李灿--桥梁抗震计算及减隔震支座模拟分析
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技术与市场第16卷第1期2009年1.桥梁减隔震的本质和目的隔震的本质和目的就是将结构与可能引起破坏的地面运动尽可能分离开来,从而有效地降低桥梁结构的地震力,利用柔性支承来延长结构的自振周期、降低地震力作用。
2.桥梁减隔震分析方法目前,世界各国桥梁隔震设计规范中,隔震桥梁的分析方法主要有反应谱法、非线性时程法和非线性静力法等。
本文重点介绍反应谱分析方法。
反应谱分析方法主要适用于桥形规则的隔震桥梁,即采用隔震设计后,地震响应基本由隔震振型控制的桥梁。
隔震桥梁的弹性反应谱分析方法同普通桥梁的反应谱分析过程是不同的,具体体现在:1)由于隔震装置的非线性特性,须借助于等效线性化模型才能进行分析。
2)在借助于等效线性化模型进行分析前无法确定隔震支座在地震作用下发生的位移值,而其等效线性化模型中的等效刚度、等效阻尼比参数均依赖于该位移值,所以整个分析过程是一个迭代过程。
3)普通桥梁的反应谱分析一般均假设结构各振动周期阻尼比为5%,但对于隔震桥梁,由于整个体系耗能能力不再均匀分布,隔震装置处的耗能能力大,而由其它构件所耗能量相对较少。
因此,隔震桥梁各振动周期对应阻尼比是不相同的,基本周期的阻尼比一般较大,约10%~20%,有时甚至更高。
这就要求在反应谱分析过程中不但要考虑不同振动模态采用不同的阻尼比,还要考虑不同的阻尼比对弹性反应谱的修正。
所以,隔震桥梁的反应谱分析方法比普通桥梁要复杂得多。
图1-1隔震桥梁的修正反应谱采用一般弹性设计反应谱进行隔震设计时,需要对弹性反应谱进行修正,修正后的反应谱是两种不同阻尼反应谱的阶梯组合,其形状如图1-1所示。
图中虚线是弹性反应谱,实线表示隔震桥梁的组合反应谱。
可以看出,由于隔震支座的柔性使得桥梁周期发生偏移,隔震桥梁的谱加速度值由A1减小为A2;同时,隔震支座使得隔震桥梁的阻尼增大,隔震桥梁的谱加速度值由A2进一步减小为A3,A1和A3分别用来确定普通桥梁和隔震桥梁的地震力。