摩擦摆支座球面曲率对摩擦副等效摩擦系数的影响

研究了摩擦摆支座摩擦副在由平面结构转化为球面结构时，转动和滑动摩擦副球面曲率大小对摩擦系数偏移的影响。通过分析转动面耐磨板的中心夹角δ及滑动面耐磨板的中心夹角ε分别取不同值时的两组摩擦摆支座，得出了δ及ε对摩擦系数偏移影响的理论计算公式。并通过对第三组摩擦摆支座进行分析计算，验证了理论计算公式的准确性与适用性。摩擦系数的准确计算对摩擦摆支座的阻尼性能及减隔振性能的精确分析都具有重要意义。     

剪力键对摩擦摆式支座减隔震效果的影响

以粤东高烈度地区某连续梁桥为背景,提出ANSYS中对带剪力键的摩擦摆减隔震支座的数值模拟方法,通过建立全桥有限元模型,利用该数值模拟方法分析剪力键对摩擦摆支座减隔震效果的影响。通过改变摩擦摆支座的相关参数,研究参数变化对摩擦摆支座减隔震效果的影响。研究结果表明:在摩擦摆支座的摩擦因数较小且摩擦摆滑道曲率半径较大时,剪力键对采用摩擦摆支座的减隔震桥梁墩底弯矩影响较大,需要在地震反应分析时考虑剪力键的影响。     

耐磨板整板与分体式设计对高速铁路桥梁球型支座性能影响的试验研究

铁路桥梁球形支座的耐磨板主要有两种设计方式,一种是整体式,一种是分体式。研究两种不同的耐磨板设计对支座性能的影响,对于球型支座的应用具有重要意义。基于大量的球型支座力学性能试验,对多项力学性能的试验结果进行了对比、分析与总结。研究表明,采用整体式耐磨板的球型支座,在性能上优于采用分片式的球型支座。     

耐磨板对球型支座受力性能的影响

为了研究耐磨板对球型支座受力性能的影响,分别建立了无耐磨板、采用PTFE(聚四氟乙烯)及采用UHMWPE(超高分子量聚乙烯)作为耐磨板的球型支座有限元计算模型,并针对各种使用工况进行分析计算和比较。结果表明:使用UHMWPE耐磨板在改善球型支座的受力方面与使用PTFE耐磨板作用相似,均消除了支座接触部位之间的应力集中,使支座受力更均匀,而且由于UHMWPE耐磨板在密度、耐磨和承载能力等方面的优良特性,特别值得在桥梁支座领域进行大规模的推广和应用。     

高铁隔震桥梁模拟地震振动台试验研究

为研究高速铁路桥梁采用摩擦摆支座后的减隔震性能,对一跨典型32.5 m高铁简支梁桥进行了试验。依据经典力学原理推导双凹面摩擦摆支座的水平力-位移滞回模型并分析其力学性能参数,设计制作了符合高铁隔震桥梁要求的隔震支座。隔震支座的低周反复加载试验显示:双折线滞回模型能有效模拟双凹面摩擦摆支座的本构关系。设计缩尺比1∶13的高铁隔震桥梁模型,并选用2条地震动记录进行模拟地震振动台试验。试验中测量了不同抗震设防烈度地震作用下模型结构振动台试验的响应,包括主梁和墩顶的加速度、位移,摩擦摆支座的剪切变形,墩底钢筋和混凝土的应变。试验结果表明:双凹面摩擦摆支座能够有效消耗地震能量,减小桥梁的动力响应,且地震强度越大隔震桥梁模型的减震效果越好。     

摩擦摆支座抗拉拔设计及有限元分析

为了使摩擦摆支座应用到地震强震区和飓风较多区域的桥梁结构上,研究了一种新型抗拉拔摩擦摆支座。通过建立抗拉拔摩擦摆支座有限元计算模型,分析了该支座在地震工况下的抗拉拔特性及隔震效果。结果表明:该抗拉拔摩擦摆支座具有抗拉拔功能和阻尼耗能特性,且隔震效果十分显著。这种支座构造简单、易于更换,可提高桥梁上部结构的抗拉拔能力,避免发生倾覆破坏。     

摩擦摆隔震支座阻尼特性研究

采用有限元软件ABAQUS建立摩擦摆隔震支座(FPB)的实体模型,研究了在拟静态加载条件下,摩擦摆支座的几何参数对其刚度和耗能情况的影响规律。在使用等效线性化方法时,由于摩擦摆支座的位移情况受输入烈度和自身参数影响较大,故计算等效线性化参数时,选取合适的位移值对得到准确的结果十分重要。通过对比非线性时程分析与等效线性化的计算结果,分析各参数支座在不同激励下的响应,得出等效阻尼比超过30%的支座不宜进行等效线性化。     

十字摩擦摆支座设计验证与应用分析

提出了一种新型结构的十字摩擦摆支座结构,其位移由2个十字交叉方向的滑移拟合而成,给出了其水平屈后刚度的计算式并对其等效摩擦系数进行了分析。通过设计建模、有限元分析及实体试验,验证了该结构的可行性,且能达到双球面摩擦摆支座的性能。在不同方向可以十分便捷地设计成不同的位移与水平屈后刚度,尤其适用于连续梁长大桥等纵横向自振周期相差较大的工程结构。     

高铁桥梁典型减隔震装置及其减隔震效能研究

论述了高铁桥梁进行减隔震设计的原理和必要性,介绍了国内外桥梁进行减隔震设计的标准规范和最常采用的装置以及国内在常用减隔震装置上取得的进展。对常见高铁简支梁桥缩尺模型,针对性地设计制造了摩擦摆支座和粘滞阻尼器,进行了中、低墩的振动台试验,试验数据表明其相对普通球型支座都具有良好的减隔震效能,摩擦摆支座尤其适合低矮墩结构,粘滞阻尼器尤其适用于高柔墩结构。文中还指出了摩擦摆支座剪力销结构的设计要点以及粘滞阻尼器设计中的注意事项。     

罕遇地震作用下连续梁桥双曲面摩擦摆支座参数优化及减震效果研究

以韩江特大桥主桥(55+4×90+55)m为实际工程背景,开展罕遇地震作用下多跨长联连续梁桥双曲面摩擦摆支座参数优化及减震效果研究。采用通用有限元软件ANSYS建立桥梁动力分析模型,利用非线性动力时程分析方法,对双曲面摩擦摆支座的滑动摩擦系数和曲率半径进行参数敏感性分析,并与未设置双曲面摩擦摆支座情况的地震响应进行对比分析。结果表明:制动墩墩底内力和墩顶位移随支座曲率半径的增加而减小,随着支座摩擦系数的增加呈先减小后增大趋势;活动墩墩梁相对位移和摩擦摆支座位移随支座曲率半径的增加而增大,随着支座摩擦系数的增加而减小;摩擦摆支座的水平剪力随着支座曲率半径的增加而减小,支座摩擦系数对支座水平剪力影响规律不明显。综合考虑双曲面摩擦摆支座的减震效果和经济效益并结合该桥多跨长联的特点,建议双曲面摩擦摆支座的滑动摩擦系数取0.03,曲率半径取3m。     

基于ABAQUS非线性接触分析的球型支座转动性能及结构分析

采用大位移非线性接触有限元分析方法,对常用规格球型支座的转动性能及结构进行分析,并与常规力学模型分析结果进行比较,验证了球型支座转动力矩与正压力、摩擦系数、球面半径和转角的关系,说明转动力矩与转角大小几乎无关,但不同转角下支座各部件应力相对于无转动时有较大增加,最大可增加30％,设计时必须考虑,以保证球型支座的安全使用.根据实际情况合理地增大球面四氟板厚度和球面曲率半径可以有效改善球型支座的性能.     

铁路桥梁球型支座基本力学性能试验结果分析

为了解目前行业内铁路桥梁球型支座的基本力学性能水平,选取2017年—2019年共计150个球型支座样本进行竖向承载力试验、活动支座摩擦因数试验、支座转动力矩试验,分析竖向压缩变形、平面摩擦因数、球面摩擦因数3项技术指标.结果表明:球型支座的竖向压缩变形及平面摩擦因数的质量控制普遍稳定;球面摩擦因数波动较大,有超出设计要...     

基于摩擦摆支座的高速铁路 连续梁桥减隔震研究

为改善铁路桥梁的横向抗震性能,以高速铁路三跨连续梁桥为例,采用ANSYS软件,建立横向碰撞有限元模型,开展摩擦摆支座的减隔震研究。模型中考虑轨道系统(CRTSⅡ型)约束作用、支座非线性、墩柱弹塑性及桥梁两侧简支梁和路基段的影响。采用非线性地震反应时程分析方法,分析轨道系统约束作用对桥梁结构横向地震响应的影响,探讨挡块-垫石间距及摩擦因数和球面半径对摩擦摆支座隔震性能的影响,并比较2种隔震方案的减震效果。研究结果表明:轨道系统约束作用会改变桥梁结构的动力特性与地震响应,放大墩底剪力横向分配的不均匀性;适当增大挡块-垫石设计间距,可确保摩擦摆支座充分发挥隔震性能;结构横向地震响应对摩擦摆支座摩擦因数的变化较其球面半径变化敏感,且摩擦因数取用0.03～0.04较为合理。     

摩擦摆支座隔震连续梁桥抗震分析的简化计算方法

根据摩擦摆系统的简化力学模型,给出了考虑桩土效应、桥墩刚度以及支座非线性的摩擦摆支座减隔震桥梁抗震简化计算方法。对一座预应力混凝土梁拱组合桥的纵桥向减隔震性能开展研究,分析了在不同的支座设计参数下结构的等效刚度、等效阻尼、等效周期等物理参数。建立连续梁桥的等效单自由度振动模型,计算支座设计位移、桥墩剪力、弯矩及轴力。与有限元模型的精细化模拟结果对比可知,本文所提出的简化算法具有较好的计算精度,能够用于研究桥梁纵向的抗震性能。     

跨座式单轨固定铸钢支座接触应力研究

为了研究跨座式单轨固定铸钢支座铰轴与摆孔之间的接触应力,应用Hertz接触理论,分析影响铸钢支座接触应力的主要因素。采用有限元数值模拟的方法,借助ABAQUS有限元分析软件,建立固定支座的三维有限元模型,通过计算得到固定支座的接触应力。对支座进行静力荷载试验,对比试验结果与有限元计算结果,验证有限元分析结果的可靠性。最后借助有限元分析手段,计算铰轴直径变化对接触应力的影响。结果表明,固定支座在设计静力荷载作用下的接触应力满足要求,并且铰轴材料具有较大的强度富余;铰轴直径的尺寸会影响支座接触应力的大小,且存在最优铰轴直径使支座接触应力最小,可以为铸钢支座结构的设计与优化提供指导。     

球型支座与上下部结构之间特性研究

采用轴对称有限元模型,加入桥跨及混凝土墩台结构,对10 MN球型支座进行了非线性接触有限元分析,确定了桥跨结构梁体合理厚度模型.研究了支座与混凝土墩台之间摩擦系教对支座的性能影响,建议摩擦系数取值为0.4左右;对比研究试验工况与实际工况下支座应力与变形情况,两者之间有一定差距,对试验数据要正确合理地采用.     

高速铁路多跨长联矮塔斜拉桥减隔震设计研究

多跨长联连续梁结构存在固定墩地震力大、延性部位震后不易恢复等问题,在高烈度震区抗震设计存在困难。为了解决高速铁路多跨长联矮塔斜拉桥的抗震设计问题,以某(65.65+8×110+65.65) m单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥为研究对象,采用非线性时程积分方法,对单固定墩、刚构连续梁和摩擦摆支座隔震3种不同的抗震体系方案进行分析比选。研究结果表明,采用摩擦摆支座隔震体系方案优势明显,在地震作用下,与单固墩体系相比,桥墩横桥向墩底弯矩普遍减小70%以上,固定墩纵桥向墩底弯矩减小约80%;进一步通过摩擦摆隔震支座参数分析,确定了合适的支座参数,获得较好的支座变形量、墩顶剪力,减隔震效果明显。因此,在桥墩剪跨比小、下部结构刚度大的情况下,设置摩擦摆隔震支座后,可显著减小地震时下部结构的地震响应,使各个桥墩受力均匀,同时通过合理的支座设计可满足大震位移需求,并具有足够的自复位能力。     

大跨度连续梁桥摩擦摆支座布置及参数研究

以1座(71+83+123.5+240+123.5+83+71)m大跨度连续梁桥作为研究对象,研究摩擦摆支座的布置方式以及支座的力学参数取值对结构的地震响应的影响。分析结果表明:采用摩擦摆隔震支座体系的大跨度连续梁,在E2地震作用下,能大幅降低原固定墩的受力,使得各墩内力分布更加均匀,同时降低墩顶的位移;综合考虑可以仅在主跨的主墩上布置摩擦摆支座;摩擦摆支座摩擦系数的变化对结构地震反应影响很大,摩擦系数的增大虽然使支座耗能能力增加,但是过大的摩擦力不能有效地阻断墩梁间惯性力的传递,不能充分发挥隔震支座的耗能作用,建议摩擦系数采用0.02~0.03;摩擦摆支座半径的变化对结构地震反应影响很小,建议根据支座竖向承载力采用相应的曲率半径。     

基于摩擦摆支座的城市轨道交通异形连续梁桥减隔震分析

随着城市轨道交通业的迅猛发展,实际工程中对于桥梁的减隔震性能提出了更高的要求。针对异形连续梁桥减隔震的问题,以西安地铁5号线上该桥型为研究对象,采用弹性反应谱法及非线性时程反应分析方法,对普通支座和摩擦摆减隔震支座的两种模型在3条罕遇地震波作用下的各项地震反应进行研究。分析结果表明:采用摩擦摆隔震支座后,桥梁结构自振周期明显延长;桥墩在地震荷载作用下的墩底弯矩和墩顶位移反应显著减小;采用普通支座时,活动墩和固定墩地震力分配不均匀,采用摩擦摆隔震支座后,活动墩和固定墩均匀分配地震荷载,各墩协同抗震;摩擦摆隔震支座隔震效果明显。     

双线铁路简支梁桥的摩擦摆支座适用墩高范围研究

针对常用的32 m跨度双线铁路简支梁桥,研究摩擦摆支座在不同墩高情况下的减隔震率,确定适用墩高范围。运用OpenSEES软件,分别建立不同墩高情况下的采用普通支座(即球形钢支座)和摩擦摆支座的铁路简支梁桥有限元模型。对比采用2种不同支座的桥梁在同一地震动输入下的地震响应,确定不同墩高情况下的摩擦摆支座的墩顶位移减隔震率与墩底弯矩减隔震率。研究结果表明:如果要求纵、横向墩顶位移减隔震率大于55%,同时要求纵、横向墩底弯矩减隔震率大于25%,常用双线铁路简支梁桥的适用墩高范围为0～52 m。