橡胶缓冲装置在简支梁桥中的纵向抗震性能分析

本文提出了一种抑制梁端碰撞和落梁等桥梁震害的八字形橡胶缓冲装置。在实验的基础上,建立了跨径、跨数、墩高和跨径比不同的多种简支梁桥有限元模型,分析了其在地震作用下的响应。结果表明,采用该缓冲装置后主梁梁端位移、主梁轴力、梁端碰撞力均明显减小,且跨径、墩高和边中跨比愈大效果愈好,跨数愈少效果愈好,从而充分验证了八字型橡胶缓冲装置纵向抗震效果的有效性。     

缓冲型防落梁钢圈限位装置力学性能试验

经合理设计的防落梁限位装置可以有效减小地震发生时桥梁上、下部结构间的相对位移，阻止落梁破坏的发生，而明确限位装置力学性能是对其进行合理设计的必要前提。为探明缓冲型防落梁钢圈限位装置的滞回性能和破坏模式，并提出极限位移和极限承载力的计算方法，制作了6个试件进行拟静力试验研究。分析了钢材种类、限位装置截面高度h和直线段长度a等设计参数对其力学性能的影响，试验结果表明：①在初期的加、卸载过程中，试件以弯曲变形为主，刚度及承载力低。由于弧段部位过早出现塑性，卸载后出现永久性变形；试件在反复加载过程中，累计塑性变形增加，后期以拉伸变形为主，刚度大。试件达到最大承载力后，发生颈缩、断裂破坏，最终丧失承载能力。②分析试件圆弧段测得的应变，加载初期内侧受拉，外侧受压；随着位移的增加，弧段外侧达到最大压应变后，试件被拉直，中性轴偏离截面形心；破坏时，试件各部位均出现较大的拉应变。③参数a对试件启动限位功能时机影响较大，对试件初期刚度几乎没有影响；参数h增加时，承载力的增长速率、初期刚度以及最大承载力均增加，但对位移影响较小；改变钢材种类对承载力影响较大，对位移影响较小。在试验研究的基础上，提出了该类限位装置的极限承载力与极限位移计算公式，并验证了计算公式的有效性。     

附加防撞结构的上海市松浦大桥抗船舶撞击能力分析

提出了一种适用于上海市松浦大桥的多级缓冲耗能型防撞耐蚀钢浮箱,同时,为评估所开发防撞结构的有效性,通过建立考虑防撞结构的船桥碰撞有限元模型,基于数值模拟评估了该防撞结构的缓冲消能效果。分析结果表明,该防撞结构可以有效降低桥梁结构反应。     

耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座隔震桥梁抗震性能研究

为了提升梁式桥结构的抗震性能,提出了新型耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座(SCSLRB),并基于形状记忆合金(SMA)滞回特性提出了耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座隔震桥梁减隔震参数设计方法。首先,基于OpenSees平台分别建立耗能型滑移铅芯橡胶支座(EDSLRB)与形状记忆合金索的数值模型,分析了往复荷载作用下的滞回响应,并与试验结果进行了对比,验证了数值模型的准确性,进一步建立了耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座数值模型。在此基础上,选取某3跨隔震连续梁桥,采用提出的减隔震参数设计方法,对耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座参数进行了优化设计,并基于支座最优参数进一步研究了减隔震参数设计方法的适用性与耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座隔震桥梁的抗震性能。结果表明：新型耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座参数设计方法可有效得到隔震系统的最优参数;基于最优参数的新型耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座隔震桥梁的自复位与耗能性能显著提升,能够实现主梁峰值位移、支座残余位移与桥墩地震剪力、弯矩的双重有效控制。其中,主梁峰值位移减幅达18.5%,支座残余位移显著减小,桥墩墩底剪力最大增幅仅为8.3%,支座耗能最大增幅达14.8%。研...     

我国首座采用铅芯橡胶隔震支座的公路桥梁——石津渠中桥

介绍了我国首座采用铅芯叠层橡胶支座的公路桥梁的设计特点.采用隔震技术后隔震效果比较显著;采用铅芯叠层橡胶支座,既增加了桥梁的耗能能力,又成了大震时的限位装置;延长的锚栓筋成为超大震时的二道防线.     

缓冲型防落梁钢圈限位装置力学性能研究

针对目前桥梁的限位装置缺乏缓冲能力的问题,提出一种缓冲型防落梁钢圈限位装置,采用Abaqus软件建立该钢圈限位装置的有限元模型,分析其在水平位移作用下的反力～位移曲线、应力分布和变形,并研究钢圈直线段长度、弧线段半径、截面直径和导向轮直径对其力学性能的影响。结果表明:加载初期,钢圈的限位作用未启动,当超过设定位移后,钢圈提供较小的初期刚度,之后随着位移的增加刚度快速增加,钢圈达到最大承载力后发生颈缩、断裂而破坏;钢圈启动限位装置时的位移、极限承载力、极限位移随钢圈直线段长度的增加而增加;钢圈的极限承载力、极限位移、初期刚度、二期刚度及缓冲能力随钢圈截面直径的增加显著提高;随着钢圈弧线段半径的增加,钢圈的缓冲能力及极限位移增加,初期限位刚度降低;随着导向轮直径的增加,钢圈的缓冲能力、二期限位刚度和极限承载力增加,极限位移减小。     

我国首座采用铅芯橡胶隔震支座的公路桥梁——石津渠中桥

介绍了我国首座采用铅芯叠层橡胶支座的公路桥梁的设计特点。采用隔震技术后隔震效果比较显著；采用铅芯叠层橡胶支座，既增加了桥梁的耗能能力，又成了大震时的限位装置；延长的锚栓筋成为超大震时的二道防线。     

限位装置静力设计研究

在地震中,由于桥梁联结间伸缩缝处过大的变位会造成桥梁的破坏,所以需要在支座宽度不足的伸缩缝间设置适当的限位装置,以限制伸缩缝间的相对位移。文章对限位装置的设计思想进行了探讨,通过对桥梁按不同的重要性等级进行分类,引入桥梁地震荷载重要性系数,提出了限位装置的设计地震力和位移的计算方法,并对限位装置的构造以及设计过程进行了介绍。通过对算例结果的反应谱分析,证明了该设计方法能够有效地减小桥梁控制位置的剪力和相对位移,从而达到限位的目的。     

桥梁抗震设计理论发展:从结构抗震减震到震后可恢复设计

为了总结桥梁抗震理论与技术的现状和成果,探究桥梁抗震设计理论的未来发展方向,简要回顾了桥梁抗震设计理论的发展过程,介绍了国内外相关规范基于强度的桥梁延性体系设计方法,进一步论述并总结基于性能的桥梁抗震设计的框架与进展,详细讨论了基于位移的性能设计方法和全概率结构抗震性能设计与评估方法。系统介绍了常用的桥梁减震、耗能装置的基本构造、工作原理、分析模型以及应用状况等,分析近年来桥梁减震、耗能技术发展的新动向,指出桥梁减震、耗能技术正由单一的结构减震目标向面向结构性能控制转变,包括减震措施在非地震状态下的性能控制、以及考虑震后结构功能恢复的全寿命期性能控制等。介绍了目前结构抗震研究的新热点——基于震后可恢复性的新型结构抗震体系,详细分析基于摇摆基础和预应力节段拼装桥墩自恢复体系的作用机制和工作原理,讨论自恢复体系在震后结构性能恢复上的优势。在此基础上,展望桥梁抗震的未来发展方向,指出基于震后桥梁使用功能的抗震设计方法和具有自复位、低损伤特性的新型桥梁结构体系将是桥梁抗震研究的热点和重点。     

山区公路高陡边坡引导式柔性缓冲系统的设计方法

为了进一步推广引导式柔性缓冲系统的工程应用，验证其防护性能和可靠性，依托渝黔线高速公路区间内某山区桥梁的高陡边坡落石防护工程，开展了工程设计计算，并对引导式柔性缓冲系统的防护性能进行分析。首先利用无人机航测建立防护区域的三维模型，明确了桥梁结构与边坡的空间位置关系和防护需求；基于危岩体实际特征对5个边坡纵断面开展了落石运动轨迹分析，根据弹跳高度和冲击动能包络值确定防护高度和防护能级指标；初步设计了引导式柔性缓冲系统的部件规格参数，建立了系统的有限元模型，并通过与关键部件试验数据对比验证了数值模型的有效性；基于离散元-有限元耦合算法，分别验算了相同初始动能的单体落石和多体落石2种工况下引导式柔性缓冲系统的内力，对比分析了有无防护时落石灾害对桥梁结构的侵害情况，从而验证了防护效果。计算结果表明：满足设计要求的引导式柔性缓冲系统能够有效抑制落石弹跳高度，从而避免落石侵限和撞击桥梁结构；引导式柔性缓冲系统关键部件内力响应均未超过设计限值，但不同工况下相同部件的内力峰值差异较大，因此，应采用各工况内力包络值进行设计，且关键构件的承载力安全储备系数不应小于1.2；防护全过程的耗能机制主要由系统塑性变形、系统阻尼以及落石与边坡和系统的摩擦碰撞3部分构成，其中塑性变形和摩擦碰撞耗能占主导地位，可分别按40%和60%的比例进行设计；拦截区段和引导区段的设计耗能比例系数可分别按0.7和0.3考虑，各区段中的主要耗能部件均为耗能器和环形网片。在此基础上，提出了基于能量匹配原理的引导式柔性缓冲系统的工程设计方法及流程，并建议了针对不同性能目标的多水准设计策略，以期发挥系统更大的防护潜能。     

考虑行人腿部保护和低速碰撞特性的保险杠系统概念设计

建立了分析保险杠系统行人腿部保护和低速冲击特性的概念模型,对模型进行了试验设计分析.基于方差分析方法,研究了保险杠系统的几何参数和刚度特性参数对其行人腿部保护和低速冲击特性的影响.综合考虑这两方面性能的要求,进行了保险杠系统的联合优化设计,给出了优化设计方案.     

基于CATIA的轿车后保险杠外板曲面设计与质量分析

针对某型轿车后保险杠外板曲面的结构特点,提出了一种基于CATIA V5的快速建模与曲面质量评价方法。该方法首先将外板曲面划分为主特征和附加特征,然后应用CATIA V5提供的多工作台混合建模功能,创建了轿车后保险杠外板曲面的三维模型,并结合A级曲面的定义与评价标准,应用多种曲面质量分析方法对后保险杠外板曲面质量进行了评价。该研究成果为轿车后保险杠优化设计提供高质量的数字化数模。     

基于熵权TOPSIS法的CFRP防撞梁轻量化研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,本文中基于抗撞性要求将某乘用车保险杠原钢制防撞梁替换为CFRP,并进行铺层优化设计。首先对CFRP层合板进行力学性能试验以获得材料参数,并通过三点弯曲仿真试验验证其准确性,然后根据等刚度设计原理,确定CFRP防撞梁的厚度,并通过保险杠低速碰撞有限元仿真对比分析两种材料防撞梁的抗撞性能。在此基础上,以质量、比吸能、最大侵入量和碰撞力峰值为目标,采用熵权TOPSIS方法对CFRP防撞梁进行铺层优化,确定出最优铺层方案。结果表明,在保证抗撞性能要求的条件下,优化后的CFRP防撞梁比原钢制防撞梁减轻了76.82%。     

基于瞬态响应的某轻型卡车保险杠设计

保险杠是一种具有吸收、缓和外界冲击力,保护轻型卡车前部重要的安全装置。同时保险杠有很强的造型美观功能,是轻型卡车重要的外饰件之一。文章利用有限元计算和分析的方法对某轻型卡车保险杠内板进行瞬态响应分析,并进行结构优化。经过试验台架和道路试验满足设计要求,该方法对今后轻型卡车的保险杠设计有一定的指导作用。     

外置耗能器对自复位预制RC桥墩抗震性能的影响研究

以中国已建成的首座震后自复位桥梁-京台高速（北京段）黄徐路跨线桥为背景,结合自复位结构和装配式结构的特点,发展自复位预制RC桥墩新型结构。设计并制作对桥墩抗侧强度贡献率分别为0,20%及40%的3组外置耗能部件,并对3组自复位桥墩进行水平拟静力往复试验研究。通过桥墩变形和损伤演化过程、力-位移滞回曲线、骨架曲线、试件耗能能力、预应力筋张拉力变化、残余位移、接缝开口和受压区高度变化等评估自复位预制RC桥墩的抗震性能及外置耗能器对其影响。研究结果表明：外置耗能器耗能段均出现明显的高阶屈曲形态,耗能作用明显,附加外置耗能器自复位桥墩的滞回曲线呈明显的“旗帜”形;耗能器的抗侧强度贡献率越高,墩柱的滞回曲线越饱满,墩柱的耗能能力和抗侧承载力也明显提高;加载至偏移率3.5%时,自复位预制墩柱抗侧承载力无明显下降,表现出良好的延性性能;随墩顶水平位移增加,墩柱内轴向预应力筋张拉力基本呈线性增加,建议墩内竖向预应力筋初始张拉力不超过名义屈服强度的70%;为保证自复位墩柱具有较小的残余位移,建议附加外置耗能器对桥墩的抗侧贡献率不宜超过40%。研究可为自复位预制RC桥墩的结构设计、数值模型验证和工程实践提供参考。     

重型汽车保险杠低速碰撞性能分析

针对某重型载重汽车保险杠开展低速碰撞安全性研究.利用Hypermesh建立有限元模型,再用LS-DYNA显式动力分析有限元软件求解分析.分别建立重型汽车保险杠系统与刚性墙低速正碰,与摆锤偏碰2种工况,得到保险杠的变形、加速度等参数,分析了某重型汽车保险杠的低速碰撞性能.根据碰撞能量相等原理进行了保险杠与刚性墙正面碰撞的台车试验,验证了仿真模型的正确性并分析产生误差的原因.试验和仿真结果表明,该型汽车保险杠在低速碰撞时变形较小,对前围部件起到了较好的保护效果.     

桥梁板式橡胶支座与粘滞阻尼器组合使用的减震性能研究

在分析几种减隔震装置的减震耗能机理的基础上,提出了板式橡胶支座与粘滞阻尼器组合使用的减震措施,并利用非线性时程地震反应分析方法,对这种组合装置的减震性能进行了研究。为了研究阻尼系数、阻尼指数和周期对减隔震桥梁地震反应的影响,作了大量的参数分析,给出了参数的合理取值范围。研究结果表明,组合使用板式橡胶支座和粘滞阻尼器,既能减小结构地震力,又能有效地控制梁体位移及墩、梁相对位移。     

钢-复合材料组合防撞装置在不同船舶撞击下的性能分析

为了解船-桥碰撞过程中组合防撞装置的防护能力,以东洲湘江大桥为背景,设计一种新型钢-复合材料组合防撞装置(由钢-复合材料迎撞面、复合材料分隔板、内部耗能填充材料和复合材料背撞面组成),采用LS_DYNA软件建立船-防撞装置-桥梁三者有限元模型,分析带球艏船舶、驳船不同水位撞击下有无防撞装置的桥墩结构响应。结果表明:未设防撞装置时,2类船舶撞击下结构响应均较大,相较于带球艏船舶,驳船撞击力峰值较大(10号墩撞击力峰值为17.53 MN);与低水位、平均水位相比,高水位撞击下结构响应较大。设置防撞装置后,带球艏船舶撞击力峰值平均减小30%,驳船撞击力峰值降幅可达54.2%,其他结构响应也明显降低。该防撞装置降低了桥墩结构响应和船舶损伤,具有较好的防撞能力。     

基于Autoform的汽车保险杠冲压仿真研究

针对汽车覆盖件在传统冲压工艺中方案难以确定,需反复进行试模的问题,引入了板料成形有限元分析软件Autoform 对汽车保险杠板料进行冲压仿真,准确预测了板料在成形过程中可能出现的缺陷,从而在汽车保险杠模具加工前对设计方案进行及时调整,使得修模工作量减少50%以上.     

汽车保险杠标准对比分析

目前对汽车保险杠产品认证主要采用中国、美国和欧盟3种标准,是评价车辆碰撞性能的依据。通过对比美国、欧洲和我国汽车保险杠标准,对主要差异点进行了具体分析,指出了差异存在的原因。汽车保险杠标准明确了汽车保险杠的弹性变形特性能吸收大量的碰撞能量,对强烈撞击有较大的缓冲作用,对车辆和乘员起到保护作用,便于指导车辆生产企业加强对汽车保险杠结构的优化设计,以提高汽车保险杠的耐撞性。