强震作用下LRB规则连续梁桥简化设计方法研究

基于等效线性方法及等效塑性铰理论,根据铅芯橡胶支座(LRB)规则连续梁桥的动力特性以及强震作用下隔震支座和桥墩非线性特征将规则连续梁桥结构简化为单自由度体系,并对于体系的等效刚度及等效阻尼比进行了估计.选取主梁位移及桥墩墩顶位移作为目标位移,利用修正的长周期高阻尼位移反应谱进行了基于位移的桥梁抗震设计.最后给出了设计实例,设计结果与采用SAP2000计算的弹塑性时程分析结果比较满足工程精度要求.适用于具有不同性能水平下的规则型LRB隔震桥梁的初步分析和设计,可以为强震作用下LRB隔震桥梁地震反应分析提供参考.     

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。     

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。     

基于高阻尼橡胶支座的混凝土连续梁桥减隔震性能

将一种新型的高阻尼橡胶减隔震支座应用在连续梁桥上,以桥墩及桩基抗弯能力和支座位移等性能指标为研究对象,基于数值模型,着重分析非规则混凝土连续梁桥纵桥向的减隔震性能。为使全桥结构的地震需求规则化、均匀化,根据数值分析结果,优化了非规则连续梁桥的减隔震支座设计参数和布置方案,采用连梁装置和纵向限位挡块解决隔震产生的大位移,并对桩基础的设计方案进行了探讨。连续梁桥的减隔震设计兼顾了抗震性能和经济性的总体需求。计算模型考虑了场地土体刚度、支座非线性以及限位挡块的碰撞等,分析结果表明高阻尼橡胶支座具有较好的减隔震性能。     

山区连续梁桥隔震设计研究中的隔震度因素探讨

针对山区桥梁的结构特点构造了7组代表性的连续梁桥作为研究对象,通过在桥墩上设置铅芯橡胶支座（LRB）进行隔震设计,采用结构抗震分析软件UC-win/FRAME（3D）建立了隔震桥梁和对应非隔震桥梁的动力分析模型,探讨了隔震度与桥墩刚度比（R1）、桥墩组合刚度比（R2）、支座总刚度和桥墩总刚度比（R3）及支座变形的关系。结果表明：在山区桥梁隔震设计中建议采用支座屈服后刚度对应的隔震度;隔震度与支座总刚度和桥墩总刚度的比值R3更为相关;为了提高隔震效果,建议隔震度控制在2.0左右。     

高性能板式减震橡胶支座性能研究

采用理论分析和试验验证相结合的方法,针对一座3联(12跨)不等墩高连续梁桥,对比了高性能板式减震橡胶支座隔震体系和传统板式橡胶支座隔震体系下桥梁结构的动力特性、墩底弯矩、支座位移、支座竖向承载性能和支座复位能力。相较于传统的板式橡胶支座,高性能板式减震橡胶支座隔震结构的自振周期稍有延长、墩底弯矩能需比更大、支座位移响应相差不大,高性能板式减震橡胶支座更能满足抗震需求。     

采用SMA智能橡胶支座的近断层大跨斜拉桥易损性分析

为提高大跨斜拉桥的抗震性能,提出了一种基于形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)的智能橡胶支座。以苏通长江大桥为研究对象,分别采用铅芯橡胶支座(LRB)和SMA-铅芯橡胶支座(SMA-LRB)对其进行抗震控制。基于PEER强震数据库选取了20条近断层地震动记录,采用增量动力分析(IDA)方法得到了该隔震斜拉桥的地震响应,基于可靠度概率方法建立了各构件及桥梁系统的易损性曲线,系统评估了采用传统支座及智能隔震支座的大跨斜拉桥体系及各构件的易损性。研究结果表明:斜拉桥体系的损伤概率高于单一构件的损伤概率;近断层地震动作用下,在斜拉桥体系发生中等、严重和完全损伤状态时,隔震支座的损伤概率均为各构件中最高,主塔损伤概率较低,仅出现轻微损伤;相较于LRB,安装SMA-LRB可明显降低斜拉桥体系的损伤概率;在强震作用下,主塔、桥墩及斜拉索发生完全破坏的概率小;安装LRB和SMA-LRB后斜拉桥体系发生完全破坏的损伤概率分别为0.07和0.009,表明该体系具有较强的抗震能力。     

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.     

多跨连续梁桥横向减隔震分析

一阶横弯多跨连续梁桥,当地震作用时,仅依靠增大横桥向刚度的方法来减小连续梁的横桥向位移,会带来很大的墩底反力和弯矩。墩底弯矩过大又会引起桥墩压溃和主梁横向位移过大。文章针对工程中最常见的一种减隔震装置一铅芯橡胶支座,以某9m×40m大跨连续梁桥为模型,以墩底内力和主梁横向位移作为研究对象,利用非线性时程分析方法,采用普通橡胶支座的方案和采用橡胶支座的9个方案在三条人工波的最大地震响应进行比较分析,研究了铅芯橡胶支座不同的布置方式,及其设计参数的选取对多跨连续桥梁横向减隔震性能的影响。并得出了以下结论:铅芯橡胶支座的个数和布置方案对桥梁结构在地震作用下的减隔震效果影响很大;合适的布置铅芯橡胶支座等减隔震装置可以有效的减少地震作用下桥梁结构的地震响应,可以显著提升结构的抗震能力;铅芯支座的硬化比对横向位移影响不大,对横向内力的影响稍大。     

地震作用下LRB隔震桥梁碰撞临界间隙分析

采用LRB隔震支座增大了梁体在地震作用下碰撞的可能性,确定隔震梁桥邻跨间避免地震碰撞的最小间隙对于桥梁减隔震措施的设计有着显著意义.以隔震连续梁桥梁端相对位移为研究对象,通过桥梁结构拆分,运用振型分解法推导梁体在地震作用下相对位移的最大值反应谱计算方法.采用等效双线性铅销橡胶支座模型,通过迭代计算梁端相对位移并分析SRSS和CQC振型组合法适用性.采用非线性时程分析法计算连续梁的相对位移,验证了反应谱方法预测梁端地震临界间隙的可行性.结果表明:地震作用下梁端相对位移与相邻结构的周期和阻尼比有关,梁端采用CQC组合的反应谱方法能较好预测梁体在地震作用下梁体避免碰撞的临界间隙.提出了基于反应谱方法隔震桥梁间隙设计方法,可供设计人员参考.     

双层连续梁桥等效线性化方法隔震分析

为了在现行桥梁设计软件上进行连续梁桥的隔震分析,模拟铅芯橡胶隔震支座在地震、温度荷载作用下的非线性,研究了采用等效线性化方法进行桥梁隔震分析的步骤与精度。假设支座初始刚度,加载计算支座的相对位移,并得到支座水平刚度,经过反复迭代得到铅芯橡胶隔震支座的等效刚度。在此基础上将体系简化成线性系统按弹性方法进行计算,以安装了铅芯橡胶隔震支座的双层连续梁桥为例,分别计算等效模型和非线性模型在水平地震、均匀升温、横向风荷载和制动力作用下的响应,并讨论了等效线性化方法计算时的相关问题。与非线性分析结果比较,等效线性化法可以模拟水平地震和温度荷载作用下支座的非线性,结果满足桥梁工程的精度要求。隔震支座在横向风荷载和制动力荷载作用下一般不会屈服,使用第一刚度计算即可。     

隔震桥梁动力特性分析

考虑铅芯橡胶支座和桥梁结构的非线性特性，反支座和桥梁当作一个整体考虑，建立连续梁桥隔震体系全桥模型。通过大量的时程分析，对隔震桥梁的动力特性进行了系统的研究。     

可调高与减隔震支座在工程中的应用研究

支点高度测量误差、施工过程中出现"三条腿"现象以及软土地基不均匀沉降等原因,均会影响桥梁的线形平顺,且对桥梁整体的受力情况也会有一定程度的影响,通过布设高度可调支座可解决此类问题。该文简要介绍了现行国内外常用的调高支座方案。桥梁支座作为桥梁抗震的薄弱环节,当整体结构经受地震作用时,一旦上部结构传递的惯性力超过支座的强度,震害极为普遍,通过布设减隔震装置可以缓解地震对桥梁结构带来的危害。该文主要参考桥梁结构抗震相关内容,简要介绍铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座和摩擦摆式隔震支座3种减隔震支座的结构类型及特点,开展了一种兼具可调高与减隔震性能新型支座的研究,设计了一种调高多级消能盆式橡胶支座。     

双曲面球型减隔震支座在连续梁桥的应用研究

作为我国研发的一种新型减隔震装置,双曲面球型减隔震支座具有构造简单、承载力大、耐久性好和可以提供可靠的自恢复能力等优点。对采用该新型减隔震支座的一大跨径连续梁桥的抗震性能进行深入分析与研究。结果表明:该新型支座具有十分稳定和高效的减隔震效果,为桥梁设计人员提供丰富的减隔震参数选择空间,非常适用于高烈度区大跨径连续梁桥的减隔震设计。     

方形铅芯橡胶支座力学性能试验研究及隔震桥梁地震响应分析

为开发出能更好适用于桥梁隔震的支座,对方形铅芯橡胶支座进行了力学性能试验,并与铅芯橡胶支座力学参数理论公式计算的结果进行了对比,吻合较好,从而为方形铅芯橡胶支座的设计提供依据。在此基础上以某一四跨连续梁桥为例计算其地震响应,分析了方形铅芯橡胶支座的隔震效果。研究表明,方形铅芯橡胶支座性能稳定、力学性能良好、安装方便、隔震效果好,是一种理想的桥梁隔震装置。     

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。     

高阻尼隔震橡胶支座性能试验研究

为了研究高阻尼隔震橡胶支座的水平力学性能相关性,通过反复加载试验的方法,进行了剪应变相关性、压应力相关性、温度相关性、反复加载次数相关性试验,并对各因素对水平等效刚度、等效阻尼比的影响进行分析。结果表明,水平等效刚度、等效阻尼比随剪应变、温度、反复加载次数的增加呈下降趋势,且50次循环加载导致的橡胶温度升高影响不能忽略不计;等效阻尼比随压应力的增加呈上升趋势;压应力对水平等效刚度影响不大。     

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。     

大跨连续刚构桥箱梁抗震分析与减震措施研究

高烈度地震区大跨连续刚构桥箱梁在地震作用下会发生弯曲变形,产生较大弯矩和剪力,对箱梁抗裂及承载能力产生不利影响。为减小连续刚构桥箱梁在地震作用下的内力,以(90+190+228+123+60)m刚构+连续梁协作体系桥为例,采用有限元软件Midas Civil建模,对主墩墩型和支座类型的影响进行抗震分析并提出减震措施。研究结果表明:①主墩采用双薄壁墩比独柱式空心薄壁墩对箱梁抗震有利;②在辅助墩、交界墩或桥台处设置高阻尼隔震橡胶支座,可以减小箱梁和主墩受力;③在主桥梁端纵桥向设置粘滞阻尼器可以显著降低箱梁和主墩的弯矩;④组合使用高阻尼隔震橡胶支座+粘滞阻尼器减震措施,可以在不中断交通的情况下显著提升连续刚构桥的抗震性能。     

珠海机场高速公路鸡啼门大桥抗震性能研究

根据《公路桥梁抗震设计细则》分级设防两次设计的抗震设计理念,对珠海机场高速公路上的鸡啼门大桥进行了减隔震性能研究。对采用板式橡胶支座和高阻尼橡胶支座的结构抗震性能进行了对比研究,结果表明在E2地震作用下板式橡胶支座的变位、桥墩的墩底弯矩都接近甚至超过了极限要求,而高阻尼橡胶支座处于正常的工作范围,桥墩基本保持弹性。因此推荐采用高阻尼橡胶支座方案,使该桥满足桥梁抗震设计细则规定的两阶段抗震设防标准。