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采用了隔震控制的体系由于引入了大柔性的隔震层,必然出现阻尼藕合的情况,在表述整体阻尼矩阵时,处理阻尼问题分两步,一是对上部结构和下部结构分别进行动力方程的推导时,采用了Rayleigh矩阵法;二是对隔震层的处理,是通过Wen模型对抗震滑动支座、抗震球绞支座进行本构关系分析来求出隔震层的恢复力,避免了对隔震层的阻尼运算,并将隔震层恢复力按滞回型考虑。
本章中通过对桥梁结构离散建立全桥有限元分析模型,对不包含抗震滑动支座、抗震球绞支座贡献的有限元模型进行模态分析,从分析结果中提出结构的动力特征矩阵;采用wen模型模拟铅芯橡胶支座的非线性滞回特性;通过对特征矩阵的修改和对节点的祸合,建立包括抗震滑动支座、抗震球绞支座控制力在内的全桥非线性状态方程。
表4-7中的数据表明,采用抗震滑动支座、抗震球绞支座隔震桥与采用普通刚性支座桥梁相比,墩的内力虽然大幅度的降低了,但梁位移却是采用普通抗震滑动支座、抗震球绞支座时的近2倍。这说明普通橡胶支座主要是靠增加桥梁结构的柔性,从而延长结构的周期来达到减震的效果,但其在减小桥墩受到地震荷载的同时,也增加了梁体与墩之间的相对位移,具有一定的局限性。抗震滑动支座、抗震球绞支座和普通橡胶支座的的区别在于铅芯支座大大限制了梁和墩之间的位移。采用铅芯橡胶支座的桥梁,墩的内力虽然比采用普通橡胶支座时略大,但相差不是很大(约5%-10%),梁位移却比采用普通抗震滑动支座、抗震球绞支座时减少70%-80%以上。由此可见,铅芯橡胶支座比普通橡胶支座更加适合应用于桥梁隔震。
随着抗震滑动支座、抗震球绞支座的需求量越来越大,生产厂家也越来越多,年产量成倍递增,快速发展暴露出来的质量问题也愈来愈突出。从近几年橡胶支座产品性能检测情况来看,不合格率呈上升趋势。其次表现在使用寿命缩短[} 13] 国外抗震滑动支座、抗震球绞支座得到重视是从一次日本大地震开始的,1995年1月17日,日本阪神地区发生了里氏7.2级地震造成了惨重损失。值得庆幸的是,在这次地震中一项减轻地震灾害的
新技术再次得到了全世界的广泛关注。距震中35公里的日本西部邮政大楼所处场地的地震危害程度达到震度7度(相当于我国地震烈度的9-10度)。在地震中该建筑不仅整体结构保持良好,而且内部装饰、设备和仪器都丝毫无损伤,其原因是采用了抗震滑动支座、抗震球绞支座基础隔震技术。在此之前一年的美国洛杉矶北岭地震中,采用同样隔震技术的南加州大学校办医院表现同样出色,未遭遇任何破坏,业务照常运转,在震后救灾及伤员救治工作中发挥了巨大的作用,而位于街对面的的洛杉矶乡村医院则遭受了严重的破坏o
国外对于抗震滑动支座、抗震球绞支座的研究相对来说是比较早的。早在三十年代到五十年代期间外国已经将橡胶支座应用于桥梁结构中作为减少桥梁结构破坏的重要结构措施}i;_;}。在抗震滑动支座、抗震球绞支座的力学性质方面的研究国外学者已经做了很多,包括强度,刚度,弹性模量等等,而且提出了有关形状参数这方面的概念。