宋力勛 馮克巖 項(xiàng)敬輝

摘 要：速度鎖定型摩擦擺支座是近年出現(xiàn)的新型減隔震裝置，可以控制支座的不同工作方式來(lái)滿(mǎn)足不同情況下的需求，達(dá)到最佳的減震效果。本文將速度鎖定型摩擦擺支座應(yīng)用于一聯(lián)典型的大跨徑連續(xù)梁，通過(guò)詳細(xì)的抗震計(jì)算分析驗(yàn)證了該支座的有效性，明確了該支座的使用可使橋梁在不同地震水平下達(dá)到與之適應(yīng)的性能要求。

關(guān)鍵詞：速度鎖定；摩擦擺支座；減隔震；連續(xù)梁

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.121

速度鎖定型摩擦擺支座是近年出現(xiàn)的新型減隔震裝置，在確保橋梁抗震性能的條件下，又能提高橋梁減隔震效率，節(jié)省工程造價(jià)，對(duì)橋梁抗震安全具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

1 速度鎖定型摩擦擺支座的工作原理

速度鎖定型摩擦擺支座的工作原理是通過(guò)在分離式摩擦擺支座上安裝速度鎖定器，來(lái)控制支座在橋梁正常使用和不同水準(zhǔn)地震狀態(tài)下不同的工作方式：

（1）在正常使用狀態(tài)下，不會(huì)引發(fā)速度鎖定器的工作，摩擦擺的上蓋與擺體之間也由于剪力銷(xiāo)的存在而不進(jìn)入工作狀態(tài)。此時(shí)，全橋的縱向約束體系為一個(gè)固定約束、多個(gè)活動(dòng)約束。

（2）在E1地震作用下，速度鎖定器將滑動(dòng)摩擦擺支座的上蓋與擺體瞬時(shí)鎖定，使得各墩位滑動(dòng)支座臨時(shí)成為固定型支座，各墩聯(lián)合抗推，但摩擦擺的剪力銷(xiāo)仍不剪斷。此時(shí)，全橋的縱向約束體系為多個(gè)墩共同抗推但摩擦擺不發(fā)揮作用。

（3）在E2地震作用下，速度鎖定器仍然鎖定，同時(shí)摩擦擺的剪力銷(xiāo)剪斷，摩擦擺進(jìn)入工作狀態(tài)，各支座摩擦擺同步擺動(dòng)，發(fā)揮減隔震作用。

2 工程概況與計(jì)算模型

算例為一聯(lián)（75+130+75）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，城市軌道交通橋梁，橋?qū)?.4m。制動(dòng)中墩支座采用固定型摩擦擺支座，非制動(dòng)中墩和邊墩支座均采用縱向滑動(dòng)型速度鎖定摩擦擺支座。

抗震計(jì)算采用空間有限元模型，模型中摩擦擺支座的隔震周期選用3.5s，摩擦面曲率半徑為3.04m，摩擦系數(shù)為0.08。

3 地震作用下結(jié)構(gòu)抗震分析

3.1 E1地震作用反應(yīng)譜分析

工程場(chǎng)地地表設(shè)計(jì)反應(yīng)譜對(duì)應(yīng)的地震基本烈度為Ⅷ度。E1地震作用反應(yīng)譜分析得出的墩底內(nèi)力值如表3.1所示。

可以看出：速度鎖定器發(fā)揮作用后，各墩聯(lián)合抗推有效分擔(dān)了地震縱向水平力，使得橋墩縱向彎矩值得到有效控制。

3.2 E2、E3地震作用非線(xiàn)性時(shí)程分析

摩擦擺支座屬于非線(xiàn)性減隔震支座，因而該水平地震作用下須進(jìn)行非線(xiàn)性時(shí)程分析。由于減隔震設(shè)計(jì)中E2、E3地震作用的結(jié)構(gòu)性能要求和驗(yàn)算方法均相同，因而只進(jìn)行E3地震作用驗(yàn)算。E3地震作用時(shí)程分析得出的墩底內(nèi)力值如表3.2所示。

由結(jié)果可知，采用減隔震支座后，結(jié)構(gòu)橫縱向的自振周期得到較大提高，橋墩內(nèi)力相比E1水平增加不多，減震率可達(dá)70%以上，減隔震效果比較明顯。根據(jù)E3水平地震下的時(shí)程分析結(jié)果，摩擦擺支座的回復(fù)力和水平位移值如表3.3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

在普通摩擦擺支座上安裝速度鎖定器，可以控制支座的不同工作方式來(lái)滿(mǎn)足不同情況下的需求，既使各墩在E1地震作用下達(dá)到聯(lián)合抗推的效果，也使各墩摩擦擺在E2地震作用下同步擺動(dòng)，達(dá)到最佳的減震效果。

對(duì)典型算例的分析計(jì)算結(jié)果表明，速度鎖定型摩擦擺支座可以很好地解決大跨徑連續(xù)梁橋的抗震減震問(wèn)題，使橋梁在不同地震水平下達(dá)到與之適應(yīng)的性能要求。因而該新型減隔震支座在大跨徑連續(xù)梁橋中具有很好的應(yīng)用推廣前景。

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作者簡(jiǎn)介：宋力勛（1987-），男，工學(xué)碩士，工程師，從事橋梁設(shè)計(jì)與研究工作。