公路运输

中小跨径板式橡胶支座梁桥新型隔震系统

李建中，管仲国，汤虎

摘要：目的：板式橡胶支座在我国中小跨径梁桥中应用广泛。支座通常设置在墩台垫石之上，上部结构直接搁置在支座之上，支座与墩梁间无连接措施，地震作用下极易发生支座滑移，进而引起主梁移位甚至落梁震害。为此，本文提出适用于中小跨径板式橡胶支座梁桥横桥向抗震设计的新型隔震系统，对新型隔震系统结构抗震性能进行试验验证，以期为中国中小跨径板式橡胶支座梁桥横桥向抗震设计与加固提供可靠依据。方法：进行了橡胶支座与钢板间的摩擦试验，通过位移加载方式研究不同正压力和不同滑动速度对橡胶支座与钢板间接触面摩擦因数的影响；开发设计了适用于桥梁结构的X形板弹塑性挡块，进行了拟静力试验获得其力与位移滞回曲线，分析了X形板弹塑性挡块的性能特点；根据汶川地震中板式橡胶支座的震害特点、损伤机理和破坏过程，结合板式橡胶支座与钢板间摩擦试验，X形板弹塑性挡块力学性能拟静力试验等研究成果，提出了由板式橡胶支座和X形板弹塑性挡块组成的横桥向新型隔震系统；选择一座典型板式橡胶支座简支梁桥为研究对象，进行大比例缩尺比全桥模型振动台试验，详细介绍了振动台试验的设计情况，对新型隔震系统结构抗震性能进行试验验证。结果：板式橡胶支座与钢板间的摩擦因数在0.20 左右，且随支座正压力的增加而减小，随滑动速度的增加而增大，但增大趋势随滑动速度的增加而趋于平缓。X 形板弹塑性挡块初始剪切刚度相对较小，可在一定范围内进行调整；延性变形能力强，在较大位移下挡块侧向抵抗力基本未发生退化，挡块的传力功能可靠稳定；滞回耗能能力强，挡块屈后刚度相对较大，具有自复位能力。新型隔震系统振动台试验表明：板式橡胶支座相对较柔的剪切刚度及滑动效应可起到了隔震作用，但控制梁体位移效果不好；新型隔震系统并联使用板式橡胶支座和X形板弹塑性挡块，可显著减小最大墩梁相对位移，消除震后梁体残余位移，有效控制墩梁相对位移。结论：提出了板式橡胶支座与X形弹塑性挡块联合使用的中小跨径板式橡胶支座梁桥横桥向新型隔震系统，介绍了新型隔震系统主要特点；选择的典型板式橡胶支座简支梁桥全桥模型振动台试验，结果表明提出的新型隔震系统具有良好的隔震性能，地震过程中，X形板弹塑性挡块可以有效控制墩梁相对位移；新型隔震系统具有较好的自复位能力，改变了整桥体系在支座滑动后梁体的随遇平衡状态，有效减小了梁体地震残余位移；新型隔震系统可以有效控制传递至下部结构的梁体地震力，确保桥墩及基础免遭严重损伤。下一步需要针对实际不同跨度的简支梁桥进一步研究X形阻尼器的合理设计参数和构造措施。

来源出版物：中国公路学报, 2015, 28(3): 35-43

入选年份：2017