转效应的曲线箱梁单元分析[J].兰州交通大学学报, 2002, 21(3):1-5.

[2] 甘亚南，周广春，赫中营. 曲线梯形箱梁静力分析的多参数翘曲位移函数法[J].铁道学报, 2011, 33(7):104-109.

[3] 邹毅松，费瑜，王银辉. 考虑翘曲效应的曲线箱梁几何非线性方程[C]. 全国结构工程学术会议, 2011.

Adissertationonisolationstructureresearchofcurvedboxgirderbridgewithconsiderationofwarping

LIU Shi

(Jilin Jianzhu University Changchun City, Jilin Province 130000,China)

In order to better study the role of laminated rubber isolation structure in continuous curved box girder bridge, a box girder element is considered. Considering the effect of warping, it adds a degree of freedom of warping displacement. And the eccentricity of non-coincidence with shear center, the isolation effect of sandwich rubber isolation structure is compared with that of non-isolated structure.

curved box girder bridge; warping effect; Isolated structure

2016-11-04

刘石(1980-)，女，吉林长春人，讲师，研究方向：结构抗震。

桥梁橡胶隔振分析及设计研究(861093)。

U442

：C

：1008-3383(2017)06-0067-02