高阻尼橡胶支座力学性能及其在连续梁桥中的隔震效果研究

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桥梁是公路交通中的重要枢纽工程,一旦在地震中发生损毁,不仅会引发人员伤亡,也将会给震后救灾带来较大的困难,从而造成更大的经济损失。其中,中小跨径桥梁数量庞大,地震过程中发生的震害现象也较多,其中最为典型的震害就是普通橡胶支座破坏,从而造成桥梁因碰撞损坏且震后主梁产生不能复位的永久位移。80年代以来,结构隔震控制的研究和应用发展迅速,新型隔震支座层出不穷,但是桥梁上尤其是中小跨径桥梁应用隔震支座近些年来才开始兴起,因此对中小跨径桥梁进行减隔震设计就显得尤为重要。其中,日本在90年代开发出了高阻尼隔震橡胶支座,国内目前系统的对高阻尼隔震橡胶支座进行性能试验以及工程应用实例均较少。本文以一座应用高阻尼支座隔震技术的实际桥梁工程实例为研究对象,对高阻尼隔震橡胶支座进行了一系列性能试验,并对应用高阻尼隔震橡胶支座的桥梁进行了减隔震效果分析,主要研究内容和结论如下:  (1)详细论述了高阻尼隔震橡胶支座的耗能机理及材料成份,进而介绍了此类型支座的模型及相关设计参数,指出高阻尼隔震橡胶支座的阻尼比特性只与组成材料的自身特性有关。  (2)高阻尼隔震橡胶支座力学性能试验研究。选取6个高阻尼隔震橡胶支座进行力学性能试验,得到了高阻尼隔震橡胶支座的滞回性能曲线,探讨了不同的水平剪切应变、竖向压应力、加载频率、温度以及反复加载次数对此类支座水平等效刚度和等效阻尼比的影响规律。试验结果表明,随着剪应变、温度或加载次数的增加,等效阻尼比呈减小的趋势,而随着压应力或加载频率的增加,等效阻尼比呈增大的趋势。  (3)以一座应用高阻尼隔震橡胶支座的处于高烈度设防区的中小跨径连续梁桥为例,通过非线性弹塑性时程分析,分析了应用普通板式橡胶支座与高阻尼隔震橡胶支座时桥梁的减隔震效果。分析结果表明,当采用板式橡胶支座时,在地震过程中会发生剪切破坏和位移超限破坏的现象,增大了主梁与桥台、主梁与挡块的碰撞作用,从而造成桥墩的进一步损伤;而采用了高阻尼隔震橡胶支座后,纵向地震激励下保证了支座不会发生破坏,降低了主梁与桥台的碰撞作用,横向地震激励下具有较高的隔震率。
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