双曲面球型减隔震支座设计参数分析研究

双曲面球型减隔震支座是我国研发的一种新型减隔震装置，正在被广泛应用于高烈度区大跨径连续梁桥的抗震设计中。该支座滑动球面的摩擦系数μ、球心距H和固定支座的水平极限承载力Fu是影响其抗震性能的3个重要参数。通过对这3个参数进行深入研究，得到桥梁抗震性能与3个设计参数的变化规律，可为采用双曲面球型减隔震支座进行抗震设计的桥梁提供指导。     

大跨度连续梁桥减隔震技术研究综述

采用减隔震技术是解决大跨度连续梁桥抗震问题的新思路,但是大跨度连续梁桥对支座承载力和变形能力要求较高,进行减隔震设计较为困难。文章通过文献调研从设计方案的选用、新型装置的开发、设计方法、简化分析方法、非线性精确分析技术等方面总结了大跨度连续梁桥减隔震技术的研究现状。文章对大跨度连续梁桥减隔震技术的研究热点和发展前景进行了分析,总结探讨了该技术的特点和规律,为该技术的深入研究和推广应用提供参考。     

基于高阻尼橡胶支座的混凝土连续梁桥减隔震性能

将一种新型的高阻尼橡胶减隔震支座应用在连续梁桥上,以桥墩及桩基抗弯能力和支座位移等性能指标为研究对象,基于数值模型,着重分析非规则混凝土连续梁桥纵桥向的减隔震性能。为使全桥结构的地震需求规则化、均匀化,根据数值分析结果,优化了非规则连续梁桥的减隔震支座设计参数和布置方案,采用连梁装置和纵向限位挡块解决隔震产生的大位移,并对桩基础的设计方案进行了探讨。连续梁桥的减隔震设计兼顾了抗震性能和经济性的总体需求。计算模型考虑了场地土体刚度、支座非线性以及限位挡块的碰撞等,分析结果表明高阻尼橡胶支座具有较好的减隔震性能。     

考虑行波效应的长联大跨径减隔震连续梁桥地震响应研究

为探讨行波效应对长联大跨径减隔震连续梁桥结构地震响应的影响规律,以某长联大跨径钢桁架连续梁桥为对象,建立了该桥采用双曲面球型减隔震支座进行减隔震设计的三维有限元分析模型,通过基于大质量法的非线性时程分析,对该桥考虑行波效应和一致激励下的地震响应进行了计算和对比分析。研究结果表明:行波效应对大桥地震响应的影响较为明显,且与一致激励工况相比,考虑行波效应后大桥内力响应可能发生明显增大,不利于结构安全,而导致响应增大所对应的地震波视波速则会随支座参数改变发生变化;同时主梁位移则随加载视波速的增加缓慢增大,在一致激励作用下达到峰值;在类似减隔震设计中,应考虑行波效应的影响以保证结构响应在安全范围内,主梁位移可偏安全地以一致激励所得结果为准。     

随机地震动作用下减隔震支座连续梁桥可靠度分析

为分析减隔震支座连续梁桥的可靠度,采用双过滤地震动模型模拟地震地面加速度功率谱,运用功率谱法进行减隔震支座连续梁桥的动力反应分析,得到各个减隔震支座的响应峰值统计量;以减隔震支座的相对位移作为控制指标,建立极限状态方程,依据JC法用MATLAB编程计算各减隔震支座的失效概率,并根据串联模式计算减隔震支座连续梁桥的总体失效概率。某4×25m减隔震支座连续梁桥设置板式橡胶支座和铅芯橡胶支座,采用该法进行随机地震动作用下桥梁可靠度分析。结果表明:在Ⅰ～Ⅳ类场地结构响应的变异系数只与结构本身有关;随着场地类别的逐渐不利,结构响应的离散程度越来越大;铅芯橡胶支座的抗震性能明显优于板式橡胶支座。     

考虑转动的双曲面球型减隔震支座竖向位移分析

双曲面球型减隔震支座的转动会造成支座竖向高度的变化，对连续梁桥内力造成影响。为了研究双曲面球型减隔震支座转动中的竖向位移，在分析了纯转和伴随水平位移的转动两种转动情况的转动过程基础上，建立了双曲面球型减隔震支座转动简化模型，通过理论推导得到了支座转动竖向位移公式。同时分析了双曲面球型减隔震支座转动中竖向位移的影响因素，为双曲面球型减隔震支座设计和连续梁桥内力计算提供理论依据。     

高承载力隔震支座的力学性能初步研究

桥梁减隔震技术中最常用的是铅芯隔震橡胶支座(LRB支座)和高阻尼隔震橡胶支座(HDR支座),针对这2种支座设计压应力不足的问题,基于新型阻尼材料,研制了高承载力隔震支座(GRB支座),其设计压应力可以达到35 MPa,极限压应力可以达到210MPa。对GRB支座的疲劳特性、剪应变相关性、压应力相关性、频率相关性、温度相关性和反复加载次数相关性进行试验,证明其具有良好的力学性能。以某桥6×110m的连续梁桥段为背景,采用有限元软件MIDAS Civil 2015建立桥梁计算模型,通过特征值分析和时程分析,对比桥梁在LRB支座隔震体系和GRB支座隔震体系下的主梁位移、关键截面的弯矩内力等结构响应。研究表明,GRB支座具有较大的竖向设计压应力,应用在大跨径现浇连续梁桥上,隔震效果好,支座的尺寸小,可缩小盖梁和伸缩缝尺寸,降低桥梁造价。     

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.     

华阳特大桥主桥双曲面球型减隔震支座的抗震设计

华阳特大桥为109m+168m+109m的矮墩特大跨径连续梁桥,由于其上部结构质量与下部水平抗推刚度均很大,遭遇强震时水平地震惯性力巨大,将导致在常规设计思路下墩身、桩基尺寸和配筋难以满足受力要求.为解决上述难题,在设计比选和论证中较好地引进了减隔震技术,对该桥采用双曲面球型减隔震支座的抗震设计过程和心得进行了论述.     

某连续梁拱组合桥铅芯橡胶支座减隔震研究

连续梁拱组合桥结构受力复杂,为了保证地震作用下该组合结构桥梁的安全,需要采取减隔震措施.以某大跨度连续梁拱组合桥为背景,进行桥梁动力特性分析,选取铅芯橡胶支座作为减隔震措施;采用控制变量法,对铅芯橡胶支座的铅芯直径、支座尺寸进行组合,研究铅芯橡胶支座的减隔震效果.结果表明:铅芯橡胶支座可延长桥梁的自振周期,减轻或规避共...     

大跨度连续梁桥的减隔震和延性抗震分析

采用加强固定盆式支座和墩柱强度的方法来强行保证大跨度连续梁桥在强震作用下的结构安全,固定墩会承受较大的地震力,由此导致设计的不经济性.针对上述现象,采用弹塑性减震耗能装置方案对强震区大跨连续梁桥进行减隔震设计.计算表明,通过合理设置装置的屈服力以及后屈曲刚度比,弹塑性减震耗能装置可以起到明显减小固定墩所受地震力、提高结...     

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。     

五O四厂黄河大桥的抗震设计与减隔震关键技术研究

该文以五O四厂黄河大桥3跨预应力混凝土连续梁桥为工程背景,研究了高烈度地震区大跨度高桩承台桥梁的抗震及减、隔震设计方法。建立全桥有限元模型,进行了E1水准及E2水准的地震反应分析及抗震验算。E2水准抗震设计中桩采用考虑轴力变化的纤维梁单元模拟。由于E2水准下桥墩的抗剪及桩身强度不满足要求,又对该桥进行了摩擦摆支座的减隔震设计。详细给出支座减、隔震设计的方法及步骤,并进行了非线性时程反应分析。结果表明减隔、震支座大幅提高了桥梁的整体抗震性能。     

铅芯橡胶支座在高烈度山区简支梁桥中的减隔震研究

高烈度山区简支梁桥的减隔震设计不可忽视。采用铅芯橡胶支座作为减隔震支座,主要研究了该减隔震支座对桥梁结构的周期、墩顶与主梁之间的位移差、墩底以及墩顶的剪力和弯矩的影响。得出的结论是：铅芯橡胶支座可以延长桥梁结构的周期,降低结构的刚度;同时可以大大减小桥墩墩顶、墩底的弯矩和剪力值,但墩顶与主梁的位移差会增大。     

改变支座模型对梁式桥地震反应的影响分析

针对一座4跨梁式桥在地震作用下的反应,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间梁单元建立4种模型进行了动力特性分析;并选取3条地震波,进一步对比分析了支座模型改变后连续梁桥和简支梁桥内力和位移的地震反应。结果表明:改变梁式桥支座模型,上部结构在桥台和梁端间伸缩缝处及相邻梁和桥墩间伸缩缝处相对位移的地震反应会明显变大,但桥墩内力和位移的地震反应明显减小,隔震效果显著;合理选择台梁间、墩梁处和相邻梁体间伸缩缝处限位弹簧装置的刚度可以有效地减小上部结构在地震中的相对位移,防止其发生梁端碰撞和落梁破坏。     

大跨度系杆拱桥减隔震设计

以某大跨度系杆拱桥为背景,采用Midas /Civil通用有限元分析软件建立三维有限元模型,对比分析了多种工况下的地震响应,重点讨论了采用摩擦摆减隔震支座+黏滞阻尼器组合减隔震体系后的减震效果。结果表明:采用此减隔震体系能有效减小固定墩地震响应,上、下部结构均在安全范围内。     

大跨钢桁梁桥拓宽改建工程抗震设计研究

为使拓宽改建后的钢桁梁桥结构体系满足现行的桥梁抗震规范要求,以拓宽改建后的松浦大桥主桥为例进行抗震设计研究。该桥主桥为两联(96+112)m连续钢桁梁桥,在拓宽改建后,上部结构自重明显增加,但下部基础因条件受限无法加固,考虑到该桥缺少必要的延性构件和震后的易修复性,宜采用减隔震设计。设计摩擦摆式减隔震支座和拉索减震支座2种减隔震方案,采用SAP 2000软件建立主桥有限元动力分析模型,研究2种方案的关键设计参数,并综合对比2种方案的减隔震效果。结果表明:摩擦摆式减隔震支座的减隔震效果较好、结构位移较小,但其受力复杂、安装制作繁琐且造价昂贵;拉索减震支座利用自由行程耗散能量,结构位移相对较大,但其受力简单、制作安装方便且易于更换,经济性能好。     

大跨度斜拉桥摩擦摆式支座减震性能分析

为选用合适的摩擦摆支座设置方案,以改善地震作用下大跨度斜拉桥下部结构的受力性能,以安庆-九江高铁鳊鱼洲长江大桥主航道桥为背景,利用有限元软件建立全桥模型,比较不同摩擦摆支座设置方案下桥梁下部结构的地震反应。结果表明:在地震作用下,不设置摩擦摆支座时,承台底轴力及墩梁之间相对横向位移不满足减震要求;仅边墩设置摩擦摆支座墩梁之间相对横向位移不满足设计要求;边墩及辅助墩均设置摩擦摆支座后,下部结构最不利轴力显著提高,墩梁之间相对横向位移响应明显下降,安全系数大幅提高,均能满足结构减震要求。鳊鱼洲长江大桥主航道桥最终采用边墩及辅助墩均设置摩擦摆支座方案。     

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。     

城市超宽桥的地震反应分析

以某三跨连续梁桥为工程背景,采用时程分析法,对43.5 m宽的四柱和双柱式超宽桥以及25.5 m宽的普通桥的地震反应进行分析.结果表明：双柱超宽桥主梁稳定性较差,在抗震设计时需要充分考虑主梁的扭转效应;超宽桥地震反应明显大于普通桥,其桥墩弯矩和支座剪力达到普通桥的2～4倍;四柱超宽桥横桥向地震反应起控制作用,双柱式超宽桥纵、横向地震反应均较大;桥墩的布置方式和支座的约束形式对超宽桥地震反应影响较大,双柱式超宽桥更为不利.