橡膠支座連續梁橋地震力計算方法（二）
發布時間：2010-01-14 共1頁
通過前面的分析可知，《規范》公式不能夠有效考慮滑板支座部分發生滑動、部分不發生滑動的情況，以及摩擦耗能等因素的影響，鑒于上述原因，建議用如下方法來確定上部結構對板式支座產生的縱向地震力、下面通過一個算例來具體論述這個方法．假定某跨連續梁橋設計烈度為7度，位于Ⅱ類場地，跨徑分別為20m+40m+30m．墩高分別為3m、4m、7m、5m，板式支座位于2號墩頂，其余為聚四氟乙烯滑板支座、各參數與前面的模型相同．在通常情況下，橋墩的質量同橋面板的質量相比很小，因此在該方法中忽略橋墩質量的影響，僅考慮上部結構的質量，并將橋面板看作剛性，計算模型見圖6a。計算過程如下：
(1)首先求得各墩的組合剛度及其力-位移曲線，如圖6b所示．按式(1)求各墩組合剛度分別為：
各墩滑板支座的摩擦力為：
(2)假定所有滑板支座均未滑動，求得結構基本周期T0，進而由反應譜求得橋面板發生的側向水平位移為：
rd為考慮不同阻尼比對采用5％阻尼比的標難反應譜的修正，其值按公式(3)計算，k2為結構總的縱向水平抗推剛度。其值分別為：
(3)對于圖6a所示連續梁橋，在橋面板處加一單位水平側向力F，進行Push-Over〔5〕分析，使其位移達到Sd0，進而得到結構的力-位移曲線，如圖6所示。從而由式（4）得到結構在對應于Sd0位移下的等效剛度ke和等效阻尼比∑e，分別為：
進而由反應譜求得相應位移為： 
(4)比較Sd0與Sd1的差值，如果相差較，就繼續回到第三步，以Sd0代替進行迭代計算，直到兩者滿足容許誤差為止。本算例迭代兩次后滿足容許誤差5%，得到橋面板位移為：Sd=13.92mm.
(5)由得到的位移S d即可從公式(5)求出上部結構對板式支座頂部產生的縱向水平地震力為:
該算例的過程分析結果見圖7，板式支座縱向地震力時程分析值為V∑＝81．83kN，按《規范》方法計算值為94．05kN,本文方法與時程分析之間的相對差值為12．6％，可見兩者比較接近此。此外，本文方法的另一個優點是可以通過Push—0ver分析得到對應于最位移時各墩頂支座是否開始滑動的情況，從而可以根據其是否滑動來確定各墩頂支座的剪力，而這是現行規范方法所不具備的．對于該算例，本文建議的方法所得結果略小于時程分析值，這主要是由于方法中所取阻尼比值較造成的．在實際地震作用下，達到最位移的歷程通常只有有限的幾次，如果按文獻[5]中所建議的那樣，取所得阻尼比值的70%作為對反應譜校正的值，本文方法得到的支座剪力為V∑=85，27kN，得到的結果比時程分析值4％．關于阻尼值究竟如何選取才合理，值得進一步研究．
3．結論
(1)對于跨數較少的規則橋梁，滑板支座摩擦系數在0．02—0—05之間，受到卓越周期較短的低烈度水平地震作用，《規范》公式計算結果與時程分析比較接近，且略偏于保守．對于其它情況，因《規范》公式沒有能夠有效考慮部分滑扳支座發生滑動以及摩擦耗能等因素的影響，導致在一些情況下規范計算結果與時程分析結果存在較差異。
(2)《規范》偏重于檢算，沒有明確給出在設計地震作用下，扳式支座、滑扳支座等構件的預期性能目標，也沒有通過相應的設計來保證，使得板式支座、滑板支座等構件在實際地震中所表現的性能具有很的不確定性．建議《規范》在這方面進行改進，對各類構件在設計地震作用下的性能目標給出明確的規定，并利用能力設計原理來保證設計的構件達到這些預期的目標。
(3)本文建議的方法可給出在設計地震作用下，各滑板支座是否開始發生滑動的信息、并考慮摩擦耗能等因素的影響。經與時程分析結果比較可知，計算結果比較合理，但對其中一些參數的合理選定，還有待進一步研究。
