高墩桥梁纵桥向减震设计方法研究

运用有限元软件SAP2000,对等墩高、对称和非对称三种高墩某连续刚构桥纵桥向进行不同地震强度水平非线性时程分析,得到各模型纵桥向线性地震反应规律。通过对比三种模型可知,等墩高模型各墩纵桥向基本为一致振动,地震力分配模式最优,对称模型和非对称模型由于墩高相差较大,各墩振动不一致,故各墩地震力分配相差较大。为使各墩振动趋于一致,使各墩质量、刚度趋于平衡,采用活动盆式支座加钢悬臂梁弹塑性阻尼器的方法来调整对称模型和非对称模型各墩刚度,利用一系列的设计流程达到高墩桥梁减震设计的目的。     

斜拉桥横桥向设置钢阻尼器的减震优化研究

为研究如何在斜拉桥中合理布置钢阻尼器而取得最优减震效果,以某跨径为640m的半飘浮体系斜拉桥为例进行分析。采用SAP2000软件建立桥梁空间有限元模型,分析桥塔、过渡墩和辅助墩3处弹塑性钢阻尼器的初始屈服强度、屈服强度比以及阻尼器的布置方式对其减隔震效果的影响。结果表明:桥塔和过渡墩两处钢阻尼器同时屈服的方案能获得更好的减震效果;辅助墩处阻尼器的初始屈服强度对其他两处的影响不大,在减震设计中可单独考虑。在此基础上,提出钢阻尼器参数设计的简化方法,直接确定桥塔、过渡墩两处钢阻尼器的初始屈服强度和比值,达到优化的减震效果。     

使用非线性粘滞阻尼器的桥梁在地震反应中的响应分析

通过对粘滞阻尼器的非线性力学特性及工作机理进行分析,建立了桥梁使用液体粘滞阻尼器的地震反应分析模型及方程,提出了引入直接积分法的阻尼非线性在桥梁地震瞬态反应分析中的数值求解方法,对这种装置的减震性能进行了研究。使用该非线性动态时程分析方法编制的程序对使用粘滞阻尼器的吉林某特大桥进行地震反应分析,探讨了使用新型结构保护装置对连续箱梁桥地震响应的影响。结果表明,液体粘滞阻尼器可以控制主梁和非刚结墩之间传递的水平推力,可以减小刚结墩上的内力,同时也增大非刚结墩的内力。该计算方法对非线性阻尼分析有效,使用液体粘滞阻尼器可以有效减小结构地震力。     

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。     

消能自复位摇摆框架墩结构地震反应及易损性分析

摇摆构造可限制结构的地震损伤和残余位移，从而提升结构的震后恢复能力。以消能自复位摇摆框架墩结构为研究对象，基于摇摆刚体假定，建立消能自复位摇摆框架墩结构的动力分析模型，并通过试验结果验证了该模型的有效性。模型中采用拉格朗日方程推导出结构的运动学方程，并考虑了桥墩复位碰撞所造成的速度折减以及预应力束和阻尼器的失效。以黄徐路摇摆桥梁结构为工程背景，对消能自复位摇摆框架墩结构进行实例分析、参数分析和易损性分析。实例分析和参数分析结果表明：阻尼器和预应力束的联合应用可减小结构的位移反应，阻尼器刚度的量纲一化参数（ρ_d）越大则结构减震效果越好，且在脉冲近场地震作用下的减震效果更为明显。针对阻尼器屈服、阻尼器失效、预应力束失效和结构倒塌4个极限状态的易损性分析的结果表明：在E1地震作用下，阻尼器失效、预应力束失效和结构倒塌的发生概率极小；在E2地震作用下，阻尼器极易发生屈服，阻尼器失效和预应力束失效的概率小于20%，结构倒塌的发生概率近乎为0；在脉冲近场地震作用下，ρ_d增大可降低各极限状态的发生概率，预应力束刚度的增大对各极限状态的发生概率影响较小，预应力束初始应力的增大会增加预应力束失效的发生概率。     

连续刚构桥采用粘滞阻尼器后的抗震性能分析

以某高速铁路三跨连续刚构桥(60 m+100 m+60 m)为研究背景,用Midas/civil软件建立有限元模型并采用非线性时程法分析其在地震作用下的结构响应。从减小活动墩的墩梁相对位移入手,提出在活动墩布置粘滞阻尼器的减震方案。通过对粘滞阻尼器参数与地震响应之间变化关系的研究,确定了合理的粘滞阻尼器参数取值。分析结果表明,粘滞阻尼器可改善连续刚构桥的活动墩墩梁相对位移较大的情况,同时还可以均衡各墩受力。     

山区高墩大跨径连续刚构桥减震技术研究

高烈度地震山区高墩大跨径连续刚构桥具有桥墩高度差异大、上部结构质量重、地震力大等特点,桥梁减震是设计重点。为了提高大跨径连续刚构桥的抗震性能,从上部结构轻型化、墩型优化、桥墩刚度匹配、阻尼器耗能等方面进行了减震技术研究。结果表明:1)主桥箱梁采用陶粒轻质混凝土或部分节段采用高强度活性粉末混凝土,可减轻上部结构重量,减小地震力; 2)主墩采用钢管混凝土格构式空心薄壁墩,可减轻下部结构重量,降低桥墩刚度,减小桥墩地震力; 3)优化高、低墩截面尺寸,调整桥墩刚度,可使各桥墩的承载力与所受地震力相匹配; 4)在梁端设置非线性粘滞阻尼器,可减小顺桥向地震力和位移。     

曲线连续梁桥的磁流变阻尼器减震控制

建立双支承曲线连续梁桥的空间有限元模型和减震控制动力仿真模型,根据连续梁桥的支座布置在各活动支座的切向设置8组磁流变阻尼器,在纵桥向输入3种不同频谱特点的地震动,计算分析了曲线连续梁桥地震反应主动控制、半主动控制和被动控制方法的减震效果.结果表明,磁流变阻尼器能够有效地减小曲线梁桥的主梁切向位移和固定墩墩底的弯矩与扭矩...     

地震中斜拉桥支座脱空现象及控制方法研究

为了探讨地震作用下斜拉桥支座脱空现象及其对结构地震响应的影响,分析支座脱空的影响因素。根据一座独塔斜拉桥建立考虑支座脱空的全桥三维非线性有限元模型,以7条实际地震动作为地震输入,采用非线性时程方法研究地震作用下斜拉桥支座脱空现象及其效应,探讨塔梁间纵向设置黏滞阻尼器和墩梁间竖向设置抗拉装置这2种方式对支座脱空的控制效果。结果表明:在纵向地震作用下,支座脱空后梁端产生了较大的竖向位移,当梁体与支座再次接触时会产生较大碰撞力;支座脱空对结构整体地震响应的影响不大,如墩底弯矩、塔柱弯矩、梁端纵向位移等受支座脱空的影响较小;竖向地震动对支座脱空影响明显,考虑竖向地震动后,在输入地震波地面加速度峰值PGA较小时可能产生支座脱空现象;对于背景工程,仅在塔梁纵向设置黏滞阻尼器不能达到支座脱空的控制目标;在墩梁竖向设置抗拉装置能满足要求,但抗拉装置的弹性刚度和拉力均较大;黏滞阻尼器和抗拉装置联合使用可以优化抗拉装置参数,满足支座脱空控制目标时对应的抗拉装置弹性刚度和拉力均大幅度减小。     

多孔连续梁桥纵桥向抗震体系研究

以某多孔连续梁桥为工程背景,提出了4种纵桥向抗震体系:常规抗震体系、增加固定墩抗震体系、液体粘滞阻尼器抗震体系和铅芯橡胶支座抗震体系。以常规抗震体系为参照,对比分析了固定墩个数、液体粘滞阻尼器和铅芯橡胶支座对结构抗震性能的影响。研究发现:增加固定墩个数,并不一定能减小桥梁结构的地震响应;液体粘滞阻尼器在不改变桥梁在正常使用状态下结构性能的前提下,可有效降低结构的地震响应,推荐为纵桥向抗震体系;铅芯橡胶支座使全桥刚度趋于均衡,可大幅降低桥梁结构的地震响应,在兼顾正常使用的前提下,推荐为纵桥向抗震体系。     

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。     

地震作用下山区高低墩长联梁桥支座刚度优化研究

为了取得合理的支座剪切刚度,以提高山区高低墩长联梁桥的抗震性能,采用MIDAS Civil软件建立6×40m预应力混凝土连续T梁桥模型(不同墩高的3类桥梁),进行E1反应谱分析,研究支座刚度对墩底纵向弯矩的影响;基于可视化较好的Visual Basic编程语言和APDL参数化设计语言,编写"支座刚度优化"程序,以方便地得到合理的支座刚度。结果表明:将一联内支座与墩的组合刚度调整为一致,不能使桥墩受力均匀,甚至会造成高墩墩底弯矩增大,内力分布更加不均;通过增大高墩支座刚度,减小矮墩支座刚度,可使墩底纵向弯矩分布更加均匀,减小其弯矩峰值,同时也降低了墩底横向弯矩;"支座刚度优化"程序计算结果可靠,有利于在实际工程中通过调整支座刚度来提高桥梁抗震性能。     

吊杆抑振用复摆式调谐质量阻尼器调试与安装

瑞安飞云江五桥主桥为连续钢桁系杆拱桥,针对该桥窄翼缘H形截面刚性吊杆涡激振动问题,为其研发了复摆式调谐质量阻尼器。该阻尼器采用电涡流提供阻尼,采用复摆-弹簧提供刚度,消除了摆杆疲劳和刚度-阻尼耦合问题,阻尼器频率和阻尼参数调试便捷,且实现了连续可调,紧凑耐用,便于安装维护,景观效果好。安装阻尼器后的吊杆激振试验表明,阻尼器的抑振效果达到设计目标要求。     

多孔大跨度连续梁桥减隔震技术应用研究

以一座多孔大跨度连续梁桥为工程背景,研究了抗震分析中是否考虑摩擦支座的摩擦效应对分析结果的影响,以及采用摩擦支座并联阻尼器和双曲面球型减隔震支座2种减隔震方案的减震效果。结果表明:对于多孔大跨度连续梁桥,考虑摩擦效应后固定墩的地震力显著小于不考虑时的分析结果;在考虑摩擦效应的基础上,2种减震方案均可减小固定墩的地震反应,而双曲面球型减隔震支座方案具有更优的减震效果;摩擦支座并联阻尼器方案减震效果不佳的主要原因是支座摩擦力和阻尼器阻尼力间存在90°的相位差。     

白沙长江大桥横向抗震体系研究

白沙长江大桥是一座塔墩梁固结的主桥长为920 m的双塔独柱式混合梁斜拉桥.为了研究其辅助墩和过渡墩处横桥向的合理约束体系,分别在横向自由、横向约束、过渡墩约束及辅助墩约束4种约束体系下进行时程分析,研究斜拉桥在不同横向约束体系下的地震响应特点,针对混凝土刚性挡块和粘滞阻尼器减震体系分析不同参数对抗震性能的影响.结果表明:采用混凝土刚性挡块对同时减小各墩的横向地震响应作用较小;采用粘滞阻尼器体系可以有效减小各墩的横向地震响应,以及墩梁相对位移.     

石佛沟特大桥抗震特性探讨

以石佛沟特大桥8联3×50 m先简支后结构连续预应力混凝土T梁为研究对象,采取有限元对其进行抗震特性计算。选取墩高较高的3联建立了空间有限元模型,按照两个阶段分别进行了自振特性、反应谱分析和时程分析。计算结果表明:该桥纵向刚度和横向刚度较柔,桥梁振动以纵向和横向振动为主,且第一阶模态为纵向振动;12#墩(过渡墩)墩底截面受力最为不利,可作为全桥抗震设计的控制截面。     

填充式钢管阻尼器性能及在桥梁横向减震中的应用

中小跨径桥梁采用板式橡胶支座时，在横桥向地震作用下起到一定的隔震作用，但是墩梁相对位移偏大，主梁容易与挡块发生碰撞，甚至发生横桥向落梁等严重震害。为提高桥梁横向耗能能力，减小地震作用下主梁的侧向位移，研发了一种填充式钢管阻尼器，阻尼器与板式橡胶支座共同组成了桥梁横向减震系统。地震作用下，板式橡胶支座传递竖向荷载并提供一定的横向位移能力，填充式钢管阻尼器通过塑性变形耗散部分输入的地震能量，可以有效减小墩梁相对位移。首先阐明填充式钢管阻尼器的工作机理，试验研究其滞回性能和失效模式，并提出实用简化分析模型。在此基础上，以一座简支小箱梁桥为例，给出填充式钢管阻尼器主要参数的选取过程，分析了主梁和墩顶位移、桥墩与土-结构相互作用力以及填充式钢管阻尼器和桥梁挡块的滞回性能。结果表明：在地震作用下，填充式钢管阻尼器耗能和变形能力远大于钢筋混凝土挡块，附加填充式钢管阻尼器后，墩梁相对位移明显减小，而墩顶位移和墩底内力等变化不大，附加填充式钢管阻尼器后不会对桥墩、桩基等构件产生不利影响。     

多变空间连续桁架人行景观桥振动控制研究

本文介绍了对一座人行景观桥的振动控制研究。人行桥为实现建筑造型而采用了复杂的空间桁架结构,结构在各向的刚度较小,其自振频率与人行敏感频率接近可能诱发结构出现过大振动,故采取了阻尼器振动控制措施。本文介绍了对原始结构的动力特性分析、阻尼器布置方案设计、结构减震效果分析、阻尼器参数及适应性分析。经过理论研究及实际应用,桥梁减震效果达到预定目标。     

弹性环阻尼器对涡轮增压器转子动力性能影响研究

以高速涡轮增压器滚珠轴承转子系统弹性环阻尼器(ERSFD)为研究对象,采用有限元分析以及挤压油膜理论对弹性环支承刚度、油膜压力场分布、油膜刚度阻尼以及滚珠轴承转子系统动力学特性等进行了分析研究,并与挤压油膜阻尼器(S F D)进行对比分析.研究发现,弹性环阻尼器的交叉刚度和阻尼很小,有效地改善了挤压油膜阻尼器刚度阻尼自由度耦合问题,刚度阻尼的非线性得到明显的抑制.采用六凸台弹性环阻尼器与滚珠轴承串联组合的增压器进行了台架试验,并与动力学计算结果进行了对比分析.     

活动支座摩擦作用对连续梁桥弹塑性地震反应的影响

为研究活动支座摩擦作用对连续梁桥弹塑性地震反应的影响,将活动支座摩擦作用对桥梁结构地震反应的影响分解为摩擦耗能、刚度贡献和运动相互作用3个方面,建立了同时考虑活动支座及桥墩非线性的有限元分析模型,进行了非线性时程反应分析,对支座摩擦作用对桥梁结构的墩底曲率、梁体位移、速度和加速度的影响进行了研究。研究表明,活动支座摩擦作用对桥梁结构的弹塑性地震反应并不是在任何情况下都是有利的,根据分析结果提出了需要考虑活动支座摩擦作用的情况,在非线性时程分析时需要综合考虑结构的自振特性及场地反应谱的影响。对于复杂的桥梁,尤其是固定支座墩和活动支座墩墩高和刚度差异较大的桥梁,在进行抗震分析时需考虑活动支座摩擦作用的影响。