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。     

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.     

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。     

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.     

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。     

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。     

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.     

城市大跨度连续梁拱桥减隔震措施研究

为研究不同减隔震支座应用于大跨度桥梁中的减隔震效果,以某座城市大跨径连续梁拱桥为研究对象,在OpenSEES有限元分析平台中建立全桥非线性分析模型,选取近场、远场及人工地震动作为输入,对比研究了在设置球型钢支座、摩擦摆减隔震支座以及速度锁定器后的桥梁关键部位的地震响应特性。结果表明,摩擦摆减隔震支座与速度锁定器都能使得梁拱体系下部结构的地震位移响应显著降低,但在近场地震动作用时,设置减隔震支座可能会增大上部结构的位移响应;同普通球型钢支座相比,两种减隔震支座都能显著降低地震作用下桥梁下部结构的剪力及弯矩响应,且速度锁定器的降幅更大。综合而言,速度锁定器的减隔震效果更好,但使用时应注意平衡体系上下部结构间位移响应的关系。     

输入地震动维数对FPB隔震曲线桥地震反应的影响

为了研究摩擦摆支座隔震曲线桥梁地震反应的空间耦合效应,分析了输入地震动维数对摩擦摆支座隔震曲线桥梁地震反应的影响.基于空间有限元方法,采用能考虑动轴力影响的多维耦合FPB恢复力模型,以一座2联6跨的预应力混凝土连续箱梁桥为例,输入3条强震记录,分别进行了一维、二维及三维地震动下的非线性时程反应分析及其对比分析.结果表明:输入地震动维数引起的耦合效应对隔震曲线桥梁的地震反应有重要影响;输入地震维数对支座的力-位移滞回曲线形状有较大影响;FPB隔震曲线桥的支座位移大小与输入地震动的维数有关.     

公轨合建大跨长联桥梁减隔震设计关键技术研究

文中从公轨合建大跨长联桥梁结构特点出发,推荐采用具有双向隔震功能的位移型减隔震支座方案,尤以高承载力的双曲面摩擦摆减隔震支座最合适。通过对双曲面摩擦摆减隔震支座参数分析,提出采用上限和下限不同隔震状态确定控制区域范围进行减隔震设计。同时对于采用双曲面球型摩擦摆减隔震支座的公轨合建桥梁,需要考虑支座附加变形影响,开展车桥耦合振动分析,减隔震支座附加变形对车辆竖向加速度指标影响较大,应重点关注。     

曲线箱梁桥减隔震支座的适用性研究

文中以一座城市立交匝道桥为背景,以墩底内力和联间梁端相对位移为评价指标,对减隔震支座在曲线箱梁桥中的适用性展开研究。结果表明,减隔震支座能大幅降低桥梁结构的地震响应,同时减隔震支座能让各桥墩更好地共同工作,使钢梁和混凝土梁在地震作用下变形协调,减小联间梁端的顺桥向相对位移。摩擦摆隔震支座对内力和位移的控制均优于橡胶隔震支座。     

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。     

大跨度长联矮墩连续梁桥抗震性能研究

采用有限元仿真方法对福州新南港大桥主桥的地震响应进行分析,对3种隔震设计方案下桥梁的承载力、恢复刚度、耗能特性及耐久性等进行对比,通过分析位移、弯矩、剪力等参数变化评价不同方案的隔震效果,确定采用摩擦摆支座进行抗震设计,并通过参数对比分析得出了摩擦摆支座最优摩擦系数和曲率半径。     

连续梁桥摩擦摆支座参数分析与优化

为实现用于连续梁桥的摩擦摆支座隔震性能的最优化,以位于高烈度区的(48+66+48)m三跨预应力混凝土连续箱梁桥——西安太白大桥为背景进行研究。应用非线性动力时程分析方法计算该桥在不同摩擦摆支座参数组合下的隔震效果,研究支座参数对隔震效果的影响;在此基础上,基于模糊逻辑控制理论,引入摩擦摆支座综合隔震性能指标,对支座参数进行优化分析。结果表明,摩擦摆支座弯矩隔震效果明显,位移隔震效果分歧较大;通过模糊逻辑控制方法,可实现弯矩、位移隔震效果的平衡;为实现摩擦摆支座隔震性能最优化,摩擦系数需控制在0.06~0.10。     

FPS 隔震简支梁桥近断层地震响应研究

为研究近断层地震作用下摩擦摆支座（FPS）在桥梁结构中的使用效果,建立了一跨 FPS 隔震铁路简支梁桥的三维有限元分析模型,以9条典型近断层地震记录作为激励,采用非线性时程分析方法对其顺桥向地震响应进行计算,并对结果进行对比分析。研究结果表明：在近断层地震作用下,FPS 支座可以发挥一定的隔震作用,且大部分情况下,增大 FPS 支座等效曲率半径可提高其隔震效率,这与非近断层地震作用下的情况相同,但仅使用 FPS 支座进行隔震设计有时并不足以满足桥梁结构的抗震能力要求,需要采取其它必要的抗震、减隔震措施与 FPS 支座共同工作,以保证桥梁结构安全。     

基于摩擦摆支座的大跨度双拱塔斜拉桥减隔震研究

为研究摩擦摆支座对斜拉桥的减隔震效果,以某双拱塔斜拉桥为工程背景,考虑桩-土-结构相互作用(PSSI)的效应,基于摩擦摆支座的力学特性建立桥梁结构空间有限元模型,进行动力特性分析、地震响应研究与抗震验算。结果表明:采用摩擦摆支座减隔震后,结构的自振基本周期较原结构明显延长,有利于改善结构的抗震性能;不同的地震动输入方式对控制截面的内力影响不同,E2地震下的响应值均要比E1地震下大;E1、E2地震作用下,结构各主要控制截面的安全系数均大于1,结构只发生可修复性损伤,满足结构的抗震性能目标要求。     

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。     

高烈度地震作用下铁路多跨简支梁桥抗震性能研究

为探究高烈度地区地震作用下铁路多跨简支梁桥的抗震性能,以西藏地区某铁路多跨简支梁桥为工程背景,建立该桥设置减隔震措施后的空间有限元模型,采用非线性时程分析法探究设计地震及罕遇地震作用下关键构件动力响应和关键截面抗震性能。结果表明,摩擦摆支座减隔震效果较好,在设计地震作用下,支座未脱空,支座反力满足设计要求;在罕遇地震作用下支座脱空次数较多。通过计算简支梁桥墩墩底截面在设计地震和罕遇地震作用下的安全系数,证明桥墩抗震性能满足设计要求。     

长联大跨连续钢桁梁桥减隔震设计研究

以某六跨连续钢桁梁桥为工程背景,基于有限元分析程序SAP2000,采用非线性时程分析方法,针对3种不同的减隔震装置对其减隔震设计方法进行分析研究,确定了适合该桥的减隔震设计方案及合理的减隔震装置设计参数。结果表明:由于大桥上部结构质量过大,采用速度锁定器进行减震无法满足设计要求;采用黏滞液体阻尼器时,若固定支座约束不释放,由于固定墩对梁体的约束作用,难以得到满足要求的减隔震设计,需将固定支座纵向约束释放,才可通过参数分析得到合理的减隔震设计;采用摩擦摆支座进行全桥隔震时,容易得到合理的减隔震设计,且参数可选范围较大。通过各方案对比分析,摩擦摆支座减隔震方案总体减隔震效果更优,适用性更佳,对于本桥较为合理的设计参数为等效滑动半径Reff=4 m,摩擦系数μ=0.03。     

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。