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（广州大学土木工程学院,广东 广州 510006）
摘 要:采用有限元软件SAP2000对一六跨连续梁桥建立三维有限元模型进行地震响应计算,并对桥梁的抗震性能进行了分析研究.结果表明：自振周期会延长；采用铅芯橡胶支座支座能让桥梁结构获得较好的抗震性能.
引言
我国所处的地理位置,有多条地震多发带,使得地震在我们国家经常发生［1］.地震的每次袭击,尤其是发生在人口稠密的地区的大震,将给我国带来巨大生命财产损失［2］.而且道路桥梁直接影响到灾区的救援与重建工作,其间接影响难以估量.为了提高桥梁的抗震性能,保证生命线的畅通,对桥梁结构进行抗震设防具有重要作用.由于在高速公路、城市高架桥甚至跨海大桥都广泛采用连续梁桥体系结构,典型连续梁体系桥梁的抗震中的性能研究也显得尤为重要.
1.桥梁工程概况
本文采用的桥梁结构模型为6跨连续钢箱梁桥,跨径布置为110m×6.如图1所示.桥墩墩好从左往右依次为1—7#.
采用SAP2000有限元程序建立三维有限元模型,进行模拟分析.
2.结构动力特性
选取铅芯橡胶支座作为减隔震支座,而普通支座采用盆式支座,采用2 种不同的支座,并对其抗震性能进行分析.有限元模型的必须对实际桥梁工程的质量,阻尼和刚度进行适当地简化与精确的模拟,这样才能真实反映结构在地震反应中的响应情况.本文在利用SAP2000建立结构动力分析模型的过程中,桥梁的下部结构采用一般梁单元进行模拟,支座采用连接单元模拟,每个方向的刚度与支座的实际刚度一样,因为主梁的截面比较复杂,本文采用简梁单元来模拟时,必须能反映上部刚度特征和结构质量的分布,本文考虑的质量除了结构自身以外,还包括桥面铺装等二期恒载的质量.
为了模拟实际工程中桥梁桩基与土之间的相互作用,使用弹性支撑来模拟土对桩的作用,本文采用“m”法来计算每个弹簧刚度,土弹簧通过SAP2000软件的“节点弹簧”功能施加在桥梁桩基的X向与Y向.对桥梁结构进行动力分析的重要前提是要其的自振特性.本文利用上述方法建立空间三维有限元模型,对其进行模态分析,得出该桥的自振频率、周期如表1所示.
通过对桥梁振型的分析可知：一阶振型为纵飘,说明结构的纵向刚度最小,因而抗震设计时,应重点考虑该方向的地震响应；二阶为横向飘移,结构在地震作用下横向也会有较大的响应.五阶振型竖向弯曲,高阶振型对结构的竖向响应影响较大.
3.连续梁桥地震响应时程分析
按照规范先用合适的地震波,考虑桥梁的双向耦合作用,对模型同时在X向与Y向,同时输入地震动,分析其地震响应情况.
地震波作用下采用铅芯橡胶支座的桥墩墩顶的位移峰值一般都比采用盆式支座的峰值大,隔震支座的能较好的减小墩顶位移.
桥梁在地震动作用下,顺桥向铅芯橡胶支座滞回曲线如图2所示.从图中可以看出,各桥墩处铅芯支座顺桥向的最大变形如表所示.铅芯橡胶支座逐渐进入塑性耗能阶段,形成了较大的滞回环从而耗散了部分的地震能量,有利于减小桥梁结构的地震响应.
纵向地震力作用下,盆式支座的墩底弯矩峰值一般比铅芯支座支座的大.说明隔震支座能减少桥墩墩底地震响应.
4.结论
为了研究连续梁桥在不同抗震措施下的地震响应,本文通过SAP2000软件建立有限元模型,对模型的动力特性及纵向输入地震动时进行了桥梁的地震响应特点分析,得出了以下结论：
桥梁采用铅芯支座后自振周期会延长.
铅芯橡胶支座逐渐进入塑性耗能阶段,形成了较大的滞回环从而耗散了部分的地震能量.
参考文献：
[1].国家地震局震害防御司9 全球重大灾害性地震目录( 2015.B.C—1991.A.D) ［M］.北京: 地震出版社,1996.
[2].郑通彦,李 洋,候建盛,等 2008年中国大陆地震灾害损失述评［J］.自然灾害学报,2010.25(2)：112-117.
桥梁橡胶支座:华鼎科技高铁桥梁支座更换演示动画
基金项目：广西科技攻关项目（桂科攻14124004-4-12）
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桥梁橡胶支座引用文献:
[1] 支座本科论文开题报告范文 板式橡胶支座方面论文例文2万字
[2] 新颖的桥梁支座论文题目 桥梁支座毕业论文题目如何定
[3] 桥梁支座外文外文 桥梁支座参考文献怎么写
