铅芯橡胶支座隔震桥梁地震响应分析的研究步骤

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铅芯橡胶支座隔震桥梁地震响应分析的研究步骤，一般是怎么样的，请各位大侠能否赐教。

Woodrow

4　国内外铅芯橡胶支座(LRB)的研究现状
国内外将减震、隔震支座应用于结构震动控制的经验表明,合理选择减震、隔震支座动力特性参数是减小结构地震响应的关键所在,要达到最优的减震目的并为桥梁延性抗震设计提供指导,需要对支座动力特性对桥梁的地震响应的影响特点与规律进行深入的研究。近十年来,有关LRB的研究蓬勃开展,方兴未艾。这里就LRB的若干方向的近期研究状况作些总结和评述

4. 1 LRB的非线性地震反应分析和非线性动力学性态
FerraioliM等[ 1 ]研究了高阻尼橡胶支座和铅芯橡胶支座隔震结构的弹塑性地震反应,考虑支座的滞回特性和上部结构的弹塑性,然后把材料非线性因素当作等效线性化系统的虚拟力,用复模态分解和迭代方法计算模态反应。朱东升等[ 2 ]对一座采用铅芯橡胶支座(LRB)隔震的桥梁输入了多条具有相同反应谱、且时域内强度包线形状相似的应对地震动的全过程十分敏感; LRB是一种有效的隔震装置; LRB 的初始屈服力对隔震效果影响较大。王丽、阎贵平等[ 3 ]对LRB隔震桥梁的减震效果进行了研究,分别采用非线性水平和转动弹簧单元来模拟减隔震支座和桥墩延性铰的非线性性能,首次把支座和桥梁结构纳入一个系统中,并考虑其相互影响和相互作用。利用大型通用结构分析软件(ANSYS) ,对采用铅芯橡胶支座(LRB)隔震的桥梁输入了多条实际地震波进行时程分析,系统地讨论了隔震桥梁的减震性能,得出在设计减隔震桥梁时,应考虑将非弹性变形和耗能主要集中在减隔震装置上,避免桥墩屈服先于减隔震装置屈服。

4. 2 LRB的简化分析方法
从隔震结构的的设计来看,建立满足工程设计精度要求的实用简化分析方法是很有意义的。Tsai H C等[ 4 ]研究了铅芯橡胶支座非线性隔震结构的基于反应谱的地震反应分析,他们首先建立实际模型和等效线性单自由体模型,由震动台试验输入大量地震记录,比较两个模型的最大位移和加速度反应,从而识别出等效结构的等效刚度、等效阻尼比,同时得到了等效刚度与最大位移的关系。Hwang等[ 5 - 7 ]对LRB 隔震桥梁的等效线性化设计方法及隔震桥梁的等效阻尼比进行了研究,指出现行等效刚度和等效阻尼比计算方法中存在的问题,建议了新的计算公式。吴兵、庄军生等[ 8 ]系统研究了铅芯橡胶支座等效线性分析模型参数与其几何结构及外加动力荷载特性的关系。研究结果表明: 铅芯橡胶支座等效线性分析模型参数(水平耗能、等效刚度及等效阻尼比)主要由其本身的几何构造及组成材料决定,且在往复加、卸载循环中具有较好的稳定性。韩学敏、钟铁毅等[ 9 ]对铅芯橡胶支座在铁路桥梁抗震中的应用进行了研究,他们以4座刚度不同的桥墩为研究对象,通过输入不同的地震激励,比较分析了简化固结模型与梁- 墩- 基础计算模型之间的差异;计算铅芯橡胶支座对不同刚度结构、不同地震波的减震效果,并对计算结果进行了研究分析,取得了一些有价值的结果。基于反应谱的隔震结构的分析,是一个比较复杂的问题,在设计反应谱(加速度和位移反应谱) 、非线性隔震结构的等效模型等方面还有待研究。

4. 3 LRB的土- 结构相互作用
隔震结构一般都建在硬土场地,研究者通常将隔震结构的地基视为无限刚度,但研究隔震结构的土- 结构相互作用( soil - structure interaction, SSI)仍然是有意的。而且软土地区也可能需要建造一些隔震结构,比如隔震桥梁,这需要与新型隔震装置的开发和先进技术的应用相结合来解决。刘云贺、赵晓娟等[ 11 ]探讨了地震作用下桩基础刚度对采用铅芯橡胶支座(LRB)桥梁的减震效果的影响,提出以墩底弹簧约束模型模拟群桩基础的方法,建立了考虑地基刚度影响的桥梁非线性动力分析模型。算例的非线性时程分析结果表明:结构中如采用刚性基础假设,即忽略土- 结构相互作用,对普通橡胶支座(RB)和铅芯橡胶支座(LRB)都会使设计结果偏于安全,尤其对LRB而言富裕度较大。
4.4 LRB的试验
试验研究在隔震技术发展中的重要性是不言而喻的,多年来研究者在隔震结构、隔震装置的试验、开发应用方面作出了重要的贡献。刘文光、杨巧荣[ 12 ]等对建筑用铅芯橡胶隔震支座温度性能进行了研究,在试验结果的基础上,提出了支座屈服后刚度及屈服载荷的温度修正方程。

5　关于铅芯橡胶支座目前尚需进行如下工作
1)铅芯橡胶支座的构造与性能关系的研究,确定相应的设计参数和方法,并制定出产品标准。
2)由于LRB的力- 位移的滞回特性,精确的分析必须采用非线性分析,计算量相当大,且滞回曲线本身往往具有一定的误差。若将LRB以常值的刚度与阻尼来模拟,显然会带来很大的误差,因此关于减隔震结构的数值分析方法,若能建立一种特殊的隔震支座单元,借用简化分析中的一些做法,从总体性能上构造隔震支座单元,模拟其刚度和阻尼性能,而避免了直接离散实际的支座而导致的巨大的计算量,则会有很大的现实意义。
3)结构的抗震设计中存在大量的不确定性,如外部环境(载荷和场地) 、结构本身(构件材料性能、截面几何参数、构件抗力)以及计算模型的不确定性等。引入随机理论、可靠度理论来分析LRB是必要的,从而可以深入研究考虑不确定性因素对结构的动力反应和可靠度的影响,对铅芯橡胶支座的减震与桥梁的动力响应特性关系的进行分析,找出地震波特性、铅芯橡胶支座的特性和桥梁下部结构的特性及场地特
性的关系,确定铅芯橡胶支座在桥梁中的适用范围。
4)为能充分发挥LRB的减震作用,还需进行减震桥梁细部构造设计的研究。

以上摘自《铅芯橡胶支座的研究现状与展望》作者陈云信