速度锁定型摩擦摆支座在连续梁桥中的应用

宋力勋 冯克岩 项敬辉

摘 要：速度锁定型摩擦摆支座是近年出现的新型减隔震装置，可以控制支座的不同工作方式来满足不同情况下的需求，达到最佳的减震效果。本文将速度锁定型摩擦摆支座应用于一联典型的大跨径连续梁，通过详细的抗震计算分析验证了该支座的有效性，明确了该支座的使用可使桥梁在不同地震水平下达到与之适应的性能要求。

关键词：速度锁定；摩擦摆支座；减隔震；连续梁

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.121

速度锁定型摩擦摆支座是近年出现的新型减隔震装置，在确保桥梁抗震性能的条件下，又能提高桥梁减隔震效率，节省工程造价，对桥梁抗震安全具有重大现实意义。

1 速度锁定型摩擦摆支座的工作原理

速度锁定型摩擦摆支座的工作原理是通过在分离式摩擦摆支座上安装速度锁定器，来控制支座在桥梁正常使用和不同水准地震状态下不同的工作方式：

（1）在正常使用状态下，不会引发速度锁定器的工作，摩擦摆的上盖与摆体之间也由于剪力销的存在而不进入工作状态。此时，全桥的纵向约束体系为一个固定约束、多个活动约束。

（2）在E1地震作用下，速度锁定器将滑动摩擦摆支座的上盖与摆体瞬时锁定，使得各墩位滑动支座临时成为固定型支座，各墩联合抗推，但摩擦摆的剪力销仍不剪断。此时，全桥的纵向约束体系为多个墩共同抗推但摩擦摆不发挥作用。

（3）在E2地震作用下，速度锁定器仍然锁定，同时摩擦摆的剪力销剪断，摩擦摆进入工作状态，各支座摩擦摆同步摆动，发挥减隔震作用。

2 工程概况与计算模型

算例为一联（75+130+75）m预应力混凝土连续梁，城市轨道交通桥梁，桥宽9.4m。制动中墩支座采用固定型摩擦摆支座，非制动中墩和边墩支座均采用纵向滑动型速度锁定摩擦摆支座。

抗震计算采用空间有限元模型，模型中摩擦摆支座的隔震周期选用3.5s，摩擦面曲率半径为3.04m，摩擦系数为0.08。

3 地震作用下结构抗震分析

3.1 E1地震作用反应谱分析

工程场地地表设计反应谱对应的地震基本烈度为Ⅷ度。E1地震作用反应谱分析得出的墩底内力值如表3.1所示。

可以看出：速度锁定器发挥作用后，各墩聯合抗推有效分担了地震纵向水平力，使得桥墩纵向弯矩值得到有效控制。

3.2 E2、E3地震作用非线性时程分析

摩擦摆支座属于非线性减隔震支座，因而该水平地震作用下须进行非线性时程分析。由于减隔震设计中E2、E3地震作用的结构性能要求和验算方法均相同，因而只进行E3地震作用验算。E3地震作用时程分析得出的墩底内力值如表3.2所示。

由结果可知，采用减隔震支座后，结构横纵向的自振周期得到较大提高，桥墩内力相比E1水平增加不多，减震率可达70%以上，减隔震效果比较明显。根据E3水平地震下的时程分析结果，摩擦摆支座的回复力和水平位移值如表3.3所示。

4 结语

在普通摩擦摆支座上安装速度锁定器，可以控制支座的不同工作方式来满足不同情况下的需求，既使各墩在E1地震作用下达到联合抗推的效果，也使各墩摩擦摆在E2地震作用下同步摆动，达到最佳的减震效果。

对典型算例的分析计算结果表明，速度锁定型摩擦摆支座可以很好地解决大跨径连续梁桥的抗震减震问题，使桥梁在不同地震水平下达到与之适应的性能要求。因而该新型减隔震支座在大跨径连续梁桥中具有很好的应用推广前景。

参考文献：

[1]GB 50909-2014，城市轨道交通结构抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[2]GB50111-2006，铁路工程抗震设计规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

[3]CJJ 166/ -2011，城市桥梁抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

作者简介：宋力勋（1987-），男，工学硕士，工程师，从事桥梁设计与研究工作。