2018年 7月下
第 47卷 第 l4期
施 工 技 术 C0NSTRUCT10N TECHNOLOGY 95
DOI：10．7672／s舀s2018140095
F P B 摩 擦 系 数 对 桥 梁 隔 震 的 影 响 研 究 水
钱 由 胜 ，谢 涛 ，宋 9『I】
(1．贵州大学土木工程学院。贵州 贵阳
建筑工程学院，贵州
550025；2．贵州建设职业技术学院
清镇 551400)
[摘要]以一座设有 FPB带挂梁的 T形刚构桥为例，借助有限元分析软件，分析了不同地震烈度作用下 FPB摩擦系
数对桥梁主梁位移、墩底内力以及隔震效果影响。结果表明：主梁位移 、墩底弯矩随摩擦系数的增大而减小 ，FPB
的隔震效果随摩擦系数的增大而增大。
[关键词]桥梁工程；支座；摩擦系数；位移；弯矩
[中图分类号]U442．5 5 [文献标识码】A [文章编号]1002—8498(2018)14-0095-03
Study on the Influence of FPB Friction Coeffi cient on
the Base Isolation of Bridge
QIAN Yousheng。，XIE Tao ，SONG Shuai
(1．School of Civil Engineering，Guizhou University，Guiyang，Guizhou 550025，China；
2．School of Architectural Engineering，Guizhou Polytechnic of Construction，Qingzhen，Guizhou 55 1400，China)
Abstract：Taking a T—rigid frame bridge with a FPB and a hanging girder as an example，using the finite
element analysis software，the influence of friction coefficient of FPB on bridge girder displacement，pier
bottom internal force and isolation effect under different seismic intensity is analyzed．The results show
that the main girder displacement and pier bottom bending moment decrease with the increase of friction
eoefficient．The isolation effect of FPB increases with the increase of friction coefficient．
Key words：bridges；bearings；friction coefficient；displacement；bending moment
0 引言
FPB是 摩 擦 摆 支 座 (friction pendulum bearing)
的英 文缩 写 ，其 不 同于 铅 芯橡 胶 支 座 和 高 阻 尼 橡 胶
支座 ，后 者都 是依 靠 自身 材 料 的 塑性 变 形 来 对 桥 梁
进 行 减震 ，而 FPB隔震 消 能 的 主要 原 理是 利 用 滑 动
面 的设计 来延 长结 构 的振 动 周 期 ，以大 幅 度 减 小 结
构 因受地 震作 用 而 引 起 的放 大效 应 。此 外 ，还 可 利
用 FPB滑 动 面 与 滑 块 之 间 的 摩 擦 来 达 到 消 耗 地 震
能量 、减少 地震 输 入 的 目的 。 由于 FPB是 依 靠 支 座
处界 面摩 擦力 来 实 现减 隔震 ，因此 摩 擦 力 对 其 抗 震
性 能 有较 大影 响 ，而 影 响摩 擦 力 的 因素 则 包 括 轴 力
和摩 擦 系数 2部分 。国 内外学 者对 轴力 的影 响做 了
大量 研究 ，同时有 学者对 FPB摩 擦 系 数在 建 筑 结 构
和空 间 网格结 构 中 的影 响做 了研 究 ，但 目前 尚未 有
学者 研究 FPB摩擦 系数在 桥梁 减 隔震 中 的影 响 。
贵州省土木工程一流学科建设项目(QYNYL[2017]0013)；贵州 省工业攻关项目’(黔科合GY字[2009]3029)
[作者简介】钱由胜，助理试验师，E—mail：414371452@qq．c0m [收稿日期]2018-04-15
本文 借 助 有 限元 分析 软件 对 一 座 设 有 FPB带
挂 梁 的 T形 刚构 桥 做 地 震 时程 分 析 ，系统 研 究 FPB
摩 擦 系数对 桥梁 减 隔震 的影 响 。
1 FPB减 隔震原 理
1．1 FPB力学 模 型
FPB的工作 原理 和 力 学 模 型 如 图 1所 示 ，通 过
滑 块在 球 面 上 的 滑 动 ，类 似 于 塑 性 变 形 ，延 长 桥 梁
结 构周 期 ，同 时在 滑 块 与 球 面 之 间 有 摩 擦 力 ，摩 擦
产 生热 耗 能 ，减 少 地 震 动 的输 入 。FPB可 以简 化 为
一 个 双轴 摩擦 摆 ，2个 摆方 向的 滑移 变 形 、轴 向缝 行
为和恢 复 特 性 具 有 耦 合 的摩 擦 属 性 。支 座恢 复 力
与轴力 ( )、球 面 半径 ( )、等 效 摩 擦力 (肛)和位 移
(d)之 间 的关 系式 为 ：
：一 W 。 d t 一 ：一 一 R ’。
1．2 FPB耗 能理论
在 滑 块与球 面 有 相 对 滑 动 时 ，滑块 与球 面之 间
存在 摩擦 力 ，摩 擦 生 热 耗 散 能 量 。影 响摩 擦 力 的 主
要 因素是 作 用 在 支 座 上 的轴 力 和 摩 擦 系 数 。对 于
施工技术 第47卷
图 1 FPB工作原理和力学模型
Fig．1 Working principle and mechanical
model OfFPB
一 座 具体 的桥 而言 ，上部 结 构 传 递 给 下 部结 构 的力
是 一定 的 ，因此 影 响 FPB耗 能效 果 的主 要 因 素是 其
摩擦 系数 。在 FPB中有 等 效摩 擦 系 数 、慢 速 时 的摩
擦 系数和 速度 快时 的摩 擦 系数 ，可 以 用一 个 指 数 函
数来 描述 这三 者 的关 系 ，具体 方程 式如 下 ：
肛 = f一( f一 )exp ” (2)
式 中 ： 为 等效 摩
FPB摩擦系数对桥梁隔震的影响研究（论文）.pdf
