板式橡胶支座桥梁地震位移控制方法

为了克服中国采用板式橡胶支座的中小跨径桥梁易发生梁体移位震害的不足,合理控制梁体地震位移,以一典型板式橡胶支座连续梁桥为研究背景,采用SAP2000有限元程序,考虑板式橡胶支座的滑动效应,建立了桥梁结构空间动力计算模型,进行了非线性时程地震反应分析,研究了地震动特性对梁体地震位移的影响,探讨了板式橡胶支座桥梁存在的问题,提出了将一联梁桥中某中间桥墩的板式橡胶支座改为铅芯橡胶支座的地震位移控制方法.结果表明:该方法能有效控制梁体地震位移,虽在一定程度上增大了设置铅芯橡胶支座桥墩的地震反应,但与可能的落梁震害相比,桥墩发生有限损伤是可接受的.     

桥梁辊轴摩擦支座的减震性能研究

支座连接件是桥梁整体抗震性能的一个薄弱环节,针对汶川地震中大量桥梁支座普遍出现病害的现象,基于能量耗散理论提出了辊轴摩擦支座的应用。利用有限元分析软件ANSYS对地震波激励下普通橡胶支座与滚轴摩擦支座的地震响应进行对比,重点分析了其沿支座平动方向的动力特性,研究结果表明,辊轴摩擦支座在控制地震响应的同时能很好地控制梁体移位,延长桥梁结构的自振周期,避开地震能量的集中区,降低结构的内力及位移,使结构内力得以合理分配,支座在运动不发生转动,只有水平方向平动,保证上部结构的稳定性,震后结构复位较容易,隔震效果显著。     

曲线PC箱梁桥隔震体系的非线性分析

为了改善曲线PC箱梁桥的抗震性能,基于空间有限元法,采用非线性弹簧单元模拟铅芯橡胶支座,考虑了减隔震支座的非线性特性,以一座三跨曲线PC连续箱梁桥为例,分别对设置板式橡胶支座及铅芯橡胶支座的结构体系进行了非线性动力时程地震响应分析,并研究了铅芯橡胶支座在曲线梁桥中的减隔震效果.分析结果表明:铅芯橡胶支座具有很好的减隔震效果,能显著降低下部结构的地震响应值;多维地震荷载作用下,曲线箱梁桥的受力更为不利.     

活动支座状态对桥梁弹塑性地震反应的影响

为研究活动支座的不同状态对桥梁结构弹塑性地震反应的影响,根据地震中活动支座的3种不同状态分析了其对应的有限单元模型;利用间隙单元和钩单元的组合构造了活动范围受限情况下的活动支座有限单元模型;采用活动支座的3种单元模型,考虑不同配筋率情况下的桥墩非线性建立了连续梁桥的3种全桥有限元模型,进行了非线性时程反应分析.结果表明,在活动支座活动范围受限甚至失去滑动能力的情况下,活动支座墩承担的地震作用增大,尤其在配筋率较低的情况下其墩底最大曲率达到甚至超出了固定支座墩的曲率,地震中活动支座墩也有可能发生破坏.在桥梁抗震设计中应根据支座的工作状态精确模拟其作用,并考虑其可能产生的破坏对活动支座墩产生的不利影响.     

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。     

结构在多点地震动激励作用下的时程反应分析模型

从支座移动时的结构静力平衡方程出发,根据地震动时程输入方式的不同和结构在支座移动随时间变化时的动力平衡方程,总结并推导了多点激励作用下结构地震反应时程分析的四种有限元模型,分析其理论基础和选择模型的原则.分析了一刚架结构在多点激励下的地震反应.     

长大桥梁减隔震支座关键技术介绍

介绍了双曲面球型减隔震支座的结构、特点、关键技术以及应用情况.双曲面球型减隔震支座主要由上座板、中座板、下座板、上球面不锈钢滑板、下球面不锈钢滑板、上四氟滑板、下四氟滑板、抗剪螺栓及防尘密封裙等几部分组成.双曲面球型减隔震支座的减隔震原理是,当地震发生且横向力超过给定值时,抗剪螺栓被剪断,支座的横向限位约束被解除,大半径球面摩擦副横向即可自由滑动,从而地震产生的能量在动能和势能之间反复转换.同时,在滑移的过程中,摩擦阻力逐渐消耗地震能量.这样,延长了地震周期,达到减震的效果.而势能又可形成恢复力,使支座复位.     

水平分散型支座在江顺大桥引桥的应用

抗震设计是连续梁桥的设计难点之一。广东江顺大桥引桥采用水平分散型支座代替常规的盆式支座,经对比分析发现：水平分散型支座能降低结构刚度,延长结构周期,减小结构的地震内力,提高结构抗震性能;且剪切位移能力较大,能满足结构较大的地震位移需求。     

地震激励桥梁基础减隔震支座性能研究

以某工程项目为对象,以50 a 10%超越概率E1 (地震作用)和50 a 2%超越概率E2 (地震作用)的地震动加速度时程数据为输入参数建立有限元模型来分析普通橡胶支座和双曲面球形减震支座对桥梁整体结构抗震特性的影响作用。研究结果表明:E2地震力作用下,双曲面球形减震支座下梁端横向和纵向位移均大幅度下降,支座横桥向位移增加,橡胶支座纵向位移增大而滑动支座纵向位移减小,减隔震支座降低了相邻主梁碰撞而造成结构震害; E1地震力作用下,桥梁立柱和桩基结构在橡胶支座和双曲面球形减隔震支座下均不会发生基于结构抗弯能力不足而导致基础震害,但双曲面球形减隔震支座下桥梁立柱底部和桩基弯矩均大幅下降;E2地震力下,橡胶支座的1#、2#桥墩立柱和1#、2#、3#、4#桥墩桩基结构弯矩超过结构的抗弯承载能力,桥梁立柱和桩基结构均会发生严重破坏;双曲面球形减隔震支座下桥梁立柱底部和桩基弯矩均大幅下降,低于桥梁立柱的抗弯承载力,桥梁结构不会发生结构破坏。     

重庆朝天门大桥QZ145 MN大吨位球型支座设计

针对重庆朝天门大桥的结构特点,设计一种超大承载力的球型支座.该球型支座主要由上支座板、球冠衬板、下支座板、平面四氟滑板、球面四氟滑板以及导向块等组成.通过设置弹性密封装置,解决支座的防水、防尘及大气腐蚀问题;设置限位约束机构,准确地控制支座极限水平力,以保护桥墩和梁体免遭地震等突发荷载的破坏;设置导向块结构,改善了支座的水平受力,同时避免了转动卡死现象.     

摩擦摆支座隔震非线性时程分析研究

通过对某黄河大桥摩擦摆隔震支座这一新型结构型式在地震作用下的非线性时程分析研究,对比固定结构和摩擦摆结构在地震作用下的反应,通过地震反应分析及抗震验算,认为摩擦摆隔震系统能有效地降低结构的各种反应,较好地克服其他支座固定方向水平抗剪承载力不足的缺陷,具有明显的减震效果。与非隔震方案相比,摩擦摆隔震支座具有更高的安全储备。     

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。     

铁路钢桁拱桥减隔震支座设计参数的优化研究

以武广客运专线上一座钢桁拱桥为例,运用结构最优化理论建立了考虑地震时车辆运行安全性的铁路钢桁拱桥模型,采用ANSYS中的零阶优化方法对其减隔震支座进行优化设计,在优化过程中考虑Rayleigh阻尼系数的变化对减隔震体系的影响,实现了对铅芯橡胶支座动力设计参数的优化.通过计算分析,得出了铅芯橡胶支座动力参数对桥梁地震响应的影响规律:在应用LRB对不同场地条件下的铁路钢桁拱桥进行减隔震设计时,屈服后刚度与屈服前刚度比α对结构地震响应有重要影响.因此,可以采用改变屈服后刚度与屈服前刚度比α的简化设计方法,满足桥梁地震响应的要求.为了提高系统的优化效率,在进行减隔震支座优化时,行车安全性的约束可以在优化过程外考虑,即在支座参数优化解确定后,再进行车辆地震输入谱密度强度SI值的验算.     

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.     

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。     

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.     

曲线连续梁桥抗震支座减震效果分析

减隔震技术能够有效地改善桥梁在地震力作用下的结构响应,提高桥梁结构整体抗震性能。该文以高烈度泉州地区多跨预应力混凝土连续曲线桥为分析对象,通过有限元软件建立三维有限元模型,采用非线性时程分析方法,对桥梁结构进行地震响应分析。对比分析非抗震支座设置模型与铅芯橡胶支座、高阻尼抗震支座设置方案,比较桥梁是否采用抗震支座时桥梁结构的地震响应效果。结果表明:抗震支座能够有效改善控制截面内力,减小地震力作用效果,提高桥梁结构抵御强震冲击的能力。     

铅芯橡胶支座减隔震效果分析

以打杏坡大桥为工程依托,简要介绍铅芯橡胶支座。运用Midas civil有限元软件建立打杏坡大桥三维有限元动力模型,分析并比较采用普通支座或铅芯橡胶支座的桥梁在E2地震作用下的桥梁结构地震响应,着重分析铅芯橡胶支座对桥梁减隔震的效果。分析结果表明,铅芯橡胶支座可有效延长桥梁自振周期,大幅改善桥梁在地震中的受力情况,具有很强的耗散地震力的能力。     

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.     

连续梁桥HDR支座的优化配置及减隔震效果研究

结合超越概率水平为40%、10%、2%的地震波,以某连续梁桥为实例进行非线性动力时程分析。分析发现过渡墩处滑动支座在地震中将会产生过大位移,结构有发生落梁的危险;过渡墩处采用滑动支座会削弱过渡墩的地震分担比,使地震荷载在各墩之间分配不合理。通过调整过渡墩处的支座参数,将滑动支座更换为初始水平刚度较大的高阻尼橡胶支座后,支座的位移量得到了较好的控制,各墩的地震响应均较为接近,高阻尼橡胶支座能够在地震中发挥较好的减震耗能作用。