铁路简支梁桥中减震榫的设计及其减震性能研究

针对高速铁路桥梁整体刚度大导致地震反应相应较大的问题,提出一种适用于高速铁路桥梁的软钢阻尼器——减震榫,并与滑动支座共同作用,组成一种新的减震支座系统。采用双线性滞回恢复力模型描述减震榫的滞回耗能特性,以某四跨高速铁路简支梁桥为例,分析减震榫-滑动支座系统的减震性能及墩高对减震效果的影响。分析结果表明:采用减震榫-滑动支座体系,墩底剪力、墩底弯矩及墩顶位移均大幅减小,减震效果十分明显;合理地设置减震榫的参数,可实现支座系统的多级抗震性能指标;墩高对减震榫的减震效果影响较大,针对不同的桥梁结构,减震榫设置应单独进行参数分析以达到最优的减震效果。     

减震榫-活动支座应用于高铁桥梁的减震性能研究

为研究分离式减震榫-活动支座应用于高速铁路桥梁的减震效果,结合该类桥梁的特点给出分离式减震榫-活动支座的设计原则以及力学模型,在此基础上以一座五跨32m的高速铁路预应力混凝土简支梁桥为背景进行分析。采用有限元软件ANSYS建立全桥空间模型,考虑活动支座摩擦系数、地震强度以及车速的影响,分析应用分离式减震榫的桥梁的动力响应,并与普通支座桥梁进行对比。结果表明:将分离式减震榫应用于高速铁路简支梁桥具有较好的减震效果;活动支座摩擦系数对应用减震榫-活动支座的桥梁的墩底弯矩及墩顶位移的影响不大,对梁体位移影响较大;随着地震强度的增加,减震榫-活动支座的位移相应增加,减震榫减震效果越好;随着列车速度的增加,应用减震榫-活动支座的桥梁的梁体横向位移减小,减震榫对墩底弯矩的减震效果十分稳定。     

基于ANSYS-UM联合仿真的减振支座减隔振性能研究

列车通过桥梁时产生巨大的振动,车致桥梁振动通过支座传递至桥墩,再通过桥墩传递至地基及周围环境引发环境的振动污染。采用ANSYS和UM软件建立车线桥耦合振动大系统进行车桥耦合联合仿真,计算得到与支座连接处的梁底和桥墩在分别使用普通球型支座和新型减振球型支座时的动力响应数据。结果一致表明:采用减振球型支座时桥梁上部车致振动传递至桥墩时起到明显的隔振效果;     

不封闭交通情况下桥梁同步顶升研究

采用常规顶升工艺更换桥梁支座需在交通封闭或临时限载的情况下进行,但随着社会发展,交通压力越来越大,许多城市快速路不允许通过交通封闭或限流来更换桥梁支座.针对该难点,研发出一种开放交通条件下计算机智能控制同步顶升更换支座系统.该系统不仅解决了不封闭交通施工的难题,也缓解了传统施工方式与低社会影响之间的矛盾.     

新型竖向位移测量系统的研究及应用

针对现有桥梁挠度及结构基础沉降测量方法的不足.尤其是高速铁路桥梁基础沉降实时监测手段的欠缺,提出了一种结合液～气耦合压差挠度仪、RS-485总线及GPRS无线传输技术的封闭式/半封闭式结构竖向位移测量方法并进行了系统研发.该系统已成功应用于武汉天兴洲长江大桥、重庆朝天门长江大桥等数十座桥梁的挠度及某高速铁路桥梁基础沉降...     

上跨京沪高铁钢桁梁桥耐久性及安全防护设计

廊坊市交通中心工程上跨京沪高铁段采用跨度布置为(118+268+118) m的上加劲连续钢桁梁桥。为保证桥梁结构的使用寿命，对该桥耐久性及安全防护进行设计。采用梁端压重、固定支座体系、优化局部构造细节、超高性能混凝土复合桥面铺装体系等多项结构设计措施保证桥梁结构自身的耐久性；采用长效涂装体系结构防腐措施保证钢结构外部防腐的耐久性。采用可视化检查小车、养护维修小车及健康监测系统等结构外在养护设备，保证结构运营期间及时得到检修与管理，耐久性得以维护。针对上跨既有高速铁路桥梁安全防护的特殊要求，采用桥面安全防护、新型防脱落高强度环槽铆钉及多功能防落梁措施，满足了施工及运营情况下桥梁安全防护要求，防护效果较好。     

高速铁路曲线梁桥的合理结构形式初探

对于高速铁路上桥梁的合理结构形式,已有不少学者做了大量科研和计算等实际工作,得到了许多有价值的结论.但是他们的研究均是针对直线梁进行的,而对曲线梁桥的合理结构形式的研究较少.介绍高速铁路曲线梁桥合理结构形式的一些研究工作和相关结论,主要包括支座布置形式和约束方式的影响.     

杠杆法适用范围研究

在支点截面的荷载横向分布计算中,一般采用杠杆法.通过大量分析计算发现,该法在实际应用中具有一定的局限性,杠杆法仅适用于采用刚性支座的桥梁.对于采用橡胶支座的桥梁,其支座反力的分布不再符合杠杆法的规律,差别很大.这种桥梁的支点反力计算不宜采用杠杆法.     

公路桥梁支座更换施工技术

支座破坏是一种常见的桥梁病害.文中根据桥梁支座更换与维护方面的工程经验,提出了在保证交通的条件下进行桥梁支座更换的施工方法及安全保障措施.     

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。     

一种新型易更换桥梁支座系统

目前桥梁支座更换时需对桥梁梁体顶升起一定高度,而此时梁体发生了强制位移,会造成结构损伤。且需大型同步顶升设备,顶升技术要求较高,造成桥梁支座更换费用居高不下。为解决以上问题,为桥梁工程提供了一种新型桥梁支座系统,介绍了该系统的更换流程。该新型支座系统总高度可以调整,从而可减小支座更换对桥梁结构的损伤,同时显著降低支座更换技术难度和工程费用。     

中小跨径板式橡胶支座梁桥新型隔震系统

为了解决中国采用板式橡胶支座中小跨径桥梁梁体移位震害严重的问题,在分析汶川地震中这类桥梁横桥向震害现象及破坏过程的基础上,总结板式橡胶支座摩擦试验及X形板弹塑性挡块拟静力试验成果,提出了中小跨径板式橡胶支座梁桥横桥向新型隔震系统。该隔震系统由板式橡胶支座和X形板弹塑性挡块组成,强震作用下通过板式橡胶支座滑动效应和X形板弹塑性挡块屈服减小地震能量输入,同时利用X形板弹塑性挡块传力可靠、滞回耗能能力稳定等特点,控制墩梁相对位移。选择一典型板式橡胶支座简支梁桥为研究原型,对采用新型隔震系统的简支梁桥抗震性能进行了振动台试验验证。结果表明:地震过程中新型隔震系统可大量耗散地震能量,有效控制墩梁相对位移,同时控制传递至下部结构的地震力,确保桥墩及基础免受严重损伤。     

桥梁板式橡胶支座酸腐蚀寿命时变可靠性研究

桥梁板式橡胶支座容易受到酸雨的影响,为了研究板式橡胶支座经过酸腐蚀后的力学性能情况,采用3.0％的硫酸溶液对公路桥梁橡胶支座分别进行20 d、40 d、60 d和80 d的酸腐蚀处理,并进行轴心受压试验研究.结合橡胶支座酸腐蚀损伤失效过程,建立了桥梁板式橡胶支座的酸腐蚀损伤时变可靠度计算模型.结果表明,随着时间的推移,桥梁板式橡胶支座的酸腐蚀损伤时变可靠指标逐渐变小,变化趋势呈抛物线型.通过模型可预测桥梁板式橡胶支座的酸腐蚀寿命,为板式橡胶支座的酸腐蚀损伤计算提供依据,为维护部门提供决策依据,降低失效风险.     

基于不中断交通的高铁桥梁大吨位支座更换关键技术

针对沪宁城际铁路娄蕴特大桥支座更换项目,如何保证高铁桥梁在不中断交通条件下进行支座更换并安全运营的难题,通过科学选择施工方法,采用楔形临时支座及计算机控制分泵组多点位移同步顶升系统等关键技术,对楔形临时支座进行设计及承载力试验并成功应用,为今后类似工程实施提供借鉴。     

自调坡均压支座垫板系统结构性能分析

自调坡均压支座垫板系统是在运营桥梁支座出现老化开裂、脱空、偏位等病害时,传统支座结构不能解决下而开发的全新支座结构系统。从自调坡、双曲面球型铰、曲面半径、垫板承载能力、曲面粗糙度和抗震性等方面详细分析了该系统的性能。结果表明,该系统调坡范围0～±8%,具有简化桥梁设计、降低桥梁养护成本、抗震等特点,能从根本上解决支座脱空、偏位等病害,显著提升桥梁支座的使用寿命。     

基于车激响应的桥梁支座脱空病害识别方法研究

为快速、准确地评估铁路简支梁桥的支座健康状态,分析各影响因素对识别结果的影响,以刚体动力学和结构有限元法为基础建立了车桥耦合动力分析模型,提出了一种以频谱相似性指标构建目标函数、以模型修正方法为主要技术手段的桥梁支座脱空病害识别方法,并在此基础上以某高速铁路32m简支梁桥为工程背景,采用数值模拟和现场试验的方式对所提方法进行了验证。结果表明:该方法可实现支座脱空病害的定位和定量识别,且计算效率和精度均较高,虚假损伤很小;列车行车速度、轨道不平顺谱及列车编组等因素对支座脱空病害识别结果影响较小;现场试验的加速度频谱分析实测值与理论值在低频段吻合良好,各支座识别结果均大于支座刚度限值,支座未发生脱空病害,与支座实际状态一致。     

我国首座采用铅芯橡胶隔震支座的公路桥梁——石津渠中桥

介绍了我国首座采用铅芯叠层橡胶支座的公路桥梁的设计特点.采用隔震技术后隔震效果比较显著;采用铅芯叠层橡胶支座,既增加了桥梁的耗能能力,又成了大震时的限位装置;延长的锚栓筋成为超大震时的二道防线.     

ε型钢阻尼减震支座在连续箱梁桥中的减隔震应用效果分析

以陕西省某(20+33+20)m连续梁桥为工程背景建立有限元模型,分别对采用普通橡胶支座及ε型钢阻尼减震支座方案的桥梁内力、位移响应进行了计算和分析,计算结果表明:ε型钢阻尼减震支座的滞回曲线饱满,具有良好耗能减震作用,采用ε型钢阻尼减震支座可有效地减小桥梁各墩柱地震力,同时桥梁梁端位移也大大减小。     

独柱墩桥梁抗倾覆稳定性分析

以某高速公路立交四跨一联独柱曲线连续箱梁桥为背景,基于《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)对桥梁抗倾覆的相关规定进行研究.利用Midas Civil建立桥梁有限元模型,分析该桥的抗倾覆稳定性,并研究了联端支座间距、中支座外偏心距及温度效应对独柱墩桥梁倾覆稳定性的影响.结果表明,增大联端支座间距、设置合理中支座外偏心距可有效提升桥梁抗倾覆能力;温度效应在独柱墩梁桥抗倾覆设计验算中不可忽视.     

基于支座摩擦的桥梁结构地震反应研究

针对桥梁支座结构的非线性特征,通过建立不同的桥梁结构模型,分析了桥梁墩径、支座摩擦系数、初始刚度下支座摩擦对桥梁结构地震反应的影响作用。研究结果表明:大部分情况下,活动支座的摩擦力能够有效降低固定支座的地震反应,有利于提高桥梁的抗震能力;对于墩径较小的桥梁结构,则应考虑桥梁支座摩擦对地震的反应;对于固定式支座桥梁,采用较大初始刚度的活动支座结构,能有效提高结构的减震率的同时量体位移较小,对于抗震性支座桥梁,当活动支座初始刚度保持在4×10~4~8×10~4kN/m能获得较好的减震效果。