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。     

行波效应对大跨度斜拉桥地震反应的影响

为研究大跨度斜拉桥地震反应特性及行波效应对其影响,以某大跨度斜拉桥为例,依据D'Alembert基本原理,采用动态时程法计算结构动力位移和内力.选用2条不同频谱特性地震波,考虑不同视波速对大跨度斜拉桥地震反应的影响,重点研究行波效应对大跨度斜拉桥的地震反应影响,并与一致激励地震反应结果进行比较.结果表明:随着视波速的增大,各桥塔塔底内力、塔顶位移以及墩底内力的地震响应值有显著变化且趋近于一致激励地震响应;行波效应对主梁顺桥向轴力和塔顺桥向剪力有显著影响;在地震波加速度峰值(0.40g)相同的情况下,由于各条波之间频谱特性的不同,不同视波速输入下结构的地震反应存在一定的差异.     

考虑行波效应的大跨度双塔斜拉桥地震响应分析

为研究行波效应对大跨度斜拉桥索力和墩/塔内力的影响,利用MIDAS/Civil建立某大跨度双塔斜拉桥有限元模型,采用相对位移法,分析不同地震波速度下拉索的索力响应、墩/塔底的内力响应、主梁和塔顶的位移响应,并将其与一致激励下地震响应相比较。结果表明,考虑行波效应,低波速时索力峰值大于一致激励下索力峰值,但随着波速的增大,行波效应对索力的影响逐渐减弱;随着波速的增大,行波效应对桥梁结构位移和内力的影响减小;行波效应对各墩/塔底内力的影响不相同,与一致激励相比,不同部位的内力响应有增有减,低波速对墩/塔底内力的影响最明显;考虑行波效应,主梁跨中和塔顶的纵向位移较一致激励下减小,对结构有利,但主梁跨中竖向位移增幅较大,不利于结构抗震,设计时应予以重视。     

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。     

板式橡胶支座连续梁桥横桥向抗震性能研究

板式橡胶支座在我国中小跨径梁桥中应用广泛,主梁通常直接放置在支座上,在地震作用下板式橡胶支座与梁底会发生滑动。基于某板式橡胶支座连续梁桥,采用非线性时程分析方法,探讨只考虑横向挡块的刚性约束作用、只考虑支座的水平剪切刚度及考虑支座与梁底的滑动效应三种模拟方法对结构横桥向抗震性能的影响。结果表明:考虑板式橡胶支座与梁底的滑动效应后,由于两者之间摩擦耗能及滑动后支座的隔震作用,桥墩的地震力有了明显减小,同时主梁位移与支座变形也得到了较好的控制,结构的减隔震效果最好,是一种合理地震模拟方法。同时,为了保证充分发挥板式橡胶支座滑动后的减隔震作用,横向挡块与主梁之间的间隙应预留出支座滑动的位移要求,该结论可供工程实践参考。     

行波效应对超大跨径多塔斜拉桥地震响应的影响

以某跨海工程2×1 500m三塔斜拉桥设计方案为背景,采用非线性时程分析方法,考虑多点激励地震输入,研究了多点激励行波效应对超大跨径多塔斜拉桥的地震响应影响,比较了不同地震视波速和地震动频谱特性对桥梁结构地震响应的影响规律。结果表明,对于超大跨径的多塔斜拉桥,多点激励行波效应对其地震响应有显著影响,行波效应对超大跨径多塔斜拉桥地震响应的影响受地震动频谱特性的影响较大,对于超大跨径多塔斜拉桥的抗震设计仅考虑一致激励输入是不合理的。     

多跨连续梁桥横向减隔震分析

一阶横弯多跨连续梁桥,当地震作用时,仅依靠增大横桥向刚度的方法来减小连续梁的横桥向位移,会带来很大的墩底反力和弯矩。墩底弯矩过大又会引起桥墩压溃和主梁横向位移过大。文章针对工程中最常见的一种减隔震装置一铅芯橡胶支座,以某9m×40m大跨连续梁桥为模型,以墩底内力和主梁横向位移作为研究对象,利用非线性时程分析方法,采用普通橡胶支座的方案和采用橡胶支座的9个方案在三条人工波的最大地震响应进行比较分析,研究了铅芯橡胶支座不同的布置方式,及其设计参数的选取对多跨连续桥梁横向减隔震性能的影响。并得出了以下结论:铅芯橡胶支座的个数和布置方案对桥梁结构在地震作用下的减隔震效果影响很大;合适的布置铅芯橡胶支座等减隔震装置可以有效的减少地震作用下桥梁结构的地震响应,可以显著提升结构的抗震能力;铅芯支座的硬化比对横向位移影响不大,对横向内力的影响稍大。     

高地震烈度区大跨长联混凝土连续梁桥协同减隔震体系研究

高地震烈度区大跨长联混凝土连续梁桥上部结构质量大、地震响应高,抗震问题较为突出。介绍了基于协同减隔震技术的速度锁定摩擦摆支座的基本结构组成及摩擦耗能工作原理,并以西安市红光路沣河大桥为工程研究实例,提出制动墩“硬扛”体系、协同抗震体系和协同减隔震体系等3种结构体系,建立相应的地震分析模型对3种体系下的结构动力特性及地震响应进行计算分析对比。结果表明,相比其他体系,基于速度锁定摩擦摆支座的协同减隔震体系的结构自振周期得到了有效延长,纵向地震响应下降明显,墩梁之间的相对位移合理可控,该体系是高烈度区大跨长联混凝土连续梁桥的一种合理的减隔震体系。     

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。     

板式橡胶支座摩擦性能对中小跨径梁桥地震响应影响分析

为分析板式橡胶支座摩擦性能对中小跨径梁桥地震响应的影响，建立简支梁桥和连续梁桥2种桥型的有限元模型，采用增量动力分析方法，对比不同支座滑动摩擦系数对2种桥型在纵横桥向地震作用下地震响应的影响。结果表明：在横桥向地震作用下，简支梁桥主梁易发生转动，对于墩台处的横向限位装置设计参数需区别设计，而连续梁桥主梁呈刚体平移，墩台处的横向限位装置可采用相同设计参数；在纵桥向地震作用下，简支梁桥和连续梁桥桥台处支座更易发生脱空或滑落；在不同方向地震激励下，两种桥型桥墩墩底曲率均随支座摩擦系数增加而增大；在中小跨径梁桥结构设计时，可通过设计不同支座接触面来选择有利于结构抗震的摩擦系数。     

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。     

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。     

减隔震技术在高烈度地区混凝土梁桥中的应用

为探究减隔震支座在高烈度区混凝土连续梁桥的具体抗震效能,采用MIDAS有限元分析软件分别对设置减隔震支座的连续梁桥和设置普通支座的连续梁桥建立全桥计算模型,通过反应谱法和时程分析法对2个计算模型的结构自振周期、关键节点内力、位移等地震响应进行详细对比分析。通过计算及模拟可知:采用减隔震支座时,自振周期较之采用普通支座时的第一、二阶结构自振周期分别增长2.31、2.68倍,振动频率大幅减缓,地震直接作用效应响应延缓;采用减隔震支座时,主墩纵桥向、横桥向减震率分别高达76%和79%,过渡墩顺桥向、横桥向减震率分别高达34%和43%,墩顶纵、横桥向的位移下降明显,均在20%以上。     

摩擦摆支座隔震城轨连续梁桥碰撞响应研究

隔震连续梁桥与邻梁较易发生碰撞并造成损伤,完善的减隔震设计应将碰撞效应考虑在内,以更好地保护梁体。以某城市轨道交通系统三跨连续梁桥为例,建立了该桥及相邻简支梁桥的空间有限元分析模型,采用非线性时程分析方法计算了不同工况中应用摩擦摆支座(FPS)进行减隔震设计后,隔震连续梁桥与相邻简支梁桥梁体的碰撞响应,探讨了梁端间隙、FPS主要设计参数对梁间碰撞响应的影响以及碰撞对隔震连续梁桥地震响应的影响。研究结果表明,同时考虑两端碰撞时,通过增大梁端间隙、减小支座等效滑动半径或增大支座摩擦系数的方式均可有效减少梁端碰撞发生的次数,虽无法保证梁间碰撞力同时减小,但是从效应累积角度考虑,仍然认为是有利于减弱梁间碰撞效应的。其中,增大梁端间隙或支座摩擦系数对碰撞效应的影响规律相似且减弱效果较为明显,减小支座等效滑动半径的效果次之。在设计中可主要通过适当增大摩擦摆支座摩擦系数和梁间间隙的手段来减小梁间碰撞效应。     

大跨度悬索桥地震行波效应分析

大跨度悬索桥由于各墩柱基础所处地质条件的差异,不同墩柱间的地震动输入存在时间差,结构考虑了行波效应的地震响应可能与一致激励得到的不同。为了研究大跨度悬索桥的行波效应,以某长江大桥为研究对象,分别采用一致激励和非一致激励地震动时程输入,分析结果表明,在不同视波速时结构内力变化不太显著,但对梁端纵向位移较为敏感,相比在一致激励作用下,考虑了行波效应的结构地震响应较小。     

高架桥模型考虑行波效应下的动力反应研究

城市高架桥的主要型式是连续桥梁,多跨连续梁桥由于延伸长,跨数多,在研究其抗震性能时,需要考虑多点激励下结构的动力反应,因此高架连续梁桥成为典型的研究对象,行波效应是多点地震地面运动分析方法中最常用的一种方法,因此被地震分析中普遍应用。将几何比例为1：10的连续梁桥缩尺模型为研究对象,完成了纵向一致地震动输入和行波输入下数值模拟得到结构动力反应分析的对比。结果表明：考虑行波效应会对一端滑动支座相对位移产生影响,因此考虑行波效应研究高架桥地震反应是极其重要的。     

隔震连续梁桥地震作用下梁间碰撞响应的研究

铅芯橡胶支座隔震的桥梁在地震作用下相邻梁体间容易产生碰撞.以3等跨连续梁桥为对象,建立了考虑隔震支座非线性的桥梁碰撞模型,通过非线性时程分析研究了纵向地震作用下相邻联梁体间的碰撞响应.计算结果表明,隔震桥梁在地震作用下更容易发生梁间碰撞,碰撞产生相当大的撞击力,使主梁的轴力响应巨幅增大,但主梁的位移及墩的剪力、位移响应增大不明显.影响碰撞响应的主要因素是相邻联的周期比和基本周期的大小、伸缩缝间隙的大小.铅芯橡胶支座在桥梁地震碰撞中能消耗碰撞能量,可以有效地减小碰撞响应,对桥梁起到一定保护作用.     

长联连续梁桥双曲面球型减隔震支座参数影响研究

为研究双曲面球型减隔震支座的球面滑动摩擦系数μ2、温变间隙△对长联大跨连续梁桥地震响应的影响,以某一联(50+8×100+50)m连续梁桥为对象,采用MIDAS Civil软件建立有限元模型进行分析.提出采用钧单元、间隙单元与摩擦摆单元并联后再与摩擦摆单元串联的方式模拟双曲面球型减隔震活动支座的力学行为.基于有限元模型...     

行波效应对高墩长联波形钢腹板PC刚构桥地震反应的影响

采用动态时程分析方法,利用有限元分析程序MIDAS/Civil建立动力分析模型,分析高墩长联波形钢腹板PC刚构桥在顺桥向地震波作用下不同相位差行波效应,给出了主墩纵桥向弯矩和剪力、主梁跨中剪力和竖向位移随视波速的变化曲线,对其地震反应的一般影响规律进行分析对比。结果表明,行波效应对高墩长联桥梁的影响具有一定的波动性,结构内力和位移均有不同程度增长,行波效应的影响与结构特性及地震波特性密切相关。     

非一致激励下大跨斜拉桥的随机地震响应分析

基于平稳随机地震动场理论,对大跨度斜拉桥进行非一致激励下的平稳随机地震响应分析。以金塘大桥主通航孔桥为研究对象建立有限元模型,采用多点平稳随机地震响应分析方法,数值仿真了该斜拉桥在纵桥向、横桥向和竖向多点激励下的地震响应,研究了地震动的空间变化,包括部分相干效应和行波效应以及视波速变化对大跨度斜拉桥地震响应的影响。数值分析结果表明：非一致激励下斜拉桥的内力和位移有较大改变,地震动的行波效应影响比部分相干效应的影响更大,地震动的空间变化对纵桥向激励有利,对横桥向激励影响较小,对竖向激励影响很大且不利。对大跨度斜拉桥,必须进行多点地震激励的响应分析。