摩擦摆支座隔震连续梁桥抗震分析的简化计算方法

根据摩擦摆系统的简化力学模型,给出了考虑桩土效应、桥墩刚度以及支座非线性的摩擦摆支座减隔震桥梁抗震简化计算方法。对一座预应力混凝土梁拱组合桥的纵桥向减隔震性能开展研究,分析了在不同的支座设计参数下结构的等效刚度、等效阻尼、等效周期等物理参数。建立连续梁桥的等效单自由度振动模型,计算支座设计位移、桥墩剪力、弯矩及轴力。与有限元模型的精细化模拟结果对比可知,本文所提出的简化算法具有较好的计算精度,能够用于研究桥梁纵向的抗震性能。     

罕遇地震作用下连续梁桥双曲面摩擦摆支座参数优化及减震效果研究

以韩江特大桥主桥(55+4×90+55)m为实际工程背景,开展罕遇地震作用下多跨长联连续梁桥双曲面摩擦摆支座参数优化及减震效果研究。采用通用有限元软件ANSYS建立桥梁动力分析模型,利用非线性动力时程分析方法,对双曲面摩擦摆支座的滑动摩擦系数和曲率半径进行参数敏感性分析,并与未设置双曲面摩擦摆支座情况的地震响应进行对比分析。结果表明:制动墩墩底内力和墩顶位移随支座曲率半径的增加而减小,随着支座摩擦系数的增加呈先减小后增大趋势;活动墩墩梁相对位移和摩擦摆支座位移随支座曲率半径的增加而增大,随着支座摩擦系数的增加而减小;摩擦摆支座的水平剪力随着支座曲率半径的增加而减小,支座摩擦系数对支座水平剪力影响规律不明显。综合考虑双曲面摩擦摆支座的减震效果和经济效益并结合该桥多跨长联的特点,建议双曲面摩擦摆支座的滑动摩擦系数取0.03,曲率半径取3m。     

剪力键对摩擦摆式支座减隔震效果的影响

以粤东高烈度地区某连续梁桥为背景,提出ANSYS中对带剪力键的摩擦摆减隔震支座的数值模拟方法,通过建立全桥有限元模型,利用该数值模拟方法分析剪力键对摩擦摆支座减隔震效果的影响。通过改变摩擦摆支座的相关参数,研究参数变化对摩擦摆支座减隔震效果的影响。研究结果表明:在摩擦摆支座的摩擦因数较小且摩擦摆滑道曲率半径较大时,剪力键对采用摩擦摆支座的减隔震桥梁墩底弯矩影响较大,需要在地震反应分析时考虑剪力键的影响。     

大跨度连续梁桥摩擦摆支座布置及参数研究

以1座(71+83+123.5+240+123.5+83+71)m大跨度连续梁桥作为研究对象,研究摩擦摆支座的布置方式以及支座的力学参数取值对结构的地震响应的影响。分析结果表明:采用摩擦摆隔震支座体系的大跨度连续梁,在E2地震作用下,能大幅降低原固定墩的受力,使得各墩内力分布更加均匀,同时降低墩顶的位移;综合考虑可以仅在主跨的主墩上布置摩擦摆支座;摩擦摆支座摩擦系数的变化对结构地震反应影响很大,摩擦系数的增大虽然使支座耗能能力增加,但是过大的摩擦力不能有效地阻断墩梁间惯性力的传递,不能充分发挥隔震支座的耗能作用,建议摩擦系数采用0.02~0.03;摩擦摆支座半径的变化对结构地震反应影响很小,建议根据支座竖向承载力采用相应的曲率半径。     

摩擦摆支座球面曲率对摩擦副等效摩擦系数的影响

研究了摩擦摆支座摩擦副在由平面结构转化为球面结构时，转动和滑动摩擦副球面曲率大小对摩擦系数偏移的影响。通过分析转动面耐磨板的中心夹角δ及滑动面耐磨板的中心夹角ε分别取不同值时的两组摩擦摆支座，得出了δ及ε对摩擦系数偏移影响的理论计算公式。并通过对第三组摩擦摆支座进行分析计算，验证了理论计算公式的准确性与适用性。摩擦系数的准确计算对摩擦摆支座的阻尼性能及减隔振性能的精确分析都具有重要意义。     

十字摩擦摆支座设计验证与应用分析

提出了一种新型结构的十字摩擦摆支座结构,其位移由2个十字交叉方向的滑移拟合而成,给出了其水平屈后刚度的计算式并对其等效摩擦系数进行了分析。通过设计建模、有限元分析及实体试验,验证了该结构的可行性,且能达到双球面摩擦摆支座的性能。在不同方向可以十分便捷地设计成不同的位移与水平屈后刚度,尤其适用于连续梁长大桥等纵横向自振周期相差较大的工程结构。     

考虑栓钉作用的摩擦摆支座隔震桥梁地震响应研究

为研究摩擦摆支座几何参数及栓钉抗力对隔震桥梁地震响应的影响,建立栓钉剪断前后的摩擦摆隔震桥梁的修正动力平衡方程。以某在建城市轨道交通矮墩连续梁桥为研究对象,进行非线性时程分析,研究摩擦摆支座曲率半径、摩擦因数及栓钉抗力等因素对桥梁地震响应的影响。研究结果表明:在纵向地震动激励下,随着曲率半径的增大,主墩墩底弯矩逐渐减小。而摩擦因数的增大导致墩底最大弯矩和墩顶最大位移不断增大。当栓钉抗力小于竖向荷载的6%时,制动墩墩底最大弯矩、墩顶最大位移保持恒定;当栓钉抗力大于竖向荷载的6%时,制动墩墩底最大弯矩、墩顶最大位移不断增大,说明抗剪栓钉的极限抗剪能力宜控制在竖向荷载的6%以内。     

高铁隔震桥梁模拟地震振动台试验研究

为研究高速铁路桥梁采用摩擦摆支座后的减隔震性能,对一跨典型32.5 m高铁简支梁桥进行了试验。依据经典力学原理推导双凹面摩擦摆支座的水平力-位移滞回模型并分析其力学性能参数,设计制作了符合高铁隔震桥梁要求的隔震支座。隔震支座的低周反复加载试验显示:双折线滞回模型能有效模拟双凹面摩擦摆支座的本构关系。设计缩尺比1∶13的高铁隔震桥梁模型,并选用2条地震动记录进行模拟地震振动台试验。试验中测量了不同抗震设防烈度地震作用下模型结构振动台试验的响应,包括主梁和墩顶的加速度、位移,摩擦摆支座的剪切变形,墩底钢筋和混凝土的应变。试验结果表明:双凹面摩擦摆支座能够有效消耗地震能量,减小桥梁的动力响应,且地震强度越大隔震桥梁模型的减震效果越好。     

基于摩擦摆支座的城市轨道交通异形连续梁桥减隔震分析

随着城市轨道交通业的迅猛发展,实际工程中对于桥梁的减隔震性能提出了更高的要求。针对异形连续梁桥减隔震的问题,以西安地铁5号线上该桥型为研究对象,采用弹性反应谱法及非线性时程反应分析方法,对普通支座和摩擦摆减隔震支座的两种模型在3条罕遇地震波作用下的各项地震反应进行研究。分析结果表明:采用摩擦摆隔震支座后,桥梁结构自振周期明显延长;桥墩在地震荷载作用下的墩底弯矩和墩顶位移反应显著减小;采用普通支座时,活动墩和固定墩地震力分配不均匀,采用摩擦摆隔震支座后,活动墩和固定墩均匀分配地震荷载,各墩协同抗震;摩擦摆隔震支座隔震效果明显。     

摩擦摆支座抗拉拔设计及有限元分析

为了使摩擦摆支座应用到地震强震区和飓风较多区域的桥梁结构上,研究了一种新型抗拉拔摩擦摆支座。通过建立抗拉拔摩擦摆支座有限元计算模型,分析了该支座在地震工况下的抗拉拔特性及隔震效果。结果表明:该抗拉拔摩擦摆支座具有抗拉拔功能和阻尼耗能特性,且隔震效果十分显著。这种支座构造简单、易于更换,可提高桥梁上部结构的抗拉拔能力,避免发生倾覆破坏。     

摩擦摆支座在桥梁抗震设计中的应用及分析

介绍摩擦摆式减隔震支座在桥梁抗震设计中的应用,并结合"跨511路大桥"项目工程中(30+40+30)m连续梁桥,着重介绍了摩擦摆式支座的参数选取及隔震方案设计。根据采用普通支座和摩擦摆式支座两种方案的地震反应对比分析,论证了摩擦摆式支座在桥梁减隔震设计中的效果,并对该类支座在应用中存在的问题作了初步探讨,以供今后类似工程抗震设计参考。     

两种减隔震支座性能对比研究

通过对摩擦摆支座及弹塑性钢阻尼支座两种不同类型的减隔震支座的抗震性能进行对比,选择适合项目要求的支座类型。对比结果表明:两种减隔震支座均能够有效延长桥梁结构自振周期,支座横向刚度较小的摩擦摆支座更有利于周期的延长,同时产生的墩顶剪力也较小;对于墩底截面及基顶截面的弯矩和剪力,在墩高较低时横向刚度小的摩擦摆支座减隔震性能较好,而墩高大于20 m时,横向刚度大的弹塑性钢阻尼支座更有优势。     

南京长江大桥铰轴滑板支座和辊轴支座使用性能研究

通过剖析3跨连续梁远端支座位移产生缘由并结合南京长江大桥测试结果,给出计算三跨及多跨连续梁结构远端支座位移结构校验系数的相对位移法。通过南京长江大桥正桥4号墩铰轴滑板支座和7号墩辊轴支座的实测位移量对比分析可知:在相同自重或列车荷载作用下,铰轴滑板支座产生的水平摩阻力较辊轴支座大;铁路客车产生的支座水平推力不足以克服铰轴滑板支座的最大静摩阻力,支座基本不动;当桥上列车荷载产生的支座水平力足以克服铰轴滑板支座的最大静摩阻力时,铰轴滑板支座产生移动,但因其水平摩阻力大于辊轴支座,所以其位移量小于辊轴支座,两者位移量随桥上列车荷载的增加而增加,但两者差值基本保持稳定。     

系统参数对独立轮对轻轨车辆动力学性能的影响

研究在轴重相同条件下,车辆相关结构参数及悬挂参数变化对独立轮对型式轻轨车辆系统动力学性能的影响特性,特别是研究通过曲线时的轮轨作用力、脱轨系数、摩擦功率的变化情况以及在轨道随机不平顺激扰作用下车辆乘坐舒适度指标变化特性。     

货车旁承间隙对车辆动力学性能的影响

对货车车体相对于摇枕的侧滚运动进行几何简化,导出上旁承下端面位于心盘旋转点之上、之下和上旁承下端面与心盘旋转点位于相同垂向位置时,旁承的垂向位移与车体重心相对于摇枕横向位移的几何关系。在车辆动力学模型中引入侧滚回复力矩和等效摩擦半径,并对心盘进行力学简化。运用多体系统分析方法对货车动力学性能进行仿真。结果表明:侧滚回复力矩可以有效抑制车体由于轨道激励而产生的相对摇枕的侧滚运动;过小或过大的旁承间隙会使车辆的动力学性能恶化。当车体重心横向偏移量小于心盘半径时,车体重力将产生阻止车体侧滚的回复力矩;反之,车体重力产生的力矩将加速车体的侧滚。过小的旁承间隙会使车体上旁承和摇枕下旁承频繁接触,对车体产生较大的冲击;而过大的旁承间隙又使旁承在侧滚回复力矩不足时不能有效抑制车体的侧滚。     

胶轮导轨电车滚振试验台有限元分析

胶轮导轨电车滚振试验台是研究胶轮导轨电车轮轨关系的重要平台,激振单元是试验台的核心部件。以胶轮导轨电车滚动振动试验台的激振部分为研究对象,利用UG建立三维模型,并将其导入到ANSYS中进行有限元分析,分析试验台激振部分在最大载荷下的合位移、等效应力和等效应变的等值线云图,以及前5阶固有频率及其相应的振型。分析结果表明:伺服液压缸的存在可以提升试验台的结构特性;试验台的1阶固有频率远离激振频率;通过增加调整垫铁的数量可以提高系统的固有频率。分析验证试验台结构设计的合理性,分析数据为试验台结构的优化提供参考依据。     

单轮对纵向动力学数值分析

轮对的纵向振动会影响机车车辆动力学性能,而且是轮轨非正常磨耗的一个重要因素。但是机车车辆动力学研究中,对轮对的纵向动力学特点的研究往往被忽略。文章建立了一个包括x方向的运动、轮对的摇头、点头扰动和轮对的横移的4自由度单轮对计算模型,并对该模型进行数值仿真,研究其纵向振动现象。最后讨论了系统参数对纵向动力学行为的影响,认为一系纵向刚度、轴重和黏着系数对纵向振动影响很大。     

提速客车全旁承支重转向架的动力学特性研究

详细分析了全旁承支重转向架的结构,建立了能够精确模拟干摩擦副的非线性仿真数学模型和相应的整车计算软件。针对SW 160型提速客车转向架,分析了转向架回转阻力矩和旁承摩擦阻力矩对动力学性能的影响,并进行了现车状态下的试验研究,提出了合理的改进方案,为进一步优化同类型提速客车指出了改进方向。