活动支座状态对桥梁弹塑性地震反应的影响

为研究活动支座的不同状态对桥梁结构弹塑性地震反应的影响,根据地震中活动支座的3种不同状态分析了其对应的有限单元模型;利用间隙单元和钩单元的组合构造了活动范围受限情况下的活动支座有限单元模型;采用活动支座的3种单元模型,考虑不同配筋率情况下的桥墩非线性建立了连续梁桥的3种全桥有限元模型,进行了非线性时程反应分析.结果表明,在活动支座活动范围受限甚至失去滑动能力的情况下,活动支座墩承担的地震作用增大,尤其在配筋率较低的情况下其墩底最大曲率达到甚至超出了固定支座墩的曲率,地震中活动支座墩也有可能发生破坏.在桥梁抗震设计中应根据支座的工作状态精确模拟其作用,并考虑其可能产生的破坏对活动支座墩产生的不利影响.     

考虑碰撞效应的双柱式高墩桥梁非线性地震反应特性研究

以西南山区线路中常用的双柱式高墩桥梁为研究对象,建立典型桥跨结构的空间动力分析模型,采用非线性动力时程分析方法,详细研究了考虑地震碰撞效应时桥梁结构的地震响应特性,并探讨了接触单元刚度取值、间隙宽度、桥台刚度以及支座滑动性能等非线性边界条件的影响。结果表明:梁间碰撞作用主要发生在近桥台伸缩缝处,碰撞作用减小桥墩的地震响应,同时在梁体中产生较大的短时加速度脉冲效应;考虑桥台的纵向约束作用将使得梁间碰撞效应增强;对于通常设计采用的间隙宽度范围,强震作用时碰撞现象会不可避免地发生;支座滑动性能对桥墩的地震响应起到隔震的作用,考虑支座滑动性能后梁间碰撞次数减少;各种非线性边界条件因素的综合作用使得桥跨结构的地震响应变得较为复杂,为获得结构真实响应结果应该合理考虑这些因素的影响。     

具有水平弹性变形能力盆式支座的构思与设计

本文构思了具有水平方向弹性变形能力的固定型盆式支座,试图在固定墩上全部采用该种支座,适应横桥向的微小位移,并均匀承担水平荷载,避免只设一个固定支座产生的弊端。解决了桥梁建设中采用常规盆式支座的问题,提高了支座和桥梁的安全性、耐久性。     

考虑活动支座摩擦力的连续梁桥抗震性能分析

利用有限元软件MIDAS／CIVIL中的非线性边界单元,模拟了活动支座摩擦力在连续梁桥地震反应分析中的作用。以一座四跨连续梁为例,通过改变其计算模型的参数得到不同的计算模型,对各计算模型分别进行地震时程反应分析,对比分析活动支座摩擦力及其它计算参数对连续梁桥地震反应结果的影响。对于连续梁桥,在地震反应分析中应考虑活动支座摩擦力的影响,并对连续梁桥的支座选择提出建议。     

连续梁桥的延性抗震分析及设计

为满足升降温、收缩徐变等静力工况需求,连续梁桥支座布置形式在纵向一般只设一个固定支座,这样在结构发生振动时,最终固定支座处的固定墩及上部结构共同构成了一点固定式振动单元。所以对于固定墩及墩上的固定支座的地震响应将尤其要注意。本文利用延性设计思想对某连续梁桥进行了抗震设计,给出了非常清晰的延性设计流程。     

桥梁支座的设计和施工(续)

二、橡胶支座的设计和施工(一)橡胶支座的性能1.对竖直荷载的承压性能竖直荷载作用在橡胶板上时(如图18所示),板会出现压缩变形,并向自由侧面挤出,仅有橡胶板时,橡胶板与承压面之间的摩擦力不能抵抗挤出力,故呈膨出现象(图18.b)。     

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。     

沪昆高速北盘江大桥钢桥面板偏移病害数值模拟研究

针对G60沪昆高速(镇胜段)北盘江大桥建设项目,对大桥钢桥面偏移分别进行了支座仿真分析和全桥整体仿真分析,旨在针对桥面板支座具体病害分析其对桥面板温度变化下伸缩变形状态的影响,找出钢桥面板温度变化下伸缩变形中心偏离设计中心的原因,以便对桥面板病害进行处置和强化后期养护管理。仿真分析计算采用非线性仿真分析软件ABAQUS和桥梁专用分析软件MIDAS CIVIL为主进行,通用结构分析软件SAP2000V11.08进行建模校核计算。结果表明:支座硅脂流失、下钢板锈蚀等病害是引起桥面板温度伸缩变形中心偏离设计中心位置的重要原因。建议进行桥面板复位顶推施工前,先完成对重点病害支座的更换工作,尽量使得顶推前各桥面板支座均能满足良好滑动状态,同时建议在加固设计中,提高跨中固定支座的抗剪设计承载力等级,避免跨中固定支座的剪切破坏。     

交通荷载作用下浅埋地下结构隔振支座效应分析

随着城市地下空间的利用和开发,地面交通荷载引起地下浅埋结构振动,对地下结构中活动人群舒适度产生较大影响,使之日益成为土木工程界的热点问题。当前解决此类问题的主要措施是在地下结构顶部设置隔振橡胶支座。针对此类橡胶支座,根据橡胶支座实际构造建立振动力学模型,进而采用有限元计算的方法建立了振动力学模型和支座实体模型,对比分析交通荷载频率1~30 Hz范围内隔振支座的隔振效果。分析结果表明建立的振动力学模型与实体模型振动响应和隔振效果较为一致,隔振支座具有较好的隔振效果;在此基础上,利用振动力学模型,根据实际工程条件,建立某路基隔振支座群有限元分析模型,采用交通随机荷载作为输入荷载形式,提取路面顶层、支座顶部、支座底部竖向加速度时域响应曲线并对其进行时频变换分析,采用Z振级及其降幅系数分别作为地下结构舒适度和支座隔振效果评价指标对支座群排布水平净距进行优化分析,经过隔振支座群后,振动信号的Z振级大幅降低,降幅系数达到70%以上,远远低于规范规定下限值65 dB,且认为在此工程中1.5 m为合适的支座水平净距。     

多孔连续曲线梁桥偏位成因分析及同步纠偏技术

本文针对日益增多的桥梁偏位问题,以陕西省府谷孤山川11号桥的纠偏工程为例,利用有限元程序对弯梁桥的偏位原因、机理及纠偏方法进行了研究,并对依托工程偏位原因进行分析。分析得出:曲线梁桥在使用过程中,由于其周期性使用荷载的作用,会产生可累积的残余位移,造成桥梁较大的偏位。连续曲线梁桥在温度荷载、活荷载等荷载工况下都会不同程度发生横向位移,其中温度荷载对曲线梁桥横纵位移影响最大。固定支座位置是影响曲线梁桥上部结构横向位移重要因素,合理的布设固定支座可以有效降低温度荷载对曲线桥梁横向位移的影响。此外,本文还根据工程实例,介绍了弯箱梁桥梁体复位以及支座更换技术,该方法操作简单,施工安全性高,适合于梁体横向纠偏和支座更换工作。     

拉索减震支座在人行天桥中的应用

拉索减震支座是一种将普通支座和拉索联合使用的减震支座,通过支座滑动耗能,通过拉索限位,有着广阔的应用前景。以某人行天桥为背景,采用Midas Civil通用有限元分析软件建立三维有限元模型,对比分析了多种工况下地震响应,重点讨论了采用拉索减震支座后的减震效果,并研究了拉索减震支座自由程参数的合理选取问题。结果表明采用此支座能有效减小连续梁中固定墩地震相应;墩、梁相对位移也在支座正常工作范围内;适当增加支座的拉索自由程能提高支座的减震效果。     

板式橡胶支座连续梁桥横桥向抗震性能研究

板式橡胶支座在我国中小跨径梁桥中应用广泛,主梁通常直接放置在支座上,在地震作用下板式橡胶支座与梁底会发生滑动。基于某板式橡胶支座连续梁桥,采用非线性时程分析方法,探讨只考虑横向挡块的刚性约束作用、只考虑支座的水平剪切刚度及考虑支座与梁底的滑动效应三种模拟方法对结构横桥向抗震性能的影响。结果表明:考虑板式橡胶支座与梁底的滑动效应后,由于两者之间摩擦耗能及滑动后支座的隔震作用,桥墩的地震力有了明显减小,同时主梁位移与支座变形也得到了较好的控制,结构的减隔震效果最好,是一种合理地震模拟方法。同时,为了保证充分发挥板式橡胶支座滑动后的减隔震作用,横向挡块与主梁之间的间隙应预留出支座滑动的位移要求,该结论可供工程实践参考。     

顶推施工算法及临时墩支座标高调整优化

以连续梁受力与支座标高调整的关系为指导,对包含预拱度制作线形的钢箱梁顶推过程中可能出现的支座脱空问题进行研究.以主梁不动、改变临时墩支撑位置的方法模拟钢箱梁的顶推,程序自动判断支座顶与无应力状态下钢箱梁底板的距离,分别采用接触单元法和强制位移法模拟临时墩的支撑;比较而言,强制位移法计算速度快,为临时墩支座标高的优化所需要的大量计算提供了快速的算法.据此采用ANSYS程序的APDL语言,对某桥钢箱梁的顶推过程临时墩支座标高调整进行了模拟计算,得出"预拱度曲线上凸点经过处支座标高上调,反之下调"的基本优化原则,给出了支座标高优化调整方案.     

独柱墩梁桥抗倾覆承载力计算方法

为了明确独柱墩梁桥的破坏机理并提出有效的抗倾覆承载力计算方法,基于箱梁、支座和桥墩三者之间的相互作用关系,构造了抗倾覆承载力实用计算方法,并通过考虑几何非线性和接触非线性,建立了独柱墩梁桥抗倾覆计算的有限元模型。对上虞春晖大桥采用实用计算和建立有限元模型方法进行了对比研究,并与倒塌现场实际倾覆荷载进行了对比验证。研究结果表明:独柱墩梁桥抗倾覆力矩包括上部结构自重和端部支座反力对转动中心的力矩;采用实用计算方法和有限元模拟得到的倾覆极限荷载与春晖桥现场倒塌实测荷载均较为吻合,验证了实用计算方法和有限元模型的正确性;上部结构线重度对结构抗倾覆有显著影响。     

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.     

二十一、桥梁支座

1 桥梁支座的作用、分类与布置 桥梁支座的主要作用是将桥跨结构上的恒载与活载反力传递到桥梁的墩台上去,同时保证桥跨结构所要求的位移与转动,以便使结构的实际受力情况与计算的理论图式相符合。 下面介绍几种支座,如图1所示。 简支梁桥的支座由一个固定支座和一个活动支座组成。多扎连续梁桥则由一个固定支座和几个活动支座组成。固定支座可以使桥跨结构发生转动但不能移动。活动支座则保证桥跨结构在温度变化、混凝土胀缩和竖向荷载作用下能自由地活动。对于城市中常     

基于板式橡胶支座滑移破坏抗震理念研究

地震作用下的板式橡胶支座通常会发生滑动,通过滑动摩擦会耗散部分能力,支座的同时也相当于隔断了地震作用的传递路径,在一定程度上保护了下部结构。鉴于板式橡胶支座在中小跨径中的广泛使用,将通过有限元分析,分析支座的摩擦滑移特性对结构抗震性能的影响,为板式橡胶支座作为"保险丝"式单元的设计提供依据。     

独柱墩梁桥倾覆临界状态分析及规范法的适用性

为了对独柱墩梁桥的倾覆机理与安全性评价进行研究,以哈尔滨阳明滩大桥已发生倾覆事故的独柱墩梁桥为例,进行精细化三维有限元建模,将支座视为橡胶单元,并记入几何、材料双重非线性,在多种基准验算荷载作用下进行结构极限破坏状态的全过程分析;同时提出4个依次发生的临界倾覆状态,连续描述整个倾覆过程中不同阶段的受力临界行为,利用抗倾覆安全系数的概念针对不同临界状态定量确定独柱墩梁桥的抗倾覆性能,并结合实际倾覆事故进行合理性验证。将规范法、仿真分析的结果与实际情况进行了对比,研究结果表明：基于理想支承刚体转动的规范方法会明显高估其抗倾覆性能,运营阶段不仅应避免支座脱空现象,还应进一步控制上部结构梁体扭转角不超限;建议采用弹性体空间计算模型,计算支座恒载反力与活载最大竖向负反力的比值,作为针对第1临界倾覆状态（支座脱空）的抗倾覆安全系数;当55 t车辆或公路-I级作为验算荷载时,该系数应分别大于1.3或2.0,并计入橡胶支座与主梁底面之间的相互作用。     

连续梁桥HDR支座的优化配置及减隔震效果研究

结合超越概率水平为40%、10%、2%的地震波,以某连续梁桥为实例进行非线性动力时程分析。分析发现过渡墩处滑动支座在地震中将会产生过大位移,结构有发生落梁的危险;过渡墩处采用滑动支座会削弱过渡墩的地震分担比,使地震荷载在各墩之间分配不合理。通过调整过渡墩处的支座参数,将滑动支座更换为初始水平刚度较大的高阻尼橡胶支座后,支座的位移量得到了较好的控制,各墩的地震响应均较为接近,高阻尼橡胶支座能够在地震中发挥较好的减震耗能作用。     

曲线PC箱梁桥隔震体系的非线性分析

为了改善曲线PC箱梁桥的抗震性能,基于空间有限元法,采用非线性弹簧单元模拟铅芯橡胶支座,考虑了减隔震支座的非线性特性,以一座三跨曲线PC连续箱梁桥为例,分别对设置板式橡胶支座及铅芯橡胶支座的结构体系进行了非线性动力时程地震响应分析,并研究了铅芯橡胶支座在曲线梁桥中的减隔震效果.分析结果表明:铅芯橡胶支座具有很好的减隔震效果,能显著降低下部结构的地震响应值;多维地震荷载作用下,曲线箱梁桥的受力更为不利.