球型支座与上下部结构之间特性研究

采用轴对称有限元模型,加入桥跨及混凝土墩台结构,对10 MN球型支座进行了非线性接触有限元分析,确定了桥跨结构梁体合理厚度模型.研究了支座与混凝土墩台之间摩擦系教对支座的性能影响,建议摩擦系数取值为0.4左右;对比研究试验工况与实际工况下支座应力与变形情况,两者之间有一定差距,对试验数据要正确合理地采用.     

桥梁大阻尼双曲面球型减隔震支座设计研究

以满足高烈度地震区大跨度连续梁桥抗震设计为目的,综合考虑桥梁支座地震位移、减隔震效果和支座抬高量等因素,设计将三摩擦副双曲面球型减隔震支座与黏滞阻尼器组合,形成大阻尼双曲面球型减隔震支座,以期达到两种产品结构集成和功能集成的效果。通过建立有限元计算模型,对双曲面球型减隔震支座和大阻尼双曲面球型减隔震支座的使用情况进行对比分析,并进行大阻尼双曲面球型减隔震支座试验,结果均表明大阻尼双曲面球型减隔震支座具有更好的减震性能。     

耐磨板整板与分体式设计对高速铁路桥梁球型支座性能影响的试验研究

铁路桥梁球形支座的耐磨板主要有两种设计方式,一种是整体式,一种是分体式。研究两种不同的耐磨板设计对支座性能的影响,对于球型支座的应用具有重要意义。基于大量的球型支座力学性能试验,对多项力学性能的试验结果进行了对比、分析与总结。研究表明,采用整体式耐磨板的球型支座,在性能上优于采用分片式的球型支座。     

球形支座低温试验方法设计及试验结果分析

球型支座低温性能是高寒地区桥梁结构安全性判定中重要的参数。传统的常温试验方法无法测试出球型支座的低温力学性能,因此设计球型支座低温试验方法并对其低温性能进行研究非常有必要。详细阐述球型支座在-50℃低温条件下的抗冷冻性能、竖向承载性能、摩擦系数、水平承载力及转动性能的试验装置和试验方法、试验结果。通过对低温试验结果与常温23℃试验数据进行分析比对表明,随着温度降低,球型支座摩擦系数和转动力矩变大,其他性能受低温影响不明显,这对球型支座的研发和试验有一定的指导作用。     

双曲面球型减隔震支座在刚构连续梁桥中的应用

结合处于高烈度地震地区的某(48+4×80+48)m刚构连续梁桥的工程实例,分析表明对高烈度区的长联多跨刚构连续梁桥进行常规抗震设计往往无法达到抗震设防目标。应用双曲面球型减隔震支座进行减震设计,可以有效地降低抗震设计控制截面的内力,使结构设计更容易满足抗震规范的要求。同时分析了双曲面球型减隔震支座的两个主要参数摩擦系数和球心距对刚构墩减震效果的影响。对于同一个球心距,刚构墩墩底的顺桥向弯矩响应、墩顶的顺桥向位移响应随摩擦因数的增大而减小,横桥向弯矩响应、横桥向位移响应随摩擦因数的增大而增大;对于同一个摩擦因数,随着球心距的增加,刚构墩墩底的顺桥向、横桥向弯矩响应以及墩顶的横桥向位移响应均呈现减小趋势,而刚构墩墩顶的顺桥向位移响应呈现先减小后增大的趋势。     

八度地震区铁路大跨度连续梁桥减隔震设计

长联大跨连续梁质量较大,采用延性抗震设计方法难以满足桥梁抗震的需求.以宿淮(宿州—淮安)铁路跨徐洪河主桥大跨度连续梁为例,采用双曲面球型减隔震支座和黏滞阻尼器并联的减隔震体系进行抗震设计,通过对比分析减隔震方案与传统抗震方案的地震动响应,选定双曲面球型减隔震支座的球面曲率半径、摩擦因数、水平极限荷载、位移,以及黏滞阻尼...     

球型支座结构及性能研究

采用与支座实际工作状态相符的非线性接触有限元分析方法,对常规球型支座进行研究,得到支座各部件变形及应力分布规律。研究了四氟板面积变化对支座各部件受载情况影响,结果显示,在一定范围内,当四氟板面半径增大,支座各部件最大复合应力减小。分析了墩台混凝土的弹性模量对支座性能影响,随着混凝土弹性模量增大,支座各部件最大复合应力减小。为球型支座、墩台设计提供参考依据。     

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。     

基于摩擦摆支座的高速铁路 连续梁桥减隔震研究

为改善铁路桥梁的横向抗震性能,以高速铁路三跨连续梁桥为例,采用ANSYS软件,建立横向碰撞有限元模型,开展摩擦摆支座的减隔震研究。模型中考虑轨道系统(CRTSⅡ型)约束作用、支座非线性、墩柱弹塑性及桥梁两侧简支梁和路基段的影响。采用非线性地震反应时程分析方法,分析轨道系统约束作用对桥梁结构横向地震响应的影响,探讨挡块-垫石间距及摩擦因数和球面半径对摩擦摆支座隔震性能的影响,并比较2种隔震方案的减震效果。研究结果表明:轨道系统约束作用会改变桥梁结构的动力特性与地震响应,放大墩底剪力横向分配的不均匀性;适当增大挡块-垫石设计间距,可确保摩擦摆支座充分发挥隔震性能;结构横向地震响应对摩擦摆支座摩擦因数的变化较其球面半径变化敏感,且摩擦因数取用0.03～0.04较为合理。     

高铁桥梁典型减隔震装置及其减隔震效能研究

论述了高铁桥梁进行减隔震设计的原理和必要性,介绍了国内外桥梁进行减隔震设计的标准规范和最常采用的装置以及国内在常用减隔震装置上取得的进展。对常见高铁简支梁桥缩尺模型,针对性地设计制造了摩擦摆支座和粘滞阻尼器,进行了中、低墩的振动台试验,试验数据表明其相对普通球型支座都具有良好的减隔震效能,摩擦摆支座尤其适合低矮墩结构,粘滞阻尼器尤其适用于高柔墩结构。文中还指出了摩擦摆支座剪力销结构的设计要点以及粘滞阻尼器设计中的注意事项。     

高烈度地震区曲线连续梁桥的减隔震方案研究

结合高烈度区铁路曲线连续梁桥的工程实例,通过引入减震率对铅芯隔震橡胶支座、双曲面球型减隔震支座以及双曲面球型减隔震支座+黏滞阻尼器3种减隔震方案进行对比分析。结果表明:在多维地震动作用下,3种减隔震方案均具有良好的减震效果,采用双曲面球型减隔震支座+黏滞阻尼器的方案既可有效发挥双曲面球型支座摆动摩擦耗能,又可通过黏滞阻尼器限制最大位移,从而减少了双向耦合作用,延长了结构周期。同时,该方案可有效减少固定墩的最大地震响应,将地震荷载均匀分配至各墩,并充分发挥双曲面球型隔震支座的自复位功能,对震后的修复十分有利,是最优方案。     

基于双曲面球型减隔震支座的铁路简支梁桥桥墩地震损伤分析

由于双曲面球型减隔震支座作为一种新型支座在铁路桥梁中应用较少,采用ABAQUS软件建立8m及25m墩高的铁路简支梁桥有限元模型,研究双曲面球型减隔震支座减少桥墩地震损伤的效果,并对数值仿真结果进行振动台试验验证。研究结果表明:双曲面球型减隔震支座减少铁路简支梁桥桥墩地震损伤的能力远大于普通球型支座,且在大多数情况下能有效防止桥墩进入屈服状态;采用双曲面球型减隔震支座时,8 m墩的地震损伤减少的效果明显好于25 m墩,且25 m墩在高烈度地震作用下屈服的可能性较高。     

耐磨板对球型支座受力性能的影响

为了研究耐磨板对球型支座受力性能的影响,分别建立了无耐磨板、采用PTFE(聚四氟乙烯)及采用UHMWPE(超高分子量聚乙烯)作为耐磨板的球型支座有限元计算模型,并针对各种使用工况进行分析计算和比较。结果表明:使用UHMWPE耐磨板在改善球型支座的受力方面与使用PTFE耐磨板作用相似,均消除了支座接触部位之间的应力集中,使支座受力更均匀,而且由于UHMWPE耐磨板在密度、耐磨和承载能力等方面的优良特性,特别值得在桥梁支座领域进行大规模的推广和应用。     

基于ABAQUS非线性接触分析的球型支座转动性能及结构分析

采用大位移非线性接触有限元分析方法,对常用规格球型支座的转动性能及结构进行分析,并与常规力学模型分析结果进行比较,验证了球型支座转动力矩与正压力、摩擦系数、球面半径和转角的关系,说明转动力矩与转角大小几乎无关,但不同转角下支座各部件应力相对于无转动时有较大增加,最大可增加30％,设计时必须考虑,以保证球型支座的安全使用.根据实际情况合理地增大球面四氟板厚度和球面曲率半径可以有效改善球型支座的性能.     

一种新型单向滑动球型支座性能与试验研究

研究了一种新型单向滑动球型支座。在结构形式上滑动套环结构将支座的滑动面和转动面分离,支座受力更简明;倒置安装支座,将支座水平滑动面设置在支座下方,能更精确地模拟简支效果。对其进行多项性能测试,性能优于GB17955中的相关要求,验证了该球型支座的设计合理性。建立了球型支座的简化工程力学模型,并结合工程算例,使用有限元方法分别分析了两种球型支座模型的使用效果,将结果与简支梁的理论解对比,分析表明使用该球型支座能更好地使桥梁支反力趋向理论值。     

摩擦摆隔震支座阻尼特性研究

采用有限元软件ABAQUS建立摩擦摆隔震支座(FPB)的实体模型,研究了在拟静态加载条件下,摩擦摆支座的几何参数对其刚度和耗能情况的影响规律。在使用等效线性化方法时,由于摩擦摆支座的位移情况受输入烈度和自身参数影响较大,故计算等效线性化参数时,选取合适的位移值对得到准确的结果十分重要。通过对比非线性时程分析与等效线性化的计算结果,分析各参数支座在不同激励下的响应,得出等效阻尼比超过30%的支座不宜进行等效线性化。     

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。     

成昆铁路矮塔斜拉桥减隔震体系研究

成昆铁路金沙江大桥位于高烈度地震区，为跨度超过200 m的预应力混凝土矮塔斜拉桥，其减隔震体系关系到铁路运行的安全稳定性。为优化金沙江大桥的减隔震体系，利用MIDAS Civil软件对其支座结构进行有限元建模和计算，分析双曲面球形减隔震支座和三摩擦副双曲面球型减隔震支座及剪力榫结构的动力时程结果。研究结果表明：在罕遇地震下，双曲面球形减震支座结构能够有效减少主塔的墩底剪力和墩底弯矩，其位移大于400 mm,而桥梁纵向伸缩缝尺寸为300 mm,因此支座不满足桥梁纵向位移要求；三摩擦副双曲面球型减隔震支座墩底弯矩增大，墩顶位移和墩底剪力显著减小，墩顶位移为236 mm,小于纵向伸缩缝尺寸，桥墩间的内力相近，减小梁端伸缩量，有利于全桥的内力分布、梁端伸缩装置的设置及列车的平稳运行。     

抗拉拔球型支座结构与性能研究

研究了一种适用于高烈度地震区和飓风较多区域的新型抗拉拔球型支座.抗拉拔球型支座在常规球型支座结构形式上增加了抗拉拔结构,可承受竖向拉拔力.通过建立抗拉拔球型支座模型,并结合实际工况,应用力学校核和有限元方法分析了抗拉拔结构的使用效果.计算结果表明,在不利工况下,抗拉拔球形支座的承载力、抗拉拔性能、位移和转角均可满足设计要求,表明该抗拉拔球型支座能很好地满足实际需求.     

铁路桥梁球型支座

桥梁支座是连接桥梁上部结构与下部结构的"关节"部件,是桥梁结构的重要组成部分,其性能优劣直接影响整座桥梁甚至整条线路的运营状态及使用寿命。对球型支座的结构设计、经济技术指标、材料选择、生产加工控制及检测试验等内容进行介绍,为球型支座在铁路桥梁上的进一步应用提供参考。