基于地近断层震LRB桥梁支座屈服力优化

振动与冲击

第３０卷第６期

ＪＯＵＲＮＡＬ

ＯＦＶＩＢＲＡＴｔＯＮＡＮＤ

ＳＨＯＣＫ

基于近断层地震ＬＲＢ桥梁支座屈服力优化

李黎１’２，胡紫东１’２，聂肃非１’２，龙晓鸿１’２

（１．华中科技大学土木工程与力学学院，武汉４３００７４；２．华中科技大学控制结构湖北省重点实验室，武汉４３００７４）

摘要：在近断层地震作用下，ＬＲＢ桥梁的响应较大，为了降低ＬＲＢ支座相对位移过大给桥梁结构带来的不利影

响，对ＬＲＢ支座的屈服力进行了优化研究。选用了典型的近断层地震波，对具有不同力学特性和支座参数的ＬＲＢ桥梁进行了考虑隔震支座非线性的地震时程分析。根据ＬＲＢ桥梁的响应结果，提出了以桥面加速度、墩顶位移、支座相对位移和铅芯直径为变量的ＬＲＢ桥梁的整体响应函数。通过研究发现，可以优化ＬＲＢ的屈服力，使得桥梁的整体响应降低，且支座的最优屈服力与桥墩频率相关。

关键词：近断层地震；ＬＲＢ桥梁；整体响应函数；屈服力优化中图分类号：ＴＵ３１１．３

文献标识码：Ａ

ＯｐｔｉｍｕｍｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＬＲＢｆｏｒｉｓｏｌａｔｅｄｂｒｉｄｇｅｓｕｎｄｅｒｎｅａｒ－ｆａｕｌｔｅａｒｔｈｑｕａｋｅ

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（１．Ｓｃｈｏｏｌ

ｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｕｉｂｅｉＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌａｒｇｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｓｕａｌｌｙａｐｐｅａｒ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｅａｒ—ｆａｕｌｔｅａａｈｑｕａｋｅ；ｉｓｏｌａｔｅｄｂｒｉｄｇｅ；ｓｙｓｔｅｍｒｅｓｐｏｎｓｅｆｕｎｃｔｉｏｎ；ｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｏｐｔｉｍｚｉａｔｉｏｎ

铅芯橡胶隔震支座（ＬＲＢ）作为一种有效的减隔震为研究ＬＲＢ桥梁的热点问题。

装置，已在桥梁抗震设计中得到应用¨。１。但是，研究针对在桥梁工程中使用的ＬＲＢ屈服力优化的问发现在近断层地震作用下，使用了ＬＲＢ的结构，虽然结题，很多学者进行研究。其中，Ｄｉｃｌｅｌｉ旧Ｊ，Ｊａｎｇｉｄ∽Ｊ，

构自身的响应可以减小，但支座相对位移过大旧。１。Ｚｈａｎｇ

ｏｌＯｊ等的研究具有代表意义。Ｄｉｃｌｅｌｉ研究了不同

支座的相对位移过大会降低ＬＲＢ的稳定性，影响结构场地条件下的ＬＲＢ桥梁的响应，指出ＬＲＢ桥梁支座力的安全性。而地震作用下支座的相对位移，可通过改学性能应根据场地条件进行选择；Ｊａｎｇｉｄ研究了ＬＲＢ变ＬＲＢ的屈服力进行调节。ＬＲＢ屈服力的增大可以增桥梁在近断层地震作用下的响应，得出了ＬＲＢ的屈服大支座的阻尼，减小地震作用下支座的相对位移，但是力应为上部结构总重量的０．１—０．１５；Ｚｈａｎｇ将损伤理屈服力增加的同时支座的屈前刚度也会增加¨ｏ。支座论应用在ＬＲＢ桥梁的评估中，提出了ＬＲＢ的屈服力的的屈前刚度越大，支座越不容易屈服，这会影响ＬＲＢ的选择应根据结构性质和损伤状态进行确定。但是，他隔震效果。８１。因此，优化ＬＲＢ的屈服力，使ＬＲＢ桥梁们的结论不能直接应用于我国ＬＲＢ桥梁支座屈服力的的总体响应及支座位移均达到相对较小的平衡点，成

设计，其原因有以下两个方面：第一，受我国生产的ＬＲＢ中橡胶硬度的限制，随着屈服力的增加，支座的屈基金项目：湖北省自然科学基金项目（２００９ＣＤＢ４１８）前刚度和屈后刚度的比值在８～１３之间心Ｊ。而Ｄｉｃｌｅｌｉ收稿日期：２０１０—０２—０５修改稿收到日期：２０１０—０５—２８和Ｚｈａｎｇ研究的ＬＲＢ其屈后刚度和屈前刚度的比值分第一作者李黎女，教授，１９５６年生别为１０—４０和１５—３０，Ｊａｎｇｉｄ更是将屈服位移设为定通讯作者胡紫东男，博士生，１９８３年生

万方数据

值，未考虑随屈服力的增加引起的屈前刚度的影响。

第６期李黎等：基于近断层地震ＬＲＢ桥梁支座屈服力优化

１３５

上述学者研究的ＬＲＢ屈前刚度和屈后刚度比值区间没有覆盖我国ＬＲＢ的比值变化区间，这会导致ＬＲＢ桥梁在地震作用下的响应有所不同。再者，上述学者都以一种特定的墩型墩高对ＬＲＢ桥梁进行分析，没有考虑到随着墩型的改变导致的不同频率的桥墩对ＬＲＢ屈服力的影响。

因此，本文首先以我国生产的ＬＲＢ实际力学性能出发，分析如图１所示ＬＲＢ桥梁在近断层地震作用下的响应，总结出一般规律，提出了可优化ＬＲＢ屈服力的整体响应函数。接着分析对应不同桥墩频率的ＬＲＢ桥梁在近断层地震下的响应，优化出对应不同桥墩频率的ＬＲＢ屈服力。

．一ｔ＇

略

图１ＬＲＢ隔震桥梁

Ｆｉｇ．１ＩｓｏｌａｔｅｄｂｒｉｄｇｅｗｉｔｈＬＲＢ

１力学模型的建立

１．１

ＬＲＢ力学模型

图２为ＬＲＢ在拟静力试验下的滞回曲线。从曲线

的形状上看曲线光滑连续，没有明显的屈服点。因此，本文选用Ｂｏｕｃ．Ｗｅｎ模型来描述ＬＲＢ的力学模型。

２４。．

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１２０．

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