山区连续梁桥隔震设计研究中的体型因素探讨

针对我国山区桥梁的结构特点和所存在的抗震问题,构造了7组典型的山区示例桥梁并采用铅芯橡胶支座进行隔震设计。建立了考虑支座非线性和墩柱弹塑性的隔震桥梁分析模型,采用非线性地震反应时程分析方法研究了E1地震和E2地震下隔震桥梁的性能状态（桥墩和支座受力及变形）与桥梁体型因素的关系,后者由定义的桥墩刚度比（R1）、桥墩组合刚度比（R2）、支座总刚度和桥墩总刚度比（R3）等无量纲参数描述。结果表明：支座位移与梁体总位移的比值与支座总刚度和桥墩总刚度的比值R3更为相关,支座剪力与总剪力的比值与采用桥墩组合刚度比（R2）关系要密切;为提高隔震系统的隔震效果,建议初步设计时可取支座总刚度和桥墩总刚度比R3宜小于2.0。     

铅芯橡胶支座在高烈度山区简支梁桥中的减隔震研究

高烈度山区简支梁桥的减隔震设计不可忽视。采用铅芯橡胶支座作为减隔震支座,主要研究了该减隔震支座对桥梁结构的周期、墩顶与主梁之间的位移差、墩底以及墩顶的剪力和弯矩的影响。得出的结论是：铅芯橡胶支座可以延长桥梁结构的周期,降低结构的刚度;同时可以大大减小桥墩墩顶、墩底的弯矩和剪力值,但墩顶与主梁的位移差会增大。     

高墩隔震连续梁桥地震模拟振动台试验

为了研究高墩隔震连续梁桥的抗震及减震性能,以某实际跨海高墩连续梁桥为试验研究对象,设计制作与原模型同材料1∶10的试验模型,分别采用铅芯橡胶隔震支座、高阻尼橡胶隔震支座和摩擦摆隔震支座3种减震方式,进行高墩隔震连续梁桥的地震模拟振动台试验,设计了拼接式桥墩拼接处剪力测试方法,研究了该实际跨海大桥所在场地120年一遇、600年一遇、1 200年和2 400年一遇地震的地震波输入时,不同隔震方式对桥墩墩顶加速度、桥面加速度、桥墩墩顶剪力、桥墩拼接处剪力、墩底混凝土应变、墩底钢筋应变的影响。试验结果表明:只要隔震支座参数设计合理,3种减震方式均能有效减小桥梁的动力响应,隔震后在2 400年一遇地震时整个桥墩处于弹性状态;摩擦摆隔震支座屈服前刚度最大,需根据地震波输入强度合理设计屈服力才能起到减震作用;设计的拼接式桥墩拼接处剪力测试方法可有效测试拼接处的剪力,为拼接处拼接件的设计提供了设计依据。     

基于能力需求比法的矮墩大跨度PC连续梁桥延性和减隔震设计评价

针对墩身刚度差异明显的大跨度连续梁桥合理抗震体系选择的问题,以一座跨径布置为(90+150+90)m的矮墩变截面PC连续梁桥为工程背景进行分析.对比分析了在E2地震下采用延性抗震体系和利用摩擦摆支座的减隔震体系下桥梁关键构件的地震响应,然后运用能力需求比法对两种抗震设计下桥梁安全状态进行评价.结果 表明:采用延性抗震体系,制动墩承担较大地震力,桥墩虽保持弹性,但桩基和支座破坏,桥梁处于危险状态;利用摩擦摆减隔震支座进行减隔震设计,各墩地震水平力分担均匀且地震水平力有效减小,墩柱处于弹性状态,桩基和支座完好,桥梁处于安全状态.对于墩身高度矮,墩身刚度差异显著的大跨度PC连续梁桥,设置摩擦摆减隔震支座,可以改善结构抗震性能,满足桥梁在地震作用下的性能目标.     

铁路钢桁拱桥减隔震支座设计参数的优化研究

以武广客运专线上一座钢桁拱桥为例,运用结构最优化理论建立了考虑地震时车辆运行安全性的铁路钢桁拱桥模型,采用ANSYS中的零阶优化方法对其减隔震支座进行优化设计,在优化过程中考虑Rayleigh阻尼系数的变化对减隔震体系的影响,实现了对铅芯橡胶支座动力设计参数的优化.通过计算分析,得出了铅芯橡胶支座动力参数对桥梁地震响应的影响规律:在应用LRB对不同场地条件下的铁路钢桁拱桥进行减隔震设计时,屈服后刚度与屈服前刚度比α对结构地震响应有重要影响.因此,可以采用改变屈服后刚度与屈服前刚度比α的简化设计方法,满足桥梁地震响应的要求.为了提高系统的优化效率,在进行减隔震支座优化时,行车安全性的约束可以在优化过程外考虑,即在支座参数优化解确定后,再进行车辆地震输入谱密度强度SI值的验算.     

铅芯橡胶支座在简支梁桥减隔震技术中的应用研究

介绍了桥梁减隔震技术的概念,同时采用Midascivil有限元程序,对采用铅芯橡胶支座作为减隔震装置的桥梁结构进行了非线性动力分析,并与板式橡胶支座进行了比较。分析结果表明：采用铅芯橡胶支座隔震后,该桥桥墩的位移和内力得到了有效的减小,取得了良好的隔震效果。     

组合梁桥摩擦摆支座减隔震性能研究

为了研究摩擦摆支座对桥梁减隔震的贡献，以某钢—混组合箱梁桥为研究对象，对比分析桥墩和桩基在普通板式橡胶支座和摩擦摆支座支撑下的抗震性能。结果表明，采用普通板式橡胶支座时，桥墩截面的能需比低至0.37,桩基截面的能需比低至0.24,抗震性能严重不足。将橡胶支座替换为摩擦摆减隔震支座后，构件截面的能需比有了显著提升，其中墩柱各截面的能需比为1.26～9.48,桩基截面的能需比为2.24～3.66,桥墩和桩基的抗震性能都得到了明显改善。     

近断层地震作用下隔震梁桥地震响应参数影响研究

为了研究近断层地震作用下高阻尼橡胶(HDR)支座隔震梁桥在不同设计参数下的隔震效果,采用SAP 2000软件建立HDR支座隔震简支梁桥的等效单墩模型,选取典型近断层地震动记录作为输入地震波,分析桥墩高度、桥墩质量和等效隔震度对HDR支座隔震梁桥地震响应的影响。结果表明:HDR支座具有良好的隔震效果;桥墩越高,隔震后的墩顶位移峰值越大;HDR支座能有效降低低矮桥墩的近断层地震响应,但当墩高超过35m或桥墩质量增大后,HDR支座的隔震效果就降低;等效隔震度越大,HDR支座的隔震效果越好;桥梁采用HDR支座进行隔震时,应保证等效隔震度大于3.0。     

铅芯橡胶支座与板式橡胶支座抗震计算对比

桥墩较矮,桥梁下部结构刚度较大时,采用铅芯橡胶支座能够明显延长结构自振周期,减小地震力,保证在强震作用下桥墩立柱处于弹性;桥墩较高,桥梁下部结构刚度不大时,采用板式橡胶支座也能满足抗震要求。设计工作中,应结合桥梁抗震设防要求,根据工程实际需要合理选用铅芯橡胶支座或板式橡胶支座。     

铅芯橡胶支座在简支梁桥减隔震中的应用

为研究在高地震烈度区将铅芯橡胶支座应用于简支梁桥的减隔震效果,以水晶大桥为例进行分析.采用ANSYS分别建立隔震状态和非隔震状态的全桥有限元模型,考虑地基桩一土作用效应,取用50年超越概率10％和2％的计算反应谱进行反应谱分析,并取用与反应谱相同超越概率的地震波进行时程分析.分析结果表明:非隔震状态时,该桥在E1和E2地震作用下桥墩的位移和内力均较大,普通板式橡胶支座不能满足强度和变形的要求;采用铅芯橡胶支座隔震后,该桥桥墩的位移和内力得到了有效的减小,取得了良好的隔震效果;采用反应谱法分析隔震桥梁,通过计入隔震构件的等效刚度,能将非线性问题简化为线弹性问题处理.     

不同地震烈度下隔震连续梁桥模型振动台试验

为了研究在不同地震烈度下不同类型场地的隔震连续梁桥结构的振动特性和隔震效果,根据一座在建的两跨隔震梁桥,按1/10的比例设计了一座两跨隔震梁桥模型及试验用方形铅芯橡胶支座,并对其力学性能进行试验;在此基础上对梁桥结构模型进行了地震模拟振动台试验。结果表明:地震动的幅度和频谱成分、场地类别、地震烈度、断层等因素对隔震桥梁体系的隔震效果有很大影响;输入不同地震波和不同加速度峰值,小震时铅芯橡胶支座水平刚度较大,结构较稳定,大震时铅芯橡胶支座水平刚度较小,支座恢复力-位移滞回曲线面积较大,可以较多地耗散地震输入能量,减小能量向桥梁上部结构的传递。     

桥梁隔震橡胶支座竖向压缩刚度不确定度分析研究

竖向压缩刚度是桥梁隔震橡胶支座的关键力学性能指标之一，对于支座质量的控制至关重要，因此，对其测量不确定度的研究意义重大。依据国标《橡胶支座第1部分：隔震橡胶支座试验方法》(GB/T 20688.1-2007)和《测量不确定度评定与表示》(JJF 1059.1-2012),对桥梁隔震橡胶支座竖向压缩刚度测量不确定度来源进行了分析，计算了各个不确定度分量的具体数值，合成为最后的不确定度。     

五O四厂黄河大桥的抗震设计与减隔震关键技术研究

该文以五O四厂黄河大桥3跨预应力混凝土连续梁桥为工程背景,研究了高烈度地震区大跨度高桩承台桥梁的抗震及减、隔震设计方法。建立全桥有限元模型,进行了E1水准及E2水准的地震反应分析及抗震验算。E2水准抗震设计中桩采用考虑轴力变化的纤维梁单元模拟。由于E2水准下桥墩的抗剪及桩身强度不满足要求,又对该桥进行了摩擦摆支座的减隔震设计。详细给出支座减、隔震设计的方法及步骤,并进行了非线性时程反应分析。结果表明减隔、震支座大幅提高了桥梁的整体抗震性能。     

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...     

桥梁典型减隔震装置性能对比研究

减隔震支座的选择是减隔震设计的关键环节,然而目前研究多针对单一类型减隔震支座而没有对不同类型减隔震支座的适用性进行比较。通过对比几种桥梁典型减隔震支座的减震原理和关键力学性能,提出桥梁典型减隔震支座的适用范围。结合某一工程实例对两种典型减隔震支座的减震效果进行对比。分析结果表明,采用减隔震支座会大大降低传到结构上的地震力,但同时引起较大的震后位移。结论表明结构减隔震设计应合理选择减隔震支座,优化其力学参数,改善结构的自振周期,平衡地震力与地震位移的关系,最终实现结构的抗震设防目标。     

预制拼装桥墩墩底隔震数值模拟及隔震影响因素分析

为了解墩底隔震技术在预制拼装桥墩中的隔震效果,基于OpenSEES软件,建立墩底设置铅芯橡胶支座的预制拼装桥墩纤维模型,选取3组不同强度、不同特性的地震动作为地震荷载,对桥墩进行非线性动力时程分析计算。通过分析桥墩模型在不同强度、不同特性地震动激励下的墩顶位移、墩底剪力、塑性铰节段内力、自振特性,对隔震效果进行评估;并研究了桥墩塑性变形和支座大变形对隔震效果的影响。结果表明:墩底隔震体系适用于预制拼装桥墩,采用墩底隔震可有效降低桥墩的地震响应,延长桥墩自振周期;受到预应力筋牵拉的影响,墩底隔震并不能减小桥墩底节段的内力,无法改善其在震后底节段受损严重的情况,隔震时应予以考虑;桥墩塑性变形增大和隔震支座大变形均可限制隔震支座隔震性能的发挥。     

FPS 隔震简支梁桥近断层地震响应研究

为研究近断层地震作用下摩擦摆支座（FPS）在桥梁结构中的使用效果,建立了一跨 FPS 隔震铁路简支梁桥的三维有限元分析模型,以9条典型近断层地震记录作为激励,采用非线性时程分析方法对其顺桥向地震响应进行计算,并对结果进行对比分析。研究结果表明：在近断层地震作用下,FPS 支座可以发挥一定的隔震作用,且大部分情况下,增大 FPS 支座等效曲率半径可提高其隔震效率,这与非近断层地震作用下的情况相同,但仅使用 FPS 支座进行隔震设计有时并不足以满足桥梁结构的抗震能力要求,需要采取其它必要的抗震、减隔震措施与 FPS 支座共同工作,以保证桥梁结构安全。     

高烈度区非规则连续梁桥减隔震设计

现行公路桥梁抗震设计规范仅对减隔震设计提出了设计原则,非规则桥梁当采用减隔震设计时,往往需要通过大量计算实现参数优化,才能得到既满足规范要求又经济合理的设计方案。本文对云南9度区一座减隔震设计的非规则连续梁桥进行非线性分析,提出了铅芯橡胶支座与水平力分散支座混合设计的新思路,性能验算保证了9度区建桥的安全性,为高烈度区非规则桥梁减隔震设计提供参考。     

某连续梁拱组合桥铅芯橡胶支座减隔震研究

连续梁拱组合桥结构受力复杂,为了保证地震作用下该组合结构桥梁的安全,需要采取减隔震措施。以某大跨度连续梁拱组合桥为背景,进行桥梁动力特性分析,选取铅芯橡胶支座作为减隔震措施;采用控制变量法,对铅芯橡胶支座的铅芯直径、支座尺寸进行组合,研究铅芯橡胶支座的减隔震效果。结果表明:铅芯橡胶支座可延长桥梁的自振周期,减轻或规避共振危害;铅芯橡胶支座的铅芯直径与支座尺寸的合理设置可大幅减小结构的内力;铅芯橡胶支座型号设置不合理时,容易增大拱顶位移,在抗震设计中需要慎重考虑铅芯橡胶支座的型号,以达到最优减隔震效果。     

多跨混凝土连续梁桥隔震措施研究

采用合适的隔震措施是改善多跨连续梁桥固定墩承受过大地震力作用的有效方法。以某六跨混凝土连续梁桥为工程背景,通过有限元软件ANSYS计算分析,在该桥中间墩处分别设摩擦摆支座和减震球型支座2种隔震体系,研究2种隔震体系对桥梁地震响应的影响规律。结果表明:2种隔震措施均能有效地降低顺桥向桥墩内力和位移,因此隔震体系与抗震体系相比受力更为合理;从支座的竖向承载力和回复刚度等方面考虑,摩擦摆支座具有显著的优点,因此建议此类连续梁桥采取隔震措施时采用摩擦摆支座。