桥梁板式橡胶支座与粘滞阻尼器组合使用的减震性能研究

在分析几种减隔震装置的减震耗能机理的基础上．提出了粘滞阻尼器与板式橡胶支座组合使用的减震措施,并利用非线性时程地震反应分析方法。对这种组合装置的减震性能进行了研究。为了研究阻尼系数、阻尼指数和周期对减隔震桥梁地震反应的影响。本文做了大量的参数分析。研究结果表明．组合使用板式橡胶支座和粘滞阻尼器,既能显著地减小结构地震力。又能有效地控制梁体位移及墩、梁相对位移。     

基于不同墩高下高阻尼减隔震支座合理适用范围研究

以一座连续梁桥为例,采用CSIBridge有限元软件建立动力分析模型,分别对高阻尼减隔震橡胶支座和普通板式橡胶支座两种体系桥梁结构进行动力时程分析,对比两种支座体系桥梁结构在不同墩高工况下的地震响应。通过对结构自振周期、地震位移响应、桥墩内力等方面对比分析,研究高阻尼减隔震支座在地震荷载中对桥梁结构的减震效果。结果表明,在墩高较低时,减隔震支座能够通过水平方向大位移剪切变形及滞回耗能实现减震功能,而在高墩情况下,其减隔震效果不明显。综合考虑,高阻尼减隔震橡胶支座适用于墩高不超过40m的连续梁桥,在此墩高范围内具有较好的减隔震效果。     

非经典阻尼对减隔震连续梁桥地震响应的影响

以组合使用板式橡胶支座与黏滞阻尼器的减隔震连续梁桥为例,采用先强迫解耦再进行模态时程分析的方法,对减隔震装置的不同布设位置和等效阻尼系数取值进行参数敏感性分析。结果表明：减隔震装置产生的集中阻尼改变了结构整体阻尼的分布特性,减隔震装置的布设位置和耗能能力分布越不均匀,结构的非经典阻尼特性越明显;随着减隔震装置等效阻尼系数增加,结构各阶振型模态阻尼比也随之增大,非经典阻尼对结构地震响应的影响也越来越大;可近似解耦范围与桥梁结构形式、等效阻尼系数取值有关。     

小箱梁桥横向减震体系及其耗能特性

为改善小箱梁桥的横向抗震性能,以三角形钢板为基本耗能构件,提出板式橡胶支座与钢阻尼器组合、板式橡胶支座与钢挡块组合2种横向减震体系,详细阐述了2种减震装置的构造特点和力学特性。钢挡块体系的挡块间隙取板式橡胶支座发生滑动时的位移,以充分发挥支座的柔性减震作用。以一座简支小箱梁桥为例,在成本相同的前提下,研究2种减震装置屈服力变化对减震效果的影响,阐明了减震体系主要力学参数的确定方法,并采用非线性时程反应分析方法,对2种减震体系的耗能特性进行深入分析。选取2条典型的地震动输入,分析了2种减震体系对墩梁相对位移、最大墩底弯矩的影响和各自减震装置的耗能机制。结果表明:地震下钢阻尼器耗能大,通过提供耗能及较大的恢复力能有效控制墩梁相对位移,而钢挡块耗能小,主要通过提供恢复力来控制墩梁相对位移,因而阻尼器体系的限位效果要显著优于挡块体系;在一定范围内,增大钢阻尼器(挡块)屈服力可以显著减小最大墩梁相对位移,但不会明显增大下部结构地震力;当地震动输入在正负方向能量分布不均时,钢挡块体系中梁体频繁撞击一侧挡块,挡块的滞回圈数会显著减少,支座较易遭受地震损伤;而钢阻尼器体系更能适应不同的地震动输入。     

减隔震混合装置在独塔斜拉桥抗震设计中的应用

为验证减隔震混合装置(2种或多种减隔震装置的组合)对独塔斜拉桥的减隔震效果,以徐尹路潮白河大桥主桥为背景进行研究。将铅芯橡胶支座与液体粘滞阻尼器共同应用于该桥过渡墩的横桥向抗震设计,采用MIDAS Civil 2012分析减隔震混合装置对独塔斜拉桥抗震性能的影响,并通过对液体粘滞阻尼器进行参数分析,得到适用于该桥的减隔震装置参数。结果表明:减隔震混合装置可以用于解决独塔斜拉桥的横桥向抗震问题。相对于常规设计,减隔震混合装置可以避免盆式支座在横桥向发生剪切破坏,也可以有效降低过渡墩的受力;相对于单独采用铅芯橡胶支座的抗震设计,减隔震混合装置可以改善横桥向位移响应及桥塔的受力,但会略微增大过渡墩的受力。     

中小跨度斜交连续梁桥的抗震体系研究

中小跨度斜交连续梁桥普遍采用板式橡胶支座,在地震作用下,主梁与支座间容易发生滑动,同时主梁会发生平面内转动,落梁风险较大。本文以中等烈度区一座3跨斜交连续矮T梁桥为工程背景,建立板式橡胶支座支承的斜交桥有限元模型,采用非线性时程分析方法,进行地震反应特性分析,针对性地提出了板式橡胶支座(允许滑动)+钢阻尼器的组合减震体系,并对提出的减震体系做了位移控制效果分析。结果表明：在地震作用下,斜交桥中板式橡胶支座极易发生滑动,从而增大主梁地震位移并丧失自复位能力,但只要不发生主梁与桥台(挡块)的碰撞,主梁平面内转动的影响可以忽略不计;而板式橡胶支座+钢阻尼器的组合减震体系可以有效控制主梁纵横向位移、并限制主梁平面内转动。     

大跨度斜拉桥顺桥向阻尼约束体系研究

为探讨E型钢阻尼器和液体粘滞阻尼器对大跨度斜拉桥的减震限位效果,以某(55+135+400+135+55)m半飘浮体系双塔斜拉桥为背景,设计2种阻尼约束减震体系方案。采用通用有限元程序SAP2000建立桥梁动力分析模型,通过参数分析确定较为合理的减隔震设计参数,选取3条人工地震波分析2种阻尼约束减震体系方案对该桥地震响应的影响规律。分析结果表明:选取的E型钢阻尼器和液体粘滞阻尼器均可有效控制地震作用中斜拉桥主梁的水平位移,采用液体粘滞阻尼器时塔底弯矩增幅相对较小,主梁水平位移控制效果相对较好。综合考虑减震限位效果及综合使用性能,在该斜拉桥中推荐使用液体粘滞阻尼器约束减震体系方案。     

3塔地锚式悬索桥的减隔震分析

为了确定3塔地锚式悬索桥有效的减隔震措施,采用非线性时程分析方法对固定、漂浮2种不同约束体系的结构动力特性及地震响应进行分析,采用粘滞阻尼器和隔震支座进行纵、横向减隔震研究,并对其效果进行分析。结果表明,设置阻尼器和隔震支座都能有效减小关键部位的位移,以及塔底的内力。通过对比,采用铅心橡胶隔震支座作为潮河大桥的减隔震装置更为合理。     

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。     

独塔混合梁斜拉桥阻尼器参数敏感性分析

为研究阻尼器参数对独塔混合梁斜拉桥关键节点位移和关键截面内力的影响规律,获得最优阻尼参数组合及其减震效果,以某主跨260m的铁路独塔混合梁斜拉桥为工程背景,对阻尼器力学参数进行研究。采用MIDAS Civil软件建立全桥结构地震响应模型,在塔梁交接处设置2个粘滞阻尼器,考虑桩-土相互作用,选择合适的地震时程函数,进行了阻尼器参数敏感性分析。结果显示:阻尼指数α和阻尼系数C对独塔混合梁斜拉桥关键节点位移、关键截面内力的影响呈相反趋势;该桥最佳阻尼器参数组合为α=0.3和C=4 000kN/(m/s)α;设置粘滞阻尼器后,桥塔塔顶位移、钢-混结合部位移和主梁梁端位移分别减小了69.8%、72%和72.9%,桥塔塔底截面弯矩减小了16.34%。     

液压阻尼装置在斜拉桥抗震设计中的应用研究

以某斜拉桥为背景,研究液压阻尼装置的布置方案,通过比较减震前后该桥的地震响应,分析液压阻尼装置对大跨度斜拉桥的减震效果及液压阻尼装置的参数对减震效果的影响.采用动力时程分析方法,对比分析3种支撑体系,即漂浮体系、阻尼体系、铰结体系(锁定体系).研究表明,支撑体系对斜拉桥结构的地震响应有显著影响,设置液压阻尼装置能有效地减小大跨度斜拉桥结构塔、梁位移和内力响应.对液压阻尼装置的主要设计参数进行探讨,分析阻尼系数、速度指数对结构地震响应的影响,为大跨度斜拉桥的抗震设计提供理论依据,提出液压阻尼装置参数建议值.     

双曲面球型减隔震支座在潮漳高速公路韩江特大桥上的应用

广东韩江特大桥为超长多跨连续梁桥,场址地震烈度较高,抗震设计对结构体系方案的影响较大。从抗震设计的角度对韩江特大桥的结构体系设计进行了比选,对双曲面球型减隔震支座的减震效果进行了计算分析,并介绍了速度锁定器支座的应用,以期为同类桥梁的减隔震设计提供借鉴。     

高烈度强震区典型公路简支梁合理减隔震体系分析

为研究高烈度强震区高速公路简支梁桥合理减隔震体系,以8度地震区某高速公路典型40 m简支T梁为工程背景,提出了多种减隔震方案,研究了各方案的本构模型,运用非线性时程分析法,对比分析了8度和9度地震下各种减震体系对桥梁关键构件的减震效果.研究表明:E2地震作用下,采用双球面减隔震支座措施时,不能有效控制支座位移,存在落梁的风险;而采用高阻尼橡胶支座可显著降低桥墩、桩基内力,有效控制梁端位移,该方案适用于高烈度地震区高速公路简支梁抗震,研究成果可为近断层高速公路简支梁桥的抗震设防提供技术支撑.     

独塔斜拉桥的抗震分析及减隔震措施研究

对于大跨径斜拉桥,抗震计算涉及的因素较多,需要根据其自身特点,进行专项研究,以昆阳路闵浦三桥为研究对象,分别采用反应谱法和时程分析法对半飘浮体系独塔斜拉桥的结构地震响应进行对比分析,选取合适的地震波和阻尼参数。在E2地震作用下,采用时程分析法分别对塔梁间纵向约束支座剪坏前后两种不同的受力体系进行分析,结果表明,对支座剪坏前的纵向约束体系,主塔支座承受较大的水平力,而对支座剪坏后的纵向活动体系,主塔塔顶位移和主梁梁端的纵向位移均较大。针对大跨度独塔斜拉桥桥型方案特点,采用减隔震组合体系,不仅可大幅降低塔底纵向受力,同时可将塔顶和梁端的纵向位移控制在合理范围之内,是理想的抗震约束体系。     

大跨径混合梁斜拉桥抗震体系及阻尼参数研究

为研究大跨径混合梁斜拉桥在不同抗震体系与阻尼参数下的抗震性能,本文以主跨385m的京杭运河泗阳桃源大桥为背景,对比结构在纵桥向无连接装置、设置粘滞阻尼器、设置弹性索三种体系下的抗震能力,并进行了粘滞阻尼器与弹性索的设计参数敏感性分析,比较了不同参数下桥梁关键部位的地震响应变化,研究了不同体系下地震力传力路径。结果表明：选择合理阻尼参数与减隔震支座参数,可以大幅减小关键位置位移和关键构件内力,提高桥梁抗震性能。最后,给出了背景工程的合理设计参数,为同类型结构的抗震设计提供参考。     

珠海机场高速公路鸡啼门大桥抗震性能研究

根据《公路桥梁抗震设计细则》分级设防两次设计的抗震设计理念,对珠海机场高速公路上的鸡啼门大桥进行了减隔震性能研究。对采用板式橡胶支座和高阻尼橡胶支座的结构抗震性能进行了对比研究,结果表明在E2地震作用下板式橡胶支座的变位、桥墩的墩底弯矩都接近甚至超过了极限要求,而高阻尼橡胶支座处于正常的工作范围,桥墩基本保持弹性。因此推荐采用高阻尼橡胶支座方案,使该桥满足桥梁抗震设计细则规定的两阶段抗震设防标准。     

钱江四桥抗震性能分析

根据钱江四桥地震危险性分析得到的地震动参数,基于两水准设防、两阶段设计的抗震设计思想,采用反应谱和时程分析两种方法对该桥的抗震性能进行了比较分析,分析时考虑了桩-土的相互作用及材料、伸缩缝、支座等非线形效应影响。研究结果表明:钱江四桥的抗震性能满足预期的设计性能目标,不会因地震而破坏。     

大跨度桥梁地震反应谱的发展

随着我国大跨度桥梁结构的发展,反应谱与桥梁结构的发展不相适应性日益严重.本文对大跨度桥梁结构应用规范反应谱时存在的若干问题,其中包括长周期反应谱值、反应谱组合方法、考虑地震动空间变化的反应谱方法、反应谱输入方向、综合影响系数和阻尼比等进行了总结和探讨,并指出值得进一步研究的问题,对于修正桥梁抗震设计规范具有一定的参考意义.     

大跨度中承式钢箱桁架拱桥抗震体系研究北大核心

为研究大跨度中承式钢箱桁架拱桥合理抗震体系,以某主跨519 m的中承式钢箱桁架拱桥为背景,采用MIDAS软件建立全桥有限元模型,分析桥梁自振特性、非线性时程地震响应,对比采用拉索减震支座前、后2种抗震支承体系下的桥梁地震响应,并对拉索减震支座的自由程进行参数分析。结果表明:对于大跨度中承式拱桥,抗震体系设计应重点关注桥梁支座反力;由于主梁从主拱肋间穿过,降低了桥梁的抗扭刚度;采用拉索减震支座前、后,拱脚内力变化不大,桥梁支座横向水平力最大值由3027 kN降至915 kN,桥梁顺、横桥向位移响应也得到明显改善;该桥合理拉索自由程为5 cm。