【摘要】：我國現(xiàn)存大量梁式橋,而梁橋在近幾次大地震中均出落梁現(xiàn)象,對梁的有效控制是橋梁抗震的關(guān)鍵問題之一。從國內(nèi)外震害來看,限位墩是解決梁橋落梁現(xiàn)象的有效手段。以設(shè)有限位墩的典型長梁為研究對象,運(yùn)用有限元分析手段,通過分別考慮主梁碰撞、聯(lián)數(shù)不同、聯(lián)長不同等因素來分析橋梁的動力響應(yīng)。結(jié)果表明:碰撞對橋梁結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)影響很大,設(shè)計如果不考慮碰撞作用,可能引起結(jié)構(gòu)的不安全。聯(lián)數(shù)和聯(lián)長的增加也使最大墩梁相對位移有所增加,但當(dāng)聯(lián)數(shù)增加到6聯(lián)以上時,最大相對位移基本不變,此時限位墩限制位移作用達(dá)到極限狀態(tài)。
【圖文】：

芊裨詼嗔?的長橋中的某一聯(lián)或幾聯(lián)中設(shè)置一個墩，提高其剛度，使其具有抗震制動作用，即“限位墩”。主要作用是在地震作用下，減少主梁的移動空間，，可彌補(bǔ)弱連接支座對主梁約束較差的弱點(diǎn)，減小墩梁相對位移，降低落梁的風(fēng)險。1．2限位墩作用機(jī)理限位墩可看成是“縮斜的橋臺，其形式與一般橋墩類似，但比一般橋墩要“強(qiáng)壯”。限位墩將一個長聯(lián)橋分割為多個小的橋段，而限位墩承接各個橋聯(lián)段。在地震作用下，除承受地震彎矩和剪力外，限位墩上的支座能夠?yàn)楦鱾�聯(lián)橋段提供更大的位移空間，而這是普通墩所無法提供的(圖1)。圖1限位墩作用機(jī)理Fig．1Mechanismofrestrainerpier圖1(a)～(c)為未設(shè)計限位墩情況。地震中，各個伸縮縫之間互相擠壓〔圖1(b)〕，如果相對位移超過限制就可能發(fā)生落梁〔圖1(c)〕。而設(shè)置了限位墩的情況時〔圖1(d)〕，位移在限位墩上得到釋放，且由于各個橋聯(lián)段內(nèi)橋墩變少，使累積到限位墩上位移也變小，從而減小落梁震害。2有限元模擬參數(shù)設(shè)定針對目前高烈度地區(qū)常用的中小跨徑長聯(lián)橋，筆者采用主梁跨徑25～35m的各參數(shù)均相同的T型梁。橋墩采用雙柱圓墩［12］，其參數(shù)如表1。橋墩和主梁分別采用C30和C50混凝土。伸縮縫間隙大小均為7cm。表1跨徑25～35m結(jié)構(gòu)具體參數(shù)Table1Specificparametersofspanwith25～35mstructurecm跨徑梁高馬蹄高柱截面250017525150300020030160350022535170蓋梁高蓋梁寬系梁150200100×120160200100×130170220110×1402重慶交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第36卷

圖2為長橋簡略示意。圖2中，編號從小到大為正方向，反之則為反方向。有限元分析時，梁柱采用通用梁單元，主梁不考慮非線性性質(zhì)，支座則需加以考慮［13］。筆者重點(diǎn)是考慮主梁碰撞等對落梁的影響，因此橋墩模型只考慮線性。圖2長橋簡略示意Fig．2Briefsketchofthelongbridge2．1支座模擬伸縮縫處支座采用四氟滑板橡膠支座，其他處支座采用板式橡膠支座［14］。支座滯回曲線模型如圖3。有限元中，用非線性連接彈簧單元模擬支座作用。支座的滑動水平臨界力Fcr與豎向最大支撐力N之間的關(guān)系可用式(1)表達(dá)。Fcr=μN(yùn)(1)式中:μ為接觸面摩擦力。圖3支座滯回曲線模型Fig．3Hystereticcurvemodelofsupport2．2伸縮縫碰撞單元模擬橋梁伸縮縫除能滿足一般功能變形外［15］，還能減少地震中主梁之間的碰撞，但也是橋梁抗震的薄弱環(huán)節(jié)。接觸單元模型簡單表示為在相鄰的主梁間設(shè)有一個間隙和一個彈簧，同時也可能包含阻尼器。單元接觸模型的運(yùn)動方程如式(2):Mx··+cx·+kx=0x=u1－u2－gpM=m1m2m1+m2(2)式中:x為相鄰單元的相對位移;M為等效質(zhì)量;m1、m2分別為碰撞梁體的質(zhì)量;u1、u2分別為梁體位移;gp為伸縮縫間隙。筆者采用碰撞單元進(jìn)行模擬，選擇主梁剛度作為壓縮剛度，碰撞單元如圖4，參數(shù)如表2。圖4伸縮縫碰撞單元有限元模型Fig．4Finiteelementmodelofcollisionelementofexpansionjoints表2碰撞單元剛度Table2Stiffnessofcollisionelement跨長/m單梁橫截面面積/m2彈性模量/(kN·m－2)剛度/(kN·m－1)250．774300．838350．902345×104534×104482×104445×1042．3限位墩模擬限


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