曲线斜拉桥横向减震体系行为分析

为研究斜拉桥横向减震体系的减震行为,以一座高低塔曲线斜拉桥为工程背景,结合桥梁新型横向钢阻尼器,给出了可行的斜拉桥全桥横向减震体系的优化设计方法,并与横向固定体系进行比较,分析了其减震效果。研究表明:地震作用下,斜拉桥横向减震体系能显著减小桥墩及其基础的地震需求,亦能一定程度上减小桥塔及其基础的地震需求,同时,将主梁的地震位移控制在合理范围内;钢阻尼器的滞回耗能能力明显优于摩擦型支座。     

地震中斜拉桥支座脱空现象及控制方法研究

为了探讨地震作用下斜拉桥支座脱空现象及其对结构地震响应的影响,分析支座脱空的影响因素。根据一座独塔斜拉桥建立考虑支座脱空的全桥三维非线性有限元模型,以7条实际地震动作为地震输入,采用非线性时程方法研究地震作用下斜拉桥支座脱空现象及其效应,探讨塔梁间纵向设置黏滞阻尼器和墩梁间竖向设置抗拉装置这2种方式对支座脱空的控制效果。结果表明:在纵向地震作用下,支座脱空后梁端产生了较大的竖向位移,当梁体与支座再次接触时会产生较大碰撞力;支座脱空对结构整体地震响应的影响不大,如墩底弯矩、塔柱弯矩、梁端纵向位移等受支座脱空的影响较小;竖向地震动对支座脱空影响明显,考虑竖向地震动后,在输入地震波地面加速度峰值PGA较小时可能产生支座脱空现象;对于背景工程,仅在塔梁纵向设置黏滞阻尼器不能达到支座脱空的控制目标;在墩梁竖向设置抗拉装置能满足要求,但抗拉装置的弹性刚度和拉力均较大;黏滞阻尼器和抗拉装置联合使用可以优化抗拉装置参数,满足支座脱空控制目标时对应的抗拉装置弹性刚度和拉力均大幅度减小。     

斜拉桥减震,耗能体系非线性纵向地震反应分析

提出在斜拉桥主梁与塔的联结处采用铅芯橡胶支座作为其减震，耗能装置，并利用非互性弹簧单元来模拟铅芯支座的滞回耗能特性，通过结构非线性地震反应的分析方法，分析了铅芯支座对斜拉桥的减震，耗能的效果，结果表明在斜拉桥主梁与塔联结处采用铅芯支座是一种非常有效的减震措施。     

独塔双索面斜拉桥抗震性能研究

大跨度斜拉桥在地震力作用下梁体与墩台间较大的相对位移往往导致落梁或者相邻两跨梁体碰撞等震害的发生.该文着重介绍了一种新型拉索减震支座,它能够有效地降低地震下墩梁相对位移值.采用SAP2000通用有限元分析软件建立考虑桩土相互作用的斜拉桥三维有限元模型,分别对墩梁间设置普通盆式支座与拉索减震支座的结构动力响应进行了研究,对比分析了两种工况下墩梁相对位移以及桥墩底部地震力(弯矩和剪力)等的变化规律,表明拉索减震支座能够有效减小地震中墩梁之间的相对位移值.     

高烈度区独塔斜拉桥的减隔震设计研究

对于高烈度区独塔斜拉桥,抗震要求一般较高,减隔震设计往往是关注的重点。文中以某座抗震设防烈度为8度的主跨230 m独塔斜拉桥为例,介绍了减隔震技术在高烈度区独塔斜拉桥中的应用,并采用非线性时程分析方法对比分析了普通支座和阻尼支座2种计算模型的地震响应。结果表明,通过设置E型钢阻尼支座和黏滞阻尼器可以有效减小独塔斜拉桥在地震作用下主塔根部截面的内力,同时主梁梁端位移也得到了较好控制。     

设置耗能减震装置的独塔斜拉桥地震反应分析

提出在独塔斜拉桥主梁与桥塔连接处采用铅芯橡胶支座与粘滞阻尼器作为其减震、耗能措施,并利用非线性弹簧单元与Maxwell阻尼模型来模拟铅芯支座与粘滞阻尼器的滞回耗能特性,通过结构非线性地震反应的分析方法,探讨了铅芯支座与粘滞阻尼器对独塔斜拉桥的减震、耗能效果。结果表明:在独塔斜拉桥主梁与连接处采用铅芯支座与粘滞阻尼器是一种非常有效的减震措施。     

斜拉桥地震反应分析方法比较

以广东李家沙大桥为工程背景,对斜拉桥线性和非线性地震反应方法进行了讨论,结果表明:在纵向+竖向地震动输入下,由于弹性地震反应方法无法考虑边墩滑动支座的摩擦耗能等非线性因素的影响,可能导致较大计算误差,而在横向+竖向地震动输入下,由于横向基本上不受滑动支座等非线性因素的影响,弹性反应谱法与非线性时程计算结果相差较小;在纵桥向合理设置阻尼器,能够有效减小斜拉桥纵向在地震作用下的反应.     

年温差对采用拉索减震支座斜拉桥抗震性能影响分析

通过建立六塔斜拉桥的有限元分析模型并考虑温度改变引起的不同支座位移的各种工况,对多塔斜拉桥结构地震响应影响进行温度敏感性分析。研究表明,拉索减震支座能够在小幅度提高墩底剪力的前提下有效减小地震作用下墩、梁之间的相对位移。年温差作用引起的支座位移会导致多塔斜拉桥各桥墩的抗震需求差异明显,出现部分桥墩内力过大,而其他桥墩的抗震能力未能得到充分利用的情况。随着年温差的增大,各桥墩上的地震剪力分配越不均衡,部分桥墩受力不利的情形亦更加严重。     

不同减隔震方案的多塔连续梁体系矮塔斜拉桥地震响应比较分析

以黑龙江大桥的84.75m+84m+5×147m+84m+84.75m六塔叠合梁矮塔斜拉桥为例,分析比较采用新型球钢支座、新型球钢支座+锁定装置、铅芯橡胶支座和双曲面球型减隔震支座等不同减震消能措施作用下的结构地震响应,进而比较各种不同的减震消能措施的效果,为大桥的设计提供参考。     

营口辽河公路大桥抗震性能研究

以营口辽河公路大桥为背景,对斜拉桥的抗震性能进行研究.从斜拉桥的抗震分析方法和动力分析模型入手,研究斜拉桥的结构动力特性,用斜拉桥地震响应的反应谱法和时程积分法分析计算.动力特性分析结果表明初始索力和重力对结构的动力特性的计算结果影响很小.对于大跨度斜拉桥至少取前30个振型进行反应谱分析才合理.在3个方向的地震作用下,采用反应谱法计算,斜拉索的地震力较小,静内力加动内力均小于索的设计值,索始终保持弹性工作,且无松弛现象.以全飘体系顺桥向+竖向输入地震波进行时程分析,计算出塔根部支座反力、辅助墩及边墩支座反力、节点位移最值、拉索单元轴力最大值,并绘出顺桥向和竖向EL-centro地震波时间历程曲线图.     

两水准地震设防下的斜拉桥体系易损性分析

针对中国规范所定义的E1,E2地震下的结构性能进行的地震易损性研究尚不充分问题,提出两水准地震作用下结构性能的概率评估方法,推导了设计地震下地震风险的理论公式,并以特大跨斜拉桥为例来阐述该方法,建立考虑多种非线性效应的斜拉桥有限元模型,斜拉桥关键构件(桥塔、桥台、支座、阻尼器)和结构体系的概率需求地震模型以及地震易损性方程;拟合所在场地的地震危险性曲线方程,得到不同重现期地震下构件和体系的损伤概率;计算E1,E2两水准地震下的构件损伤概率,以多个构件的性能水平为目标,基于蒙特卡洛模拟抽样方法得到桥梁的体系易损性曲线,计算体系地震风险;基于提出的两水准地震设防下的斜拉桥体系易损性分析方法,进一步比较了使用阻尼器加固前后斜拉桥在E1和E2两水准地震下的体系易损性。结果表明:安装阻尼器以后斜拉桥在设计地震作用下的各个关键构件以及结构体系的损伤概率大大降低;表明两水准地震设防下的斜拉桥体系易损性分析方法可以为斜拉桥概率性抗震设计及加固提供实践方法。     

基础隔震独塔斜拉桥抗震性能研究

为提升固结体系独塔斜拉桥的抗震性能,将基础隔震设计理念应用于桥梁的抗震设计中。以某(155+155)m独塔斜拉桥为背景,分析基础隔震设计的适用性。采用SAP2000建立桥梁动力有限元分析模型,选取10条地震波,对4种叠层橡胶支座和5种摩擦摆支座基础隔震方案进行顺桥向时程分析,对比采用基础隔震设计后独塔斜拉桥抗震性能的变化。结果表明:基础隔震设计使得独塔斜拉桥的整体刚度降低,自振周期增大;叠层橡胶支座隔震层会引起梁端位移的增大以及塔底弯矩的减小,但变化规律受地震波特性影响较大;摩擦摆支座隔震层在对梁端位移影响不大的情况下,可大幅降低塔底弯矩,且变化规律受地震波特性影响较小,可作为独塔斜拉桥的基础隔震设计方案。     

千米级斜拉桥横向减震体系振动台试验

工程中常采用的斜拉桥横向固定体系会增大桥墩、桥塔及其基础的抗震需求，从而增大斜拉桥在地震作用下的损伤破坏风险。为解决这一问题，以已研发的桥梁新型横向钢阻尼器为减震耗能装置，采用振动台试验方法，研究大跨度斜拉桥横向减震体系在近、远场地震作用下的减震效果。以苏通大桥为背景，设计1/35几何相似比的斜拉桥全桥试验模型，并分别进行横向减震体系和传统的横向固定体系的振动台试验。其中，将钢阻尼器与滑动型球钢支座并联布置于桥墩处、钢阻尼器布置于桥塔处形成横向减震体系。基于试验结果进行减震体系的减震行为分析。研究结果表明：在近、远场地震作用下，减震体系均能显著地减小主梁传递给桥墩和桥塔的地震力，其中墩梁、塔梁连接横向传力均减小50%以上，且将主梁位移限制在可接受范围内；减震体系也显著减小了塔身位移、曲率以及墩底曲率需求，其中，塔底截面曲率平均减小了34%，近塔辅助墩墩底曲率平均减小了67%；钢阻尼器拥有饱满的滞回曲线，但其滞回特性与地震输入有关；相对于支座的摩擦耗能，钢阻尼器的耗能能力更显著；在带有速度脉冲的近场地震作用下，钢阻尼器以及支座的位移响应具有明显的脉冲特点。     

大跨度斜拉桥摩擦摆式支座减震性能分析

为选用合适的摩擦摆支座设置方案,以改善地震作用下大跨度斜拉桥下部结构的受力性能,以安庆-九江高铁鳊鱼洲长江大桥主航道桥为背景,利用有限元软件建立全桥模型,比较不同摩擦摆支座设置方案下桥梁下部结构的地震反应。结果表明:在地震作用下,不设置摩擦摆支座时,承台底轴力及墩梁之间相对横向位移不满足减震要求;仅边墩设置摩擦摆支座墩梁之间相对横向位移不满足设计要求;边墩及辅助墩均设置摩擦摆支座后,下部结构最不利轴力显著提高,墩梁之间相对横向位移响应明显下降,安全系数大幅提高,均能满足结构减震要求。鳊鱼洲长江大桥主航道桥最终采用边墩及辅助墩均设置摩擦摆支座方案。     

独塔斜拉桥的抗震分析及减隔震措施研究

对于大跨径斜拉桥,抗震计算涉及的因素较多,需要根据其自身特点,进行专项研究,以昆阳路闵浦三桥为研究对象,分别采用反应谱法和时程分析法对半飘浮体系独塔斜拉桥的结构地震响应进行对比分析,选取合适的地震波和阻尼参数。在E2地震作用下,采用时程分析法分别对塔梁间纵向约束支座剪坏前后两种不同的受力体系进行分析,结果表明,对支座剪坏前的纵向约束体系,主塔支座承受较大的水平力,而对支座剪坏后的纵向活动体系,主塔塔顶位移和主梁梁端的纵向位移均较大。针对大跨度独塔斜拉桥桥型方案特点,采用减隔震组合体系,不仅可大幅降低塔底纵向受力,同时可将塔顶和梁端的纵向位移控制在合理范围之内,是理想的抗震约束体系。     

基于摩擦摆支座的大跨度双拱塔斜拉桥减隔震研究

为研究摩擦摆支座对斜拉桥的减隔震效果,以某双拱塔斜拉桥为工程背景,考虑桩-土-结构相互作用(PSSI)的效应,基于摩擦摆支座的力学特性建立桥梁结构空间有限元模型,进行动力特性分析、地震响应研究与抗震验算。结果表明:采用摩擦摆支座减隔震后,结构的自振基本周期较原结构明显延长,有利于改善结构的抗震性能;不同的地震动输入方式对控制截面的内力影响不同,E2地震下的响应值均要比E1地震下大;E1、E2地震作用下,结构各主要控制截面的安全系数均大于1,结构只发生可修复性损伤,满足结构的抗震性能目标要求。     

采用SMA智能橡胶支座的近断层大跨斜拉桥易损性分析

为提高大跨斜拉桥的抗震性能,提出了一种基于形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)的智能橡胶支座。以苏通长江大桥为研究对象,分别采用铅芯橡胶支座(LRB)和SMA-铅芯橡胶支座(SMA-LRB)对其进行抗震控制。基于PEER强震数据库选取了20条近断层地震动记录,采用增量动力分析(IDA)方法得到了该隔震斜拉桥的地震响应,基于可靠度概率方法建立了各构件及桥梁系统的易损性曲线,系统评估了采用传统支座及智能隔震支座的大跨斜拉桥体系及各构件的易损性。研究结果表明:斜拉桥体系的损伤概率高于单一构件的损伤概率;近断层地震动作用下,在斜拉桥体系发生中等、严重和完全损伤状态时,隔震支座的损伤概率均为各构件中最高,主塔损伤概率较低,仅出现轻微损伤;相较于LRB,安装SMA-LRB可明显降低斜拉桥体系的损伤概率;在强震作用下,主塔、桥墩及斜拉索发生完全破坏的概率小;安装LRB和SMA-LRB后斜拉桥体系发生完全破坏的损伤概率分别为0.07和0.009,表明该体系具有较强的抗震能力。     

大跨度斜拉桥减震耗能非线性纵向地震反应分析

提出在斜拉桥主梁与桥塔连接处采用铅芯橡胶支座与粘滞阻尼器作为其减震、耗能措施，并利用双线性模型与Maxwell阻尼模型分别模拟铅芯支座与粘滞阻尼器的滞回耗能特性，通过结构非线性地震分析的方法，分析了铅芯橡胶支座与粘滞阻尼器的减震、耗能效果。     

鄱阳湖大桥拉压支座更换方案技术研究

江西省九江至景德镇高速公路鄱阳湖大桥是一座高、低塔不对称的P.C.斜拉桥,该文结合此桥实施情况对斜拉桥拉压支座更换中的桥面静载下压桥面方案、拉压支座上钢板连接方案等关键问题进行了探讨,得出了拉压支座更换方案的注意事项及一些有益认识。     

公铁两用斜拉桥强地震作用下的连续倒塌过程数值模拟

为获得大跨度斜拉桥在强地震作用下的倒塌过程及破坏机理,本文基于显式动力有限元法,以某公铁两用钢桁架梁斜拉桥为工程实例,建立了该斜拉桥的倒塌破坏分析的数值模型,探讨了地震波作用于水平纵向的倒塌破坏全过程。结果表明,首先辅助墩屈服破坏进而导致辅助墩顶支座失效,其次是边墩进入屈服状态,同时边墩上的支座因过大的纵向位移而超出支座限位而失效,最后由于主塔的屈服破坏而导致整体结构的倒塌破坏,在倒塌破坏过程中伴随着少量斜拉索的断裂失效;分析倒塌过程中的破坏构件可以看出,对倒塌破坏起关键作用的构件及破坏位置为辅助墩墩底、边墩墩底、边墩支座、主塔上、下横梁连接部位及主塔底部,而斜拉索是在主塔屈服倒塌过程中伴随出现破坏的,因此斜拉索构件可以认为不属于倒塌破坏的控制性构件。分析结果为大跨度公路及铁路斜拉桥的抗倒塌设计与地震易损性分析提供了理论依据。