考虑摩擦滑移的普通板式橡胶支座剪切性能研究

普通板式橡胶支座作为中国量大面广的公路钢筋混凝土梁桥结构体系中的重要支承构件,其力学性能对局部和整体结构的刚度分布和受力变形特点具有一定的影响,甚至影响服役公路桥梁结构的安全性和适应性。因此,针对桥梁服役过程中该类支座普遍存在的滑移、脱空等典型病害特征,研究其不同受力状态下的剪切性能。考虑支座界面接触方式、几何尺寸等参数,设计并进行了6个普通板式橡胶支座的剪切性能试验。对不同参数影响下支座的损伤破坏模式、剪应变-剪应力曲线、支座有效剪切应变及抗剪刚度等参数进行对比分析。进一步应用有限元数值模拟方法,对摩擦滑移下的支座剪切性能进行参数分析,并将其有限元分析结果与普通板式橡胶支座的剪切性能试验结果进行对比。研究结果表明,支座上、下表面的接触摩擦条件可明显影响支座的水平侧移和抗侧力。对于界面摩擦因数较小的情况,卸载后支座摩擦滑动位移不能完全恢复,随着循环加载次数的增加,摩擦滑动位移增幅增大,且支座界面摩擦滑移可降低支座有效剪切变形和抗剪刚度的发挥。0.5,0.7,1.0等效剪切变形下支座的抗剪刚度试验结果、模拟结果与理论计算结果对比表明,试验结果与模拟结果吻合较好,而既有抗剪刚度理论计算结果偏大,且未考虑支座界面摩擦滑移、脱空的影响。因此,在进行实际桥梁结构的力学性能计算时,应考虑不同受力阶段支座力学性能指标的取值。     

平板橡胶支座压剪共同作用时全过程分析

为研究平板橡胶支座在大跨度桥梁结构中的工作性能,采用ANSYS有限元软件,建立4种平板橡胶支座模型,在压剪共同作用下,对平板橡胶支座的受力过程进行分析。分析中考虑大跨结构中产生的水平剪力对平板橡胶支座受力的影响,通过增加螺栓提高平板橡胶支座的水平刚度。分析表明:在大跨度桥梁结构中,平板橡胶支座受到较大水平剪力时的变形很大,最大应力出现在第1层钢板内;通过增加螺栓可有效地减小橡胶支座产生的水平位移,提高其水平承载力。     

同步顶升技术在连续梁桥支座更换中的应用

0 引言 桥梁支座是桥梁的重要组成部分,作为桥梁上部结构和下部结构的链接点,起着保证桥梁上部结构受力正确传递到下部结构[1]、完成梁体结构所需的水平位移和转角变形等作用[2].近年来,随着交通事业的迅猛发展,交通流量增长往往远超桥梁的设计流量,由此产生的支座剪切过大、开裂等现象使桥梁支座的功能无法正常发挥,影响梁体及桥梁附属结构的安全,必须及时进行更换.     

桥梁隔震支座压缩剪切变形状态的竖向刚度研究

探讨了橡胶隔震支座在压缩剪切状态下竖向刚度计算理论,对不同参数的橡胶支座在压缩剪切变形状态下的竖向刚度性能进行试验,并对不同计算式所得的偏压竖向刚度值进行比较分析。得出在全面评价橡胶隔震支座特性时,单纯压缩竖向刚度不足以全面反映橡胶隔震支座的竖向压缩性能的结论。     

不同约束体系对双层曲线梁桥地震响应的影响

双层曲线梁桥可以在较短距离内实现较大的爬高,由于特殊的结构形式使其地震响应有别于规则桥梁,而支座和限位装置组成的约束体系是影响桥梁结构地震响应的关键。为得到双层曲线梁桥的合理约束体系,基于一座双层曲线梁桥建立有限元模型,进行地震作用下的动力分析,对比球型钢支座、板式橡胶支座和盆式支座的位移和桥墩截面曲率,并将剪力销作为双层曲线梁桥的限位装置,研究剪力销与不同支座组成的约束体系对双层曲线梁桥结构地震响应的影响。结果表明:在地震作用下,双层曲线梁桥的上层支座位移普遍大于下层,双层约束体系使得桥墩中部的截面曲率和延性要比墩顶和墩底的小;球型钢支座的支座位移较小,传递到桥墩的地震力较大,设置剪力销后支座位移减小,桥墩损伤未发生明显变化;板式橡胶支座的支座位移较大,在地震动强度较小时就发生滑动,支座滑移可耗散能量使桥墩的损伤程度降低,但与剪力销组合后支座位移受到限制,传递到桥墩的地震力成倍增加,桥墩损伤最为严重;盆式支座的支座位移较小且上下层位移值最为接近,传递到桥墩的地震力较为均匀,在一定程度上保护了桥墩,考虑剪力销后,支座变形减小到允许范围之内,桥墩损伤略有增加。因此,本研究认为盆式支座与剪力销的组合是该双层曲线梁桥的合理约束体系。     

拉-剪状态下锚固节理剪切强度与破坏模式分析

为了分析拉-剪加载下锚固节理的剪切强度与破坏模式,基于颗粒流数值模拟方法,建立不同锚固角度的锚固节理模型(锚固角度分别为15°,30°,45°,60°,75°,90°)。拉剪速率比设置为1∶1,结合数值模拟结果,从细观角度分析不同锚固角度下的岩石节理面破坏模式与锚杆变形状态。结果表明,锚固角度对模型的峰值剪切强度、剪切曲线以及黏结力分布趋势均存在较为明显的影响:(1)锚固角度对节理拉-剪作用下的破坏模式存在较大影响,随着锚固角度的不断变化,试样的破坏模式也存在较大的区别。当锚固角度较大时锚杆与节理交界处存在明显的核状破坏,在加载后期取决于拉伸裂纹的扩展。而锚固角度较小时,锚固节理的破坏主要是拉伸裂纹的扩展所致,锚杆与节理面接触位置并未出现明显的破坏现象。(2)当锚固角度较大时(60°～90°),锚杆尖端并无明显的拉伸应力分布,且锚杆内部拉伸应力集中于锚杆中段。然而,当锚固角度较小时(15°～45°),锚杆大部分区域均存在明显拉伸应力集中现象,且锚杆尖端位置岩体内部也出现了明显的拉伸应力。(3)峰值剪切应力随着锚固角度的增大呈现出先增大后减小的趋势,锚固角度为0°时峰值剪切应力处于最小值,锚固角为75°时峰值剪切应力达到最大值。     

基于不同墩高下高阻尼减隔震支座合理适用范围研究

以一座连续梁桥为例,采用CSIBridge有限元软件建立动力分析模型,分别对高阻尼减隔震橡胶支座和普通板式橡胶支座两种体系桥梁结构进行动力时程分析,对比两种支座体系桥梁结构在不同墩高工况下的地震响应。通过对结构自振周期、地震位移响应、桥墩内力等方面对比分析,研究高阻尼减隔震支座在地震荷载中对桥梁结构的减震效果。结果表明,在墩高较低时,减隔震支座能够通过水平方向大位移剪切变形及滞回耗能实现减震功能,而在高墩情况下,其减隔震效果不明显。综合考虑,高阻尼减隔震橡胶支座适用于墩高不超过40m的连续梁桥,在此墩高范围内具有较好的减隔震效果。     

大跨双塔自锚式悬索桥铅芯橡胶支座减震效果分析

铅芯橡胶支座依靠铅芯构件的剪切变形能够有效地耗散地震力产生的能量,从而保护桥梁结构在地震作用下的安全。该文对某大跨双塔自锚式悬索桥设置铅芯橡胶支座后的减震性能进行研究,分析了设置铅芯橡胶支座对结构体系自振周期的影响;进而对比研究了设置型号和数量不等的铅芯橡胶支座后,桥梁结构在地震作用下的内力、位移变化情况。研究结果表明:铅芯橡胶支座能够有效地改善桥梁结构的抗震性能,随着铅芯橡胶支座数目的增加,关键节点位移减小,控制截面弯矩减小,剪力增大,且高型号支座减震效果更好。     

板式橡胶支座刚度对桥梁模型计算结果的影响研究

本文通过建立两种考虑与不考虑支座刚度的简支T梁Midas有限元模型,研究板式橡胶支座桥梁支座刚度对于桥梁结构受力及变形的影响,结果表明考虑支座刚度与否对结构内力影响较小,但对结构变形影响较大。     

高承载力隔震支座的力学性能初步研究

桥梁减隔震技术中最常用的是铅芯隔震橡胶支座(LRB支座)和高阻尼隔震橡胶支座(HDR支座),针对这2种支座设计压应力不足的问题,基于新型阻尼材料,研制了高承载力隔震支座(GRB支座),其设计压应力可以达到35 MPa,极限压应力可以达到210MPa。对GRB支座的疲劳特性、剪应变相关性、压应力相关性、频率相关性、温度相关性和反复加载次数相关性进行试验,证明其具有良好的力学性能。以某桥6×110m的连续梁桥段为背景,采用有限元软件MIDAS Civil 2015建立桥梁计算模型,通过特征值分析和时程分析,对比桥梁在LRB支座隔震体系和GRB支座隔震体系下的主梁位移、关键截面的弯矩内力等结构响应。研究表明,GRB支座具有较大的竖向设计压应力,应用在大跨径现浇连续梁桥上,隔震效果好,支座的尺寸小,可缩小盖梁和伸缩缝尺寸,降低桥梁造价。     

公路桥梁板式橡胶支座常见病害及治理措施

桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件。板式橡胶支座广泛应用于桥梁结构中,由于设计、施工,养护及运营过程中等各种原因,支座会出现不同程度的病害。通过对支座病害形式的归纳总结以及病害成因的分析,进而提出相应的治理措施。     

匝道桥预应力连续弯梁扭曲变形整治方法的安全性分析

匝道桥小半径曲线段预应力现浇连续箱梁完工后出现扭转,部分支座脱空,经过结构计算,需增加抗扭约束,调整双支座布置及单支座预偏心处理。该文通过建立桥梁三维有限元模型,计算了调整扭转变形过程中梁体起顶时的各种可能的不利工况,指出了产生最不利工况的条件和后果,为制定施工过程安全控制方案提供了重要依据。     

橡胶支座压缩剪切变形状态的竖向性能试验研究

通过对不同参数的橡胶支座在压缩剪切变形状态下的竖向性能进行了试验,分析了在压缩剪切变形状态下偏压竖向刚度以及竖向变形量等特性。得出在全面评价橡胶隔震支座特性时,单纯压缩竖向刚度不足以全面反应橡胶隔震支座的竖向压缩性能。以及竖向压力相关的变形与剪切应变相关的竖向变形的一些特点。     

应认真执行——《板式橡胶支座成品力学性能检验规则》

近年来,随着橡胶支座在我国桥梁上的广泛应用,其需要量也在不断地增加着,故生产橡胶支座的工厂也越来越多。伹至今还没有一个严格的、统一的力学性能检验方法和检验标准,因此要想检验工厂生产的产品是否合格,保证橡胶支座产品的质量,就会非常困难。事实上,橡胶支座并非一安装就能立即发现问题(当然作为滑块,进行顶推施工的四氟滑板式橡胶支座,质量不过关时就能很快发现     

抗震支座在高烈度区域曲线连续梁桥减震设计中的应用

为研究高烈度区域内,抗震支座对曲线连续梁桥的减震性能,采用有限元软件Midas Civil 2015分别建立设置普通橡胶支座与高阻尼橡胶支座的全桥三维模型,采用加速度峰值修正的EI Centro波作为地震动输入,对同样地震力作用下,桥梁结构的位移和内力响应进行对比分析,并采用弯矩-曲率曲线对其减震效果进行研究。分析结果表明,设置高阻尼橡胶支座能够有效地改善桥梁墩顶位移与墩身、桩身内力,抗震支座对横向位移减小效果明显,且由于改变了全桥的刚度分布,使得普通支座模型中承受较大弯矩的矩形墩内力大幅度减小,全桥内力趋于合理化。     

考虑初始偏位脱空的板式橡胶支座滞回性能

在运营期长期复杂荷载作用下，部分桥梁板式橡胶支座可能处于偏位脱空的非理想支承状态。为定量分析其对板式橡胶支座滞回性能的影响，设计开展了3组共11种工况的压剪试验，对支座在10%～50%五种初始偏位脱空面积比例及2种初始偏位方向下的滞回曲线、骨架曲线、等效剪切刚度和等效阻尼比等进行了对比分析。结果表明：当支座偏位脱空方向与剪切方向平行时，脱空面积比例对支座力学性能的影响更为显著。在此状态下，支座向偏位正、反两方向剪切时的变形形态迥异，其中向正方向剪切时翘起卷曲严重；支座滞回曲线关于零点不对称，脱空面积比例为40%、50%的2块支座在加载过程中即已破坏；支座等效剪切刚度随初始偏位脱空面积的增大明显降低，与无偏位支座相比最大降幅为32.9%;当支座初始脱空面积比例不超过30%时，不同剪应变对应的等效阻尼比在11%～14%范围内小幅变化，超过30%后因支座损伤加剧，该值显著增加。当偏位方向与剪切方向垂直时，支座损伤程度较小，滞回曲线对称性好，等效剪切刚度随初始脱空面积的增大略有降低，最大降幅仅为9.7%;支座的等效阻尼比始终在10%～16%范围内变化，与无偏位支座相差甚小。最后，拟合出了反映偏...     

铅芯橡胶支座在旧桥抗震加固中的应用

针对某旧桥不满足抗震性能要求的问题,提出采用铅芯橡胶支座进行减震。以双线性模型模拟支座,并选取合适的地震波时程对桥梁下部结构进行时程分析。结果表明,E2地震下结构内力大幅削减,变形满足要求,实现了抗震加固的目标。     

高温天气下某环形异形桥偏位及支座病害分析

以南昌市某环形立交桥为工程背景。其主桥为大圆盘带匝道主梁结构，主桥与匝道采用牛腿连接，在高温天气下发生朝北偏位，且随着运营时间增加朝北偏位越来越大，导致桥墩倾斜开裂、支座销钉剪坏、TD匝道偏转等病害。通过长达三年的监控位移数据研究和有限元模型计算分析，发现牛腿内支座失效是导致病害的主要原因，并得到了主梁南北位移的运动规律、TC1牛腿内板式橡胶支座和ZX159伸缩缝顶死的警戒温度。为了解决桥梁病害，建议切除匝道牛腿，新增桥墩支承，解除主桥梁端约束，使主桥与各匝道分离受力变形。     

基于接触非线性的特大吨位球型支座有限元分析

支座是支承和连接桥梁上、下部结构的重要装置.它将上部结构的恒、活载传递给墩台,并根据计算假定适应或者约束上部桥跨结构产生的水平和转角变位.考虑到上部结构为钢桁架结构,球型支座不仅受力巨大且支点受力复杂.将常规放置在上方的球冠衬板倒置,支座水平滑移面从上方移至下方.根据支座结构和桥梁设计支座技术要求,建立支座有限元模型,运用接触分析更精确地对支座进行有限元分析.有限元计算结果表明,支座受力控制构件平面四氟板与曲面四氟板满足设计要求.     

西部地震区高墩桥梁支座合理选型研究

采用非线性时程分析方法,对西部地震区高墩桥梁支座的合理选型进行了研究。比较研究的支座型式包含盆式橡胶支座、四氟滑板支座、板式橡胶支座、铅芯橡胶支座。地震动峰值加速度分别采用了0.15 g和0.20 g。非线性时程分析中考虑了支座的力-位移关系,以及桥墩潜在塑性铰的动力反应。研究结果指出,从抗震角度来看,西部地震区高墩桥梁支座的选型原则是尽量提高结构的刚度,减小梁体位移和墩顶位移。