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.     

大跨钢桁梁桥拓宽改建工程抗震设计研究

为使拓宽改建后的钢桁梁桥结构体系满足现行的桥梁抗震规范要求,以拓宽改建后的松浦大桥主桥为例进行抗震设计研究。该桥主桥为两联(96+112)m连续钢桁梁桥,在拓宽改建后,上部结构自重明显增加,但下部基础因条件受限无法加固,考虑到该桥缺少必要的延性构件和震后的易修复性,宜采用减隔震设计。设计摩擦摆式减隔震支座和拉索减震支座2种减隔震方案,采用SAP 2000软件建立主桥有限元动力分析模型,研究2种方案的关键设计参数,并综合对比2种方案的减隔震效果。结果表明:摩擦摆式减隔震支座的减隔震效果较好、结构位移较小,但其受力复杂、安装制作繁琐且造价昂贵;拉索减震支座利用自由行程耗散能量,结构位移相对较大,但其受力简单、制作安装方便且易于更换,经济性能好。     

大跨度连续钢桁梁桥摩擦摆支座减隔震设计分析

为改善大跨度连续钢桁梁桥的抗震性能,以(102+4×168+102)m的济南长清黄河大桥主桥为背景,结合其结构特点采用摩擦摆支座对该桥进行全桥隔震及连续墩隔震方案设计。采用通用有限元程序SAP2000建立该桥空间有限元模型,以3条人工地震波作为激励,采用非线性时程分析方法对未隔震及应用摩擦摆支座隔震后的桥梁结构响应进行对比,结果表明:全桥隔震、连续墩隔震2种方案中摩擦摆支座均能起到良好的减隔震效果且满足设计要求。与全桥隔震方案相比,连续墩隔震方案中墩底弯矩和支座水平位移略大,但经济性更好,故综合考虑减隔震效果、经济性、支座尺寸等因素,推荐采用等效滑动半径为4m的摩擦摆支座连续墩隔震方案对该桥进行减隔震设计。     

基于摩擦摆支座的连续梁桥减隔震设计方法

依托新津河大桥抗震设计工程实例,详细阐述了减震和隔震的设计过程。在设计过程中,先后提出了盆式支座+摩擦摆支座方案和盆式支座+摩擦摆支座+黏滞阻尼方案,并用Midas Civil分别对两种方案进行了非线性时程分析。结果表明,对于中小跨度多跨连续梁桥,采用摩擦摆减隔震可以有效降低下部结构的地震内力响应,使得桥梁的主要构件在大震作用下仍保持弹性,但支座位移较大。文中随后在减隔震设计中增加了黏滞阻尼器,并选择了恰当的设计参数,计算结果表明,使用黏滞阻尼器支座后位移响应降低明显。综合计算结果表明,摩擦摆支座配合使用黏滞阻尼器,能够达到较为理想的减震、隔震效果。     

大跨连续梁桥不同支座体系地震响应对比及参数研究

为解决大跨连续梁桥在不同支座体系下的地震响应及阻尼器参数对主梁位移的影响,以某座大跨(70+110+70)m连续梁桥为例,分别采用盆式支座、摩擦摆减隔震支座和摩擦摆减隔震支座+阻尼器支座体系,通过有限元软件Sap2000模拟分析桥梁在地震作用下的特性。结果表明:1)在地震作用下,采用摩擦摆减隔震支座体系能有效降低桥墩的地震响应;2)在摩擦摆减隔震支座增设阻尼器可减小主梁位移,但桥墩内力随之增大;3)阻尼器的参数应依桥梁的特性合理选用。     

基于拉索减震支座的高墩桥梁抗震设计策略

近年来,随着我国桥梁工程的高速发展,桥梁交通网络不断完善,更多的高墩桥梁被应用于实际工程中。以某实际工程中的高墩桥梁为例,提出了基于拉索减震支座的抗震设计策略,对比研究了常规体系、采用摩擦摆支座的减隔震设计方案,分析了不同方案在E2水平地震作用下的桥梁结构响应。分析结果表明：高墩桥梁中采用拉索减震支座、摩擦摆支座都能有效地降低结构地震内力响应。摩擦摆支座与常规体系都可能导致较大的墩梁相对位移;拉索减震支座可有效控制墩梁相对位移,有利于防止落梁灾害的发生,是一种合理有效的抗震设防策略。研究内容可为高墩桥梁抗震设计提供有益参考。     

高烈度地区多跨长联连续梁桥抗震体系研究

为研究高烈度地区多跨长联连续梁桥采用不同抗震体系时的抗震性能,以韩江特大桥主桥[(55+4×90+55)m连续梁桥]为背景,分别采用传统抗震体系、延性抗震体系和减隔震体系进行抗震设计,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,比较采用不同抗震体系时桥墩在罕遇地震作用下的地震响应。结果表明:在罕遇地震作用下,连续梁桥采用减隔震体系时,摩擦摆支座顺桥向来回滑动,形成稳定、饱满的滞回环,支座耗散地震能量显著;采用延性抗震体系时,固定墩墩底滞回曲线为完整的滞回环,地震能量通过塑性铰的滞回机制进行耗散;采用减隔震体系时,桥墩的顺桥向位移较传统抗震体系大幅降低;采用延性抗震体系时,桥墩的顺桥向位移比传统抗震体系下大;采用减隔震体系或延性抗震体系时,固定墩的内力响应较传统抗震体系下都大幅降低,且采用减隔震体系时减震效果更好。     

某装配式小箱梁桥减隔震与延性抗震设计比较

探讨了桥梁抗震设计的两种设计思路:延性设计和减隔震设计。以某高速上3×20 m装配式小箱梁桥为工程背景,建立有限元模型,分别采用延性抗震体系和减隔震抗震体系进行抗震设计。基于具体的抗震设计,比较两种方法的设计特点、震后恢复方法和工程造价。结果表明,采用高阻尼支座的减隔震体系能够节省钢筋用量,节约工程造价,减小震后恢复难度,但桥梁的抗震能力取决于减隔震支座性能,采用减隔震体系设计的桥梁应重视减隔震支座的可靠性。     

大跨度轨道交通桥梁抗震性能分析

为了解轨道约束作用和摩擦摆支座对轨道交通桥梁抗震性能的影响,以某大跨轨道交通桥梁[(85+135+85)m预应力混凝土连续梁]为背景,采用MIDAS Civil软件建立考虑轨道约束作用的线桥一体化有限元模型,选取承受惯性力最大的固定墩作为研究对象,研究轨道约束作用对桥梁抗震性能的影响和摩擦摆支座的减隔震效果,分析墩高对摩擦摆支座减隔震效果的影响。结果表明:考虑轨道约束作用后,桥梁的纵向自振频率有所提高,横向自振频率变化很小;考虑轨道约束作用时,固定墩的墩顶位移、墩底弯矩和墩底剪力比不考虑轨道约束作用时均明显增大;采用摩擦摆支座能显著降低固定墩的地震响应,摩擦摆支座具有良好的减隔震性能;摩擦摆支座的隔震效果随墩身高度的增加逐渐减小,摩擦摆支座适合在桥梁固定墩墩身刚度较大时采用。     

摩擦摆减隔震支座在市政桥梁中的应用

简要介绍了目前常用的几种减隔震支座,并阐述了摩擦摆减隔震支座的优势特点及工作原理。通过对某座市政桥梁的的抗震分析计算,对摩擦摆减隔震支座的减隔震性能进行探讨分析。     

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。     

长联大跨连续梁桥隔震技术应用研究

为从有利于各墩协同抗震的角度探讨适用于长联大跨连续梁桥的减、隔震技术,以内蒙刘召黄河大桥主桥其中一联(55+10×100+55)m的预应力混凝土连续梁桥为背景,开展摩擦摆支座隔震、粘滞阻尼器减震及盆式橡胶支座抗震研究。建立全桥有限元计算模型,采用双线性滞回模型模拟摩擦摆支座、Maxwell模型模拟粘滞阻尼器,输入50年超越概率2%的3条地震波进行非线性时程反应分析。结果表明,长周期长联大跨连续梁桥的隔震机理为通过减弱制动墩对主梁的约束来减小作用于制动墩顶的有效主梁质量、改制动墩单独抗震为各墩协同抗震;摩擦摆支座隔震可有效地提高其抗震性能。     

采用摩擦摆减隔震支座系杆拱桥抗震性能分析

随着系杆拱桥的大量建设,研究其在地震高烈度区的抗震性能具有重要的工程应用价值。现以工程实际中一座跨度105 m的系杆拱桥为背景,通过非线性时程分析方法,计算分析了其在强震作用下采用摩擦摆减隔震支座后的减隔震效果。分析研究表明,在强震作用下,系杆拱桥采用摩擦摆减隔震支座后,可有效地降低系杆拱桥纵桥向固定墩的地震响应和横桥向各墩的地震响应,有效地防止强震作用下结构的破坏,为结构优化带来较大空间。     

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。     

基础隔震独塔斜拉桥抗震性能研究

为提升固结体系独塔斜拉桥的抗震性能,将基础隔震设计理念应用于桥梁的抗震设计中。以某(155+155)m独塔斜拉桥为背景,分析基础隔震设计的适用性。采用SAP2000建立桥梁动力有限元分析模型,选取10条地震波,对4种叠层橡胶支座和5种摩擦摆支座基础隔震方案进行顺桥向时程分析,对比采用基础隔震设计后独塔斜拉桥抗震性能的变化。结果表明:基础隔震设计使得独塔斜拉桥的整体刚度降低,自振周期增大;叠层橡胶支座隔震层会引起梁端位移的增大以及塔底弯矩的减小,但变化规律受地震波特性影响较大;摩擦摆支座隔震层在对梁端位移影响不大的情况下,可大幅降低塔底弯矩,且变化规律受地震波特性影响较小,可作为独塔斜拉桥的基础隔震设计方案。     

应用摩擦摆支座的连续梁桥地震响应分析

介绍了摩擦摆支座的结构构造和减隔震性能,以一座主跨104m的连续梁桥为例,通过非线性时程分析方法,研究摩擦摆支座在地震作用下的减隔震特性.分析研究表明:摩擦摆支座在连续梁桥中的应用,较大地改善了结构的抗震性能;同时,也为优化设计提供了空间.     

桥梁分级减震支座抗震性能分析

基于小震"硬抗",大震"减震耗能+协同抗震"为核心提出分级减震理念,并开发了分级减震支座,对其力学参数与性能进行理论分析与试验研究。以某大跨连续梁桥为例,采用抗震支座、分级减震支座、摩擦摆减隔震支座3种方案对减震性能进行对比分析,结果表明,在E2地震作用下,采用分级减震支座方案墩底轴力响应最小,且相比于抗震支座方案可大幅降低固定墩墩底剪力及弯矩,相比于摩擦摆减隔震支座方案墩底剪力及弯矩均有一定的减小,表现出了较好的减震效果。     

预应力混凝土大跨连续梁桥隔震设计

大跨预应力混凝土连续梁桥由于质量庞大,地震作用往往成为控制该类结构设计的主要因素.理论分析表明,处于地震高烈度地区桥梁的地震反应对结构参数变动十分敏感.加大构件截面或增加固定墩数量虽可提高结构的抗震能力,但同时也会使结构的地震反应迅速增加.反而使结构抗震能力需求缺口进一步扩大,因此按常规抗震设计思路进行抗震设计往往无法达到抗震设防目标.选用具有隔震和耗能双重功能的摩擦摆支座对桥梁进行减隔震设计,可大幅降低墩底内力,并使主梁相对于墩顶的位移控制在可接受范围内,满足结构的抗震需求.通过对摩擦摆支座滑动曲面半径和摩擦面滑动摩擦系数等参数的优化分析,得出了减隔震装置参数选取的基本原则.     

滑动摩擦效应对大跨径多跨连续梁桥地震响应的影响研究

以济南长清黄河大桥多跨连续钢桁梁主桥工程为背景,分别建立了大桥未隔震及采用摩擦摆支座(FPS)隔震的空间有限元分析模型,并采用非线性时程分析方法,对考虑滑动支座摩擦效应前、后的结构响应进行了计算,讨论研究了滑动支座摩擦效应对未隔震及隔震后大桥地震响应的影响,给出了不同情况下考虑摩擦效应的建议。分析研究结果表明,滑动支座摩擦效应对未隔震及隔震后大桥地震响应均有较为明显的影响。对于多跨连续梁桥,当采用弹塑性抗震设计方法时,宜适当考虑滑动支座摩擦效应的作用,但摩擦系数取值不宜过大。当采用减隔震技术时,未隔震桥梁结构地震响应主要用于把握其抗震性能和抗震需求,可不考虑滑动支座的摩擦效应;减隔震设计中应适当考虑滑动摩擦效应,尤其是滑动墩数量较多时,应将摩擦系数在0.01~0.03范围内浮动进行验算,以同时保证隔震墩、滑动墩地震响应和主梁位移响应均在安全范围内。     

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。