摩擦摆隔震支座抗震性能验算及设计方案

摩擦摆隔震支座及特性

摩擦摆隔震支座是一种圆弧而滑动摩擦系统，具有较强的限位、复位能力以及耗能机制和良好的稳定性。该隔震支座具有两个重要的参数，与周期和刚度有关的凹面曲率半径和摩擦力有关的摩擦系数。当施加在支座上的水平荷载小于摩擦力时，整个结构的运动与没有隔震支座时一样，隔震支座不起作用。一旦水平荷载超过摩擦力，隔震支座就开始起作用，改变结构运动周期，耗散结构运动的能量。

摩擦摆隔震支座具有以下三个动力特性：

(1)两个水平方向的变形具有摩擦滑移特性；

(2)滑动后在水平剪力方向具有刚度特性，这是由于滑移面为球面所引起的，使得支座具有恢复力特性；

(3)在竖直轴上具有间隙单元特性，即单元不能承受轴向拉力。

摩擦摆隔震支座隔震效果分析

通过以上非线性时程反应分析可知，在E2地震作用下：

顺桥向：2号制动墩墩底弯矩、剪力分别为268762kN·m，16123kN。隔震后，E2地震作用下墩底弯矩、剪力均约为E1地震作用下60％左右。

横桥向：2号制动墩墩底弯矩、剪力分别为241091kN·m，15532kN。隔震后，E2地震作用下墩底弯矩、剪力分别约为E1地震作用下的70％、115％左右。

桥梁抗震性能验算

根据《城市桥梁抗震设计规范》(C小66—2011)，该大桥抗震设防类别为乙类桥梁。对于乙类桥梁，规范要求在E1地震作用下，桥墩及基础一般不损坏或不需要修复可继续使用。为此应对桥墩及基础的强度进行验算，以保证结构在El地震作用下的抗震性能。

抗震设计方案

抗震方案一：

摩擦摆隔震支座在E1地震作用下可以发生摆动，进人耗能阶段。仅需要进行E2地震作用下的墩柱及基础的强度验算。由于本桥的制动力为932kN，而制动墩的最大静摩擦力为3240kN，约为制动力的3．5倍。表明对于方案一，仅由静摩擦力就可满足桥梁的正常使用。

抗震方案二：

摩擦摆隔震支座在E1地震作用下不能发生摆动，但在E2地震作用发生摆动，进入耗能阶段。仅需要进行E1地震作用下的墩柱及基础的强度验算。2号墩支座顺桥向剪力为13331kN，最大静摩擦力为3240kN，可见由于该桥单跨跨度较大，E1地震作用下结构的反应较大，远大于制动力下引起的桥梁反应。因此，需通过设置剪力键及限滑动螺栓，补充水平抗力，注意减隔震后梁缝的细部构造及防落梁措施。