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广东减隔震支座设计普遍存在的两个误区及解决办法

建筑隔震支座  2020/7/15 0:35:17  6004
内容摘要:根据《公路桥梁抗震细则》(JTGB02-01-2008)中第10.2条中关于减隔震装置的说明,常用的广东减隔震支座装置分为整体型和分离型两类。目前常用的整体型减隔震装置有:广东铅芯橡胶支座、广东高阻尼橡胶支座、摩...

根据《公路桥梁抗震细则》(JTGB02-01-2008)中第10.2条中关于减隔震装置的说明,常用的广东减隔震支座装置分为整体型和分离型两类。目前常用的整体型减隔震装置有:广东铅芯橡胶支座广东高阻尼橡胶支座、摩擦摆式减广东隔震支座;目前常用的分离型减隔震装置有:广东橡胶支座+金属阻尼器、橡胶支座+摩擦阻尼器、橡胶支座+黏性材料 阻尼器。

目前设计人员普遍存在两个误区:

其一:抗震分析时一味的考虑用桥墩的塑性能力耗散地震效应,忽略增设减隔震支座的设计思路;

其二:由于设计人员对减隔震支座的模拟方式不清楚,造成潜意识里回避减隔震支座的 采用。本文考虑上述两点对《公路桥梁抗震细则》(JTGB02-01-2008)第10.2条中涉及的减隔震支座模拟进行说 明。限于篇幅,本文仅对整体型减隔震装置进行叙述。

解决办法:

1、 铅芯橡胶减隔震支座

① 涉及规范及支座示意图(《公路桥梁广东铅芯隔震橡胶支座》(JT/T 822-2011))

② 铅芯橡胶支座的实际滞回曲线和等价线性化模型实际滞回曲线可以得到3点重要的结论: 

1)铅芯橡胶支座的位移剪力曲线所围面积明显大于较普通的橡胶支座,而且滞回曲线所谓面积反映了支座耗能能力,故间隔震支座(对于本图为铅芯橡胶支座)的本质是通过自身的材料或构造特性提供更有效 的耗能机制,耗散地震产生的能量,从而起到减轻地震对结构的破坏程度。 

减隔震支座

2)实际滞回曲线一般为梭形,图形成反对称形态。目前通用的方法是将其等效为图1.2所示的线性化模型。 通过K1 、K2、 KE 、Qy四个参数来模拟铅芯橡胶支座的滞回曲线。 

3) 等价线性化模型中涉及四个参数含义如下:

K1——弹性刚度:表示初始加载时,结构处于弹性状态是的刚度(力与变形之间的关系)。 

K2——屈服刚度:表示屈服之后的刚度。

KE——等效刚度:等效的含义是指如果不考虑加载由弹性到塑性的变化过程,仅考虑屈服后累计位移与力的关系折算出的刚度。

Qy——上述三个参数仅提供刚度的采用值(可以理解为曲线斜率的概念),但具体受力到多大开始采用屈服刚度,由 Qy 提供明确的界定点(即屈服点)。

减隔震支座的刚度模拟

定义自重及使用质量,由于程序定义边界条件仅定义连接特性,对于支座本身的质量在此处考虑。 定义线性特性值:结构分析一般分为线性分析及非线性分析,对于抗震可以狭义的理解为反应谱分析和 时程分析。反应谱分析理论上属于静力分析的范畴,程序会调用此处定义的线性特性值。故结合上页刚 度的描述,等效刚度KE的值在这里输入。对于时程分析的直接积分法,程序可以通过非线性特性值中的 内容确定结构的阻尼情况,故这里无需定义有效阻尼(如果用户在线性分析中需要考虑有效阻尼可在此 处输入,有效阻尼的概念类似有效刚度,主要用于非线性单元中线性自由度方向阻尼属性,以及所有自 由度在线性分析工况的阻尼属性)。 

对于广东铅芯橡胶隔震支座,《公路桥梁铅芯广东隔震橡胶支座》(JT/T 822-2011)附录中有详细的规格表,其中明确表明了各型号支座的力学性能,其中包括:铅芯屈服力、剪切弹性模量、屈服后刚度、水平等效刚度、等效阻尼比等内容。现以附录中表A.2Y4Q圆形铅芯隔震橡胶支座规范系列参数表为例说明Civil程序中各参数与表格中各参数的对应关系。

摩擦摆式减隔震支座的力学模型反应了摩擦摆如何利用本身巧妙的构造特性起到隔震作用,核心想法是在地震 作用下,支座上下部分可以在接触面(曲面)上自由的摆动,自重作用下支座有自恢复的效应。

比较摩擦摆支座的恢复力模型与铅芯橡胶支座或者是高阻尼橡胶支座对比,可以发现程序处理方法依然采用 线性化的恢复力模型,但需要注意,线性化后的刚度计算方法与前述两种支座有着本质上的不同。

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