LRB隔震橋梁的可靠性與等效線性化方法研究.pdf

1、地震是人類社會面臨的最嚴(yán)重自然災(zāi)害之一，我國處于環(huán)太平洋和亞歐地震帶之間，地震發(fā)生頻率高、強(qiáng)度大、分布范圍廣、傷亡大、震災(zāi)嚴(yán)重。橋梁作為生命線工程，在搶險救災(zāi)和災(zāi)后重建中發(fā)揮關(guān)鍵性作用。隔震技術(shù)可以有效地減輕橋梁的地震災(zāi)害，但是由于取消了固定墩而全部采用隔震支座，其可靠性往往受到懷疑，國內(nèi)缺少對這一領(lǐng)域的系統(tǒng)研究；另外，我國設(shè)計院目前采用的絕大部分橋梁設(shè)計軟件都無法模擬隔震支座的非線性特性，所以急需對非線性隔震橋梁進(jìn)行等效線性化以滿足工

2、程設(shè)計的需要。鑒于鉛芯橡膠隔震支座（LRB）是應(yīng)用最為廣泛的隔震體系，本文以LRB隔震橋梁為研究對象，開展了以下幾方面的研究工作：
　　 1、對LRB隔震橋梁的行車舒適度進(jìn)行了評價。自編程序?qū)⑿熊嚭奢d轉(zhuǎn)化為動荷載，總結(jié)出移動荷載作用下橋梁響應(yīng)的計算流程；通過分析LRB隔震支座的剛度對行車舒適度的影響，指出LRB隔震支座的各項(xiàng)參數(shù)中，只有豎向剛度與橋梁的行車舒適度有關(guān)；結(jié)合ISO規(guī)范、狄克曼指標(biāo)與斯佩林指標(biāo)，對不同結(jié)構(gòu)形式的LRB

3、隔震橋梁均得出行車舒適度良好的結(jié)論，同時指出其原因是LRB隔震支座的豎向剛度與非隔震橋梁使用的其它支座基本相同，其自身的固有特性決定了非常良好的行車舒適度。
　　 2、對LRB隔震橋梁在地震動作用下可能出現(xiàn)的碰撞響應(yīng)進(jìn)行了分析。在比較各種碰撞分析模型各自的特點(diǎn)與適用范圍的基礎(chǔ)上，選擇了既能夠較好反映碰撞物理事實(shí)又易于確定相關(guān)參數(shù)的Kelvin模型，解決了ANSYS平臺中碰撞單元的模擬問題；通過對影響橋梁碰撞特性的各種參數(shù)進(jìn)行深入

4、分析，給出了避免LRB隔震橋梁在地震作用下發(fā)生碰撞的周期比范圍建議，并確定了合理的碰撞單元剛度取值；通過分析LRB隔震支座水平剛度對隔震橋梁碰撞的影響，指出隔震支座水平剛度越小，橋梁發(fā)生碰撞的風(fēng)險越大，碰撞響應(yīng)也越大，不能片面追求隔震效果而一味地減小隔震支座的水平剛度，一定要進(jìn)行地震作用下隔震橋梁的碰撞驗(yàn)算；通過對比隔震與不隔震橋梁的碰撞響應(yīng)，指出發(fā)生碰撞時隔震橋梁可以對橋墩起到保護(hù)作用，為工程應(yīng)用提出了指導(dǎo)。
　　 3、對LR

5、B隔震橋梁進(jìn)行了地震作用下的第一類和第二類動力穩(wěn)定分析。根據(jù)Liapunov動力穩(wěn)定性概念，解決了運(yùn)用一次近似法判定多自由度復(fù)雜結(jié)構(gòu)的第一類動力穩(wěn)定性的問題；運(yùn)用時程與特征值分析相結(jié)合的方法，自編程序，提出了第一類動力穩(wěn)定分析的具體實(shí)現(xiàn)方法；基于纖維模型的非線性分析理論，針對LRB隔震橋梁提出了應(yīng)用逐步增量動力分析法結(jié)合B-R判別準(zhǔn)則對其進(jìn)行第二類動力穩(wěn)定分析；分析了不同結(jié)構(gòu)形式LRB隔震橋梁的兩類動力穩(wěn)定問題，得出LRB隔震橋梁在地震

6、作用下具有非常良好的動力穩(wěn)定性的結(jié)論，并指出原因是隔震后墩頂位移大幅度減小，墩并沒有進(jìn)入塑性；為工程應(yīng)用給出建議：墩較高、大震位移較大的連續(xù)梁橋，采用隔震技術(shù)后，動力穩(wěn)定性能會有所減弱，需驗(yàn)算其動力穩(wěn)定性。
　　 4、系統(tǒng)研究了LRB隔震橋梁的等效線性化方法。通過比較各種隔震支座等效線性化方法，提出了LRB隔震橋梁等效線性化的求解方法，給出了LRB隔震橋梁在地震作用下的反應(yīng)譜分析計算步驟和LRB隔震橋梁在其他水平荷載作用下的驗(yàn)算