减隔震桥梁铅芯温度效应影响及地震能量反应

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汶川地震后,桥梁减隔震技术在我国得到较快发展,相继出台的不同减隔震装置(支座)标准及抗震规范中鲜少考虑地震过程中因机械能转化为内能的温度变化对减隔震装置的影响,这对温度敏感的橡胶类支座可能会造成其性能变化,进而影响桥梁地震反应。此外,目前依据规范进行的桥梁减隔震设计对于近断层地震动尚缺少特殊考虑。本文借助美国学者Constantinou等提出的考虑地震铅芯温度动态变化的修正双线性模型,以某实际设计减隔震桥梁为例,研究了铅芯温度效应对减隔震桥梁地震反应的影响,包括能量反应和最大反应两个方面,并重点就近断层地震动作用下的反应情况进行了剖析。就算例分析而言,本文工作主要认识如下:(1)随输入地震波的加速度增长,桥梁铅芯橡胶支座表现为铅芯温度升高,屈服力下降。以加速度峰值0.4g为例,远断层地震动作用下铅芯温度升高值最大为15℃,对应的屈服力下降10%;而近断层地震动作用下铅芯温度升高值最大可达51℃,对应的屈服力下降27%。(2)近断层地震波下考虑铅芯温度效应时,支座总滞回能增加10%~50%,单支座滞回能增加10%~30%,支座最大剪应变增加0~30%。对于桥梁减隔震设计而言,若不考虑铅芯温度效应将会低估地震时支座耗能需求和最大剪切变形需求,导致设计偏于不安全。(3)近断层地震动下桥梁反应及速度脉冲的影响与脉冲周期Tp密切相关,而与PGV/PGA联系较弱。减隔震桥梁能量反应及对应的速度脉冲占全波反应的比重都表现为随着脉冲周期Tp增加先上升后下降的变化趋势。桥梁最大反应(主梁最大位移、支座最大剪应变和桥墩最大侧移角)与脉冲周期Tp的关系与此相近。
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