速度鎖定型摩擦擺支座在連續(xù)梁橋中的應(yīng)用

宋力勛 馮克巖 項敬輝

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滿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，通過詳細(xì)的抗震計算分析驗(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，對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在分離式摩擦擺支座上安裝速度鎖定器，來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的存在而不進(jìn)入工作狀態(tài)。此時，全橋的縱向約束體系為一個固定約束、多個活動約束。

（2）在E1地震作用下，速度鎖定器將滑動摩擦擺支座的上蓋與擺體瞬時鎖定，使得各墩位滑動支座臨時成為固定型支座，各墩聯(lián)合抗推，但摩擦擺的剪力銷仍不剪斷。此時，全橋的縱向約束體系為多個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，同時摩擦擺的剪力銷剪斷，摩擦擺進(jìn)入工作狀態(tài)，各支座摩擦擺同步擺動，發(fā)揮減隔震作用。

2 工程概況與計算模型

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。制動中墩支座采用固定型摩擦擺支座，非制動中墩和邊墩支座均采用縱向滑動型速度鎖定摩擦擺支座。

抗震計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

工程場地地表設(shè)計反應(yīng)譜對應(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地震作用非線性時程分析

摩擦擺支座屬于非線性減隔震支座，因而該水平地震作用下須進(jìn)行非線性時程分析。由于減隔震設(shè)計中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

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滿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，達(dá)到最佳的減震效果。

對典型算例的分析計算結(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。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 50909-2014，城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[2]GB50111-2006，鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2009.

[3]CJJ 166/ -2011，城市橋梁抗震設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

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