润扬大桥退役支座性能检测评估与提升技术研究

为系统研究由在役桥梁更换下来的退役支座的质损病害和剩余力学性能,以润扬大桥更换下来的退役盆式支座为例,开展支座外观检测与力学性能试验的研究,以确定服役支座更换的质损病害;开展退役支座性能提升技术研究,并进行试验验证。研究结果表明,退役支座的质损病害是耐磨板发生严重磨损,导致摩擦系数增大至0.05,改变了桥梁原有约束体系,并增加了支座锚棒被剪断的风险;采用更换耐磨板的再制造方案是可行的,可实现对退役支座的二次利用,减少资源浪费。     

一种新型易更换桥梁支座系统

目前桥梁支座更换时需对桥梁梁体顶升起一定高度,而此时梁体发生了强制位移,会造成结构损伤。且需大型同步顶升设备,顶升技术要求较高,造成桥梁支座更换费用居高不下。为解决以上问题,为桥梁工程提供了一种新型桥梁支座系统,介绍了该系统的更换流程。该新型支座系统总高度可以调整,从而可减小支座更换对桥梁结构的损伤,同时显著降低支座更换技术难度和工程费用。     

不同约束体系对双层曲线梁桥地震响应的影响

双层曲线梁桥可以在较短距离内实现较大的爬高,由于特殊的结构形式使其地震响应有别于规则桥梁,而支座和限位装置组成的约束体系是影响桥梁结构地震响应的关键。为得到双层曲线梁桥的合理约束体系,基于一座双层曲线梁桥建立有限元模型,进行地震作用下的动力分析,对比球型钢支座、板式橡胶支座和盆式支座的位移和桥墩截面曲率,并将剪力销作为双层曲线梁桥的限位装置,研究剪力销与不同支座组成的约束体系对双层曲线梁桥结构地震响应的影响。结果表明:在地震作用下,双层曲线梁桥的上层支座位移普遍大于下层,双层约束体系使得桥墩中部的截面曲率和延性要比墩顶和墩底的小;球型钢支座的支座位移较小,传递到桥墩的地震力较大,设置剪力销后支座位移减小,桥墩损伤未发生明显变化;板式橡胶支座的支座位移较大,在地震动强度较小时就发生滑动,支座滑移可耗散能量使桥墩的损伤程度降低,但与剪力销组合后支座位移受到限制,传递到桥墩的地震力成倍增加,桥墩损伤最为严重;盆式支座的支座位移较小且上下层位移值最为接近,传递到桥墩的地震力较为均匀,在一定程度上保护了桥墩,考虑剪力销后,支座变形减小到允许范围之内,桥墩损伤略有增加。因此,本研究认为盆式支座与剪力销的组合是该双层曲线梁桥的合理约束体系。     

基于支座有限损伤的简支梁桥抗震设计方法

我国公路简支梁桥的使用量大面广,其抗震安全性对确保震后交通网络的畅通具有重要意义。采用统计分析和数值模拟等方法,对"5·12"汶川地震中958座简支梁桥的6 594组支座、2 136个桥墩的震害表现和简支梁桥震损过程进行分析,结果表明:对于位于烈度Ⅷ度及以上地区的桥梁,板式橡胶支座的震害难以避免,但支座破坏对桥墩具有保护作用。提出基于支座有限损伤的简支梁桥抗震设计思想和理论框架,容许支座出现有限损伤来保护桥墩。通过提出合理的支座性能目标、预测桥梁的地震响应和采取相应的限位措施来控制支座损伤。通过大量的计算分析提出B类桥梁的支座容许损伤定量指标。     

强震区大跨径混凝土梁桥合理抗震体系研究

该文以海南龙塘南渡江大桥为工程背景,建立该桥的三维有限元动力模型,首先介绍地震动输入的选取和有限元模型的建立,其次讨论摩擦摆式减隔震支座不同的设计参数(支座半径)对桥梁地震响应的影响,得出适合该桥的最优支座参数;最后对比分析常规约束体系、摩擦摆式支座减隔震体系及刚构桥体系3种不同约束结构下的桥梁地震响应。结果表明:在横向或纵向地震输入下,摩擦摆式支座可以有效降低地震内力响应,还能将实际的位移响应控制在合理范围内,证实了该体系对于该桥的有效性。     

大跨度轨道交通桥梁抗震性能分析

为了解轨道约束作用和摩擦摆支座对轨道交通桥梁抗震性能的影响,以某大跨轨道交通桥梁[(85+135+85)m预应力混凝土连续梁]为背景,采用MIDAS Civil软件建立考虑轨道约束作用的线桥一体化有限元模型,选取承受惯性力最大的固定墩作为研究对象,研究轨道约束作用对桥梁抗震性能的影响和摩擦摆支座的减隔震效果,分析墩高对摩擦摆支座减隔震效果的影响。结果表明:考虑轨道约束作用后,桥梁的纵向自振频率有所提高,横向自振频率变化很小;考虑轨道约束作用时,固定墩的墩顶位移、墩底弯矩和墩底剪力比不考虑轨道约束作用时均明显增大;采用摩擦摆支座能显著降低固定墩的地震响应,摩擦摆支座具有良好的减隔震性能;摩擦摆支座的隔震效果随墩身高度的增加逐渐减小,摩擦摆支座适合在桥梁固定墩墩身刚度较大时采用。     

板式橡胶支座梁桥大比例缩尺模型抗震性能试验研究

为研究板式橡胶支座梁桥横向约束体系的减震性能,制作某(30+30)m两跨一联的桥面连续简支梁桥大比例缩尺全桥结构模型,对缩尺模型进行振动台试验,研究无约束自由滑动体系、X形板弹塑性挡块约束体系及钢筋混凝土挡块约束体系的地震反应。试验结果表明:地震动输入过程中,板式橡胶支座、X形板弹塑性挡块及钢筋混凝土挡块均有损伤或弹塑性变形,提供体系的能耗增加;随着地震强度的增加,无约束自由滑动体系中板式橡胶支座发生滑动,梁体出现永久残余位移;设置钢筋混凝土挡块体系的墩梁最大相对位移最小;X形板弹塑性挡块体系能大量耗散地震能量,有效减少墩梁间相对位移以及传递至下部结构的梁体地震力,使桥墩及基础免遭严重损伤,减震性能较好。     

多孔连续梁桥纵桥向抗震体系研究

以某多孔连续梁桥为工程背景,提出了4种纵桥向抗震体系:常规抗震体系、增加固定墩抗震体系、液体粘滞阻尼器抗震体系和铅芯橡胶支座抗震体系。以常规抗震体系为参照,对比分析了固定墩个数、液体粘滞阻尼器和铅芯橡胶支座对结构抗震性能的影响。研究发现:增加固定墩个数,并不一定能减小桥梁结构的地震响应;液体粘滞阻尼器在不改变桥梁在正常使用状态下结构性能的前提下,可有效降低结构的地震响应,推荐为纵桥向抗震体系;铅芯橡胶支座使全桥刚度趋于均衡,可大幅降低桥梁结构的地震响应,在兼顾正常使用的前提下,推荐为纵桥向抗震体系。     

约束关键装置损伤对大跨度三塔斜拉桥动力响应的影响研究

约束关键装置是桥梁的“关节”,对桥梁的正常运营发挥着至关重要的作用。以黄茅海三塔斜拉桥为工程背景，针对黄茅海三塔斜拉桥采用的约束体系，研究了不同约束关键装置损伤对大跨度三塔斜拉桥动力响应的影响。结果表明，约束关键装置损伤对大跨度三塔斜拉桥动力响应的影响相对较小，但约束关键装置损伤可能会导致弹性索发生断索破坏，阻尼器丧失耗能能力以及支座发生局部损伤。因此，三塔斜拉桥服役期间应重点关注约束关键装置的运营状态，加强对约束关键装置的养护力度，尽量减少约束关键装置损伤的机率。     

斜交支座的一种新计算方法

在曲线桥梁结构及斜交桥梁结构中,经常会出现斜交支座。在进行结构分析时支座约束即为结构的边界条件,准确模拟支座约束对结构分析结果的可靠性有非常重要的作用。在以前学者研究的基础上,给出了斜交支座的一种新的计算方法,使得编写结构有限元分析软件时更加方便和高效,应用时具有更高计算效率。     

大跨双塔自锚式悬索桥铅芯橡胶支座减震效果分析

铅芯橡胶支座依靠铅芯构件的剪切变形能够有效地耗散地震力产生的能量,从而保护桥梁结构在地震作用下的安全。该文对某大跨双塔自锚式悬索桥设置铅芯橡胶支座后的减震性能进行研究,分析了设置铅芯橡胶支座对结构体系自振周期的影响;进而对比研究了设置型号和数量不等的铅芯橡胶支座后,桥梁结构在地震作用下的内力、位移变化情况。研究结果表明:铅芯橡胶支座能够有效地改善桥梁结构的抗震性能,随着铅芯橡胶支座数目的增加,关键节点位移减小,控制截面弯矩减小,剪力增大,且高型号支座减震效果更好。     

速度锁定型变曲率摩擦摆式支座实际工程应用分析

速度锁定型变曲率摩擦摆式支座通过在分离式变曲率摩擦摆支座上安装速度锁定器,来控制支座在桥梁正常使用和不同水准地震状态下不同的工作方式,合理控制桥梁结构在E1、E2地震作用下的抗震体系,切实提高桥梁抗震性能,节约工程造价。     

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.     

不同边界约束对橡胶支座受力性能影响研究

橡胶支座是连接桥梁上下部结构的重要构件,其力学性能对上下部结构地震响应有重要影响,但其力学性能会因安装时采用的锚固边界条件的不同而存在差异。为研究不同边界约束对橡胶支座受力性能的影响,利用有限元软件建立了顶底面锚固、顶面锚固和顶底面均不锚固(无锚固)3种不同边界约束的精细化橡胶支座有限元模型,并通过试验及理论计算验证了所建有限元模型的合理性。随后对具有不同边界约束的支座有限元模型施加竖向力及剪切变形,对比分析了不同边界约束对支座内部应力分布、应力响应值变化等力学性能的影响。结果表明,随剪切变形的增加,支座因受压面积减小而导致内部峰值压应力逐渐增加,不同边界约束下支座的内部峰值压应力增加幅值相差明显,其中采用顶底面锚固的支座增加幅值最大,无锚固边界支座增加幅值最小;在剪切变形作用下,对橡胶支座采取锚固措施会增加支座内部应力响应值,相同水平荷载下,顶底面锚固支座比无锚固支座更易发生橡胶层与钢板间的剥离、撕裂破坏,而且采取顶底面锚固边界约束会增大桥梁结构下部地震力,不利于结构抗震;对于采用无锚固边界约束的支座,随剪切变形的增加,其刚度退化明显,在设计时应考虑因支座支承面处卷曲而造成的有效剪切面减小的影响。     

设置速度锁定支座的大跨桥梁结构的抗震性能研究

为了研究速度锁定支座对大跨桥梁结构的减震作用,以黄河特大桥为依托工程,建立了主桥及引桥的三维动力有限元模型,并对设置速度锁定摩擦摆支座后的桥梁结构进行抗震性能分析,以研究该支座的减震效果。分析结果表明,设置速度锁定摩擦摆支座后,主桥活动墩可有效分担固定墩的内力,而速度锁定摩擦摆支座也对支座位移有较好的控制作用;再者,相对大震作用,速度锁定摩擦摆支座在中震作用时的更为有效。由分析可知,本桥使用的速度锁定摩擦摆支座的减震性能良好,类似的,在大型桥梁结构上设置速度锁定摩擦摆支座,可有效提高桥梁结构的抗震性能。     

在役简支T梁结构连续化改造中的支座选型研究

为研究不同型式支座对桥梁结构受力性能的影响,文中以某40 m预应力混凝土简支T梁桥连续化改造加固为例,通过对2种不同型式支座下桥梁结构进行受力分析及对比,对双支座桥梁结构连续的支座选型展开研究。结果表明,相对于刚性支座,橡胶支座可以明显地减小墩顶负弯矩。在此基础上,对2种不同型号的弹性橡胶支座支反力进行承载能力极限验算,计算结果表明,GJZ 400×400×99型板式橡胶支座满足该类桥梁要求,相对合理。     

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。     

考虑摩擦滑移的普通板式橡胶支座剪切性能研究

普通板式橡胶支座作为中国量大面广的公路钢筋混凝土梁桥结构体系中的重要支承构件,其力学性能对局部和整体结构的刚度分布和受力变形特点具有一定的影响,甚至影响服役公路桥梁结构的安全性和适应性。因此,针对桥梁服役过程中该类支座普遍存在的滑移、脱空等典型病害特征,研究其不同受力状态下的剪切性能。考虑支座界面接触方式、几何尺寸等参数,设计并进行了6个普通板式橡胶支座的剪切性能试验。对不同参数影响下支座的损伤破坏模式、剪应变-剪应力曲线、支座有效剪切应变及抗剪刚度等参数进行对比分析。进一步应用有限元数值模拟方法,对摩擦滑移下的支座剪切性能进行参数分析,并将其有限元分析结果与普通板式橡胶支座的剪切性能试验结果进行对比。研究结果表明,支座上、下表面的接触摩擦条件可明显影响支座的水平侧移和抗侧力。对于界面摩擦因数较小的情况,卸载后支座摩擦滑动位移不能完全恢复,随着循环加载次数的增加,摩擦滑动位移增幅增大,且支座界面摩擦滑移可降低支座有效剪切变形和抗剪刚度的发挥。0.5,0.7,1.0等效剪切变形下支座的抗剪刚度试验结果、模拟结果与理论计算结果对比表明,试验结果与模拟结果吻合较好,而既有抗剪刚度理论计算结果偏大,且未考虑支座界面摩擦滑移、脱空的影响。因此,在进行实际桥梁结构的力学性能计算时,应考虑不同受力阶段支座力学性能指标的取值。     

高性能板式减震橡胶支座性能研究

采用理论分析和试验验证相结合的方法,针对一座3联(12跨)不等墩高连续梁桥,对比了高性能板式减震橡胶支座隔震体系和传统板式橡胶支座隔震体系下桥梁结构的动力特性、墩底弯矩、支座位移、支座竖向承载性能和支座复位能力。相较于传统的板式橡胶支座,高性能板式减震橡胶支座隔震结构的自振周期稍有延长、墩底弯矩能需比更大、支座位移响应相差不大,高性能板式减震橡胶支座更能满足抗震需求。     

基于接触非线性的特大吨位球型支座有限元分析

支座是支承和连接桥梁上、下部结构的重要装置.它将上部结构的恒、活载传递给墩台,并根据计算假定适应或者约束上部桥跨结构产生的水平和转角变位.考虑到上部结构为钢桁架结构,球型支座不仅受力巨大且支点受力复杂.将常规放置在上方的球冠衬板倒置,支座水平滑移面从上方移至下方.根据支座结构和桥梁设计支座技术要求,建立支座有限元模型,运用接触分析更精确地对支座进行有限元分析.有限元计算结果表明,支座受力控制构件平面四氟板与曲面四氟板满足设计要求.