基于拉索减震支座的高墩桥梁抗震设计策略

近年来,随着我国桥梁工程的高速发展,桥梁交通网络不断完善,更多的高墩桥梁被应用于实际工程中。以某实际工程中的高墩桥梁为例,提出了基于拉索减震支座的抗震设计策略,对比研究了常规体系、采用摩擦摆支座的减隔震设计方案,分析了不同方案在E2水平地震作用下的桥梁结构响应。分析结果表明：高墩桥梁中采用拉索减震支座、摩擦摆支座都能有效地降低结构地震内力响应。摩擦摆支座与常规体系都可能导致较大的墩梁相对位移;拉索减震支座可有效控制墩梁相对位移,有利于防止落梁灾害的发生,是一种合理有效的抗震设防策略。研究内容可为高墩桥梁抗震设计提供有益参考。     

宁海新桥主桥抗震分析

以宁海新桥特大桥主桥为例,采用MidasCivil有限元软件,对其进行了反应谱分析和非线性时程分析。针对其下部结构刚度较大的特点,提出了纵横向限位装置联合抗震支座的抗震设计方案。计算结果表明,E1地震作用下,桥梁基本处于弹性工作状态,E2地震作用下抗震支座非滑动方向发生屈服,通过侧向滑移摩擦消能后,桥墩水平地震力大大减小,而限位装置承担余下的水平地震力,同时防止落梁。纵横向限位装置联合抗震支座的抗震设计,适合本桥,也适合下部结构刚度较大的混凝土梁桥。     

桥梁典型减隔震装置性能对比研究

减隔震支座的选择是减隔震设计的关键环节,然而目前研究多针对单一类型减隔震支座而没有对不同类型减隔震支座的适用性进行比较。通过对比几种桥梁典型减隔震支座的减震原理和关键力学性能,提出桥梁典型减隔震支座的适用范围。结合某一工程实例对两种典型减隔震支座的减震效果进行对比。分析结果表明,采用减隔震支座会大大降低传到结构上的地震力,但同时引起较大的震后位移。结论表明结构减隔震设计应合理选择减隔震支座,优化其力学参数,改善结构的自振周期,平衡地震力与地震位移的关系,最终实现结构的抗震设防目标。     

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。     

独塔斜拉桥的抗震分析及减隔震措施研究

对于大跨径斜拉桥,抗震计算涉及的因素较多,需要根据其自身特点,进行专项研究,以昆阳路闵浦三桥为研究对象,分别采用反应谱法和时程分析法对半飘浮体系独塔斜拉桥的结构地震响应进行对比分析,选取合适的地震波和阻尼参数。在E2地震作用下,采用时程分析法分别对塔梁间纵向约束支座剪坏前后两种不同的受力体系进行分析,结果表明,对支座剪坏前的纵向约束体系,主塔支座承受较大的水平力,而对支座剪坏后的纵向活动体系,主塔塔顶位移和主梁梁端的纵向位移均较大。针对大跨度独塔斜拉桥桥型方案特点,采用减隔震组合体系,不仅可大幅降低塔底纵向受力,同时可将塔顶和梁端的纵向位移控制在合理范围之内,是理想的抗震约束体系。     

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.     

采用黏滞流体阻尼器的桥梁支座抗震加固方法

针对桥梁固定支座剪断后地震位移无法控制的问题,提出采用黏滞流体阻尼器(FVD)进行抗震加固的方法。以某连续梁桥为背景,采用非线性时程动力分析方法对FVD的加固方式与参数选取进行分析。结果表明:固定支座有可能在桥墩出现塑性铰之前发生破坏;分散设置FVD可更有效地控制支座地震位移,且对桥墩的地震内力影响不大,可作为桥梁支座剪断后的抗震加固方法;阻尼系数和速度指数是FVD的主要参数,应从抗震加固性能与工程造价两方面进行比选,在满足支座位移与桥墩内力可控的前提下,应选择阻尼系数较小、速度指数较大的FVD进行抗震加固。     

不同支座形式对临猗黄河大桥地震响应影响研究

以临猗黄河大桥主桥(112+14×128) m+(14×128+120) m高墩长联组合梁桥为背景,研究不同支座形式对高墩长联组合梁桥地震响应的影响。建立该桥有限元模型,考虑支座在强地震动作用下发生的滑动特性,采用非线性动力时程分析方法对摩擦摆支座和球型支座约束条件下桥梁的地震响应进行分析及损伤评价,从而提出合理的支座约束形式。结果表明:高墩长联桥梁中矮墩支座地震响应对地震动强度增长较为敏感,在桥梁抗震设计中应关注矮墩支座的地震响应;纵向支座位移响应大于横向支座位移响应,纵向墩底弯矩响应小于横向墩底弯矩响应;2种支座约束下的桥梁地震响应均满足两水准两阶段的抗震设防要求,只考虑支座位移响应峰值而不考虑支座自复位等属性时,球型支座更能有效降低高墩长联组合梁桥地震响应。     

高烈度震区某独塔斜拉桥抗震性能优化

介绍了位于8度地震区某主跨163 m独塔混合梁斜拉桥的抗震设计,采用midas有限元分析软件对主桥结构进行非线性时程分析与抗震性能验算。通过设置阻尼器、改变支座类型等措施限制主桥的横向地震位移、降低主桥地震响应,从而达到优化主桥抗震性能、降低工程造价的目标。     

某深水群桩基础连续梁桥的抗震设计研究

以位于深水区域的某连续梁桥为对象,拟定4种不同的设计方案,通过动力特性分析和地震时程分析,比较了4种方案的动力特性和地震反应,得到对此类型桥梁抗震设计有用的结论。对于深水桥梁往往采用的高桩承台基础,自由桩长对桩基础的地震反应影响较大,在保证合理经济的前提下,自由桩长较小对其抗震性能有利。结构布置相同时,铅心橡胶支座可以延长结构周期,避开设计反应谱中加速度较大区域,从而减小地震作用;铅心橡胶支座在纵桥向使多个桥墩共同承受地震作用,同时具有耗能作用,能很大程度上减小结构地震反应。     

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。     

大跨度中承式钢箱桁架拱桥抗震体系研究北大核心

为研究大跨度中承式钢箱桁架拱桥合理抗震体系,以某主跨519 m的中承式钢箱桁架拱桥为背景,采用MIDAS软件建立全桥有限元模型,分析桥梁自振特性、非线性时程地震响应,对比采用拉索减震支座前、后2种抗震支承体系下的桥梁地震响应,并对拉索减震支座的自由程进行参数分析。结果表明:对于大跨度中承式拱桥,抗震体系设计应重点关注桥梁支座反力;由于主梁从主拱肋间穿过,降低了桥梁的抗扭刚度;采用拉索减震支座前、后,拱脚内力变化不大,桥梁支座横向水平力最大值由3027 kN降至915 kN,桥梁顺、横桥向位移响应也得到明显改善;该桥合理拉索自由程为5 cm。     

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。     

基于摩擦摆式支座的波形钢腹板PC刚构-连续组合梁抗震性能分析

以某黄河大桥为例介绍了基于摩擦摆式支座的波形钢腹板PC刚构—连续组合梁桥的抗震特性。分析对比了采用摩擦摆式支座和普通支座在动力特性、力学性能和位移响应的区别,得出采用摩擦摆式支座具有较优的抗震性能,为同类型桥梁抗震设计提供了借鉴和参考。     

大跨径混合梁斜拉桥抗震体系及阻尼参数研究

为研究大跨径混合梁斜拉桥在不同抗震体系与阻尼参数下的抗震性能,本文以主跨385m的京杭运河泗阳桃源大桥为背景,对比结构在纵桥向无连接装置、设置粘滞阻尼器、设置弹性索三种体系下的抗震能力,并进行了粘滞阻尼器与弹性索的设计参数敏感性分析,比较了不同参数下桥梁关键部位的地震响应变化,研究了不同体系下地震力传力路径。结果表明：选择合理阻尼参数与减隔震支座参数,可以大幅减小关键位置位移和关键构件内力,提高桥梁抗震性能。最后,给出了背景工程的合理设计参数,为同类型结构的抗震设计提供参考。     

波形钢腹板PC连续梁桥抗震性能研究及减隔震设计

依托南昌市某大跨波形钢腹板PC连续梁桥,通过建立有限元模型对其抗震性能分析了其在不同方向地震波作用下的内力和位移分布规律。结果表明,纵向和横向地震波对内力的影响方向不同,设计配筋可根据主要受力方向对应加强。同时对主桥进行了减隔震支座设计,计算结果表明减隔震支座可以有效降低地震响应,降低幅度可达34%～56%,建议在抗震标准高的桥梁中使用减隔震支座。     

铅芯橡胶支座在简支梁桥减隔震中的应用

为研究在高地震烈度区将铅芯橡胶支座应用于简支梁桥的减隔震效果,以水晶大桥为例进行分析.采用ANSYS分别建立隔震状态和非隔震状态的全桥有限元模型,考虑地基桩一土作用效应,取用50年超越概率10％和2％的计算反应谱进行反应谱分析,并取用与反应谱相同超越概率的地震波进行时程分析.分析结果表明:非隔震状态时,该桥在E1和E2地震作用下桥墩的位移和内力均较大,普通板式橡胶支座不能满足强度和变形的要求;采用铅芯橡胶支座隔震后,该桥桥墩的位移和内力得到了有效的减小,取得了良好的隔震效果;采用反应谱法分析隔震桥梁,通过计入隔震构件的等效刚度,能将非线性问题简化为线弹性问题处理.     

双层连续梁桥等效线性化方法隔震分析

为了在现行桥梁设计软件上进行连续梁桥的隔震分析,模拟铅芯橡胶隔震支座在地震、温度荷载作用下的非线性,研究了采用等效线性化方法进行桥梁隔震分析的步骤与精度。假设支座初始刚度,加载计算支座的相对位移,并得到支座水平刚度,经过反复迭代得到铅芯橡胶隔震支座的等效刚度。在此基础上将体系简化成线性系统按弹性方法进行计算,以安装了铅芯橡胶隔震支座的双层连续梁桥为例,分别计算等效模型和非线性模型在水平地震、均匀升温、横向风荷载和制动力作用下的响应,并讨论了等效线性化方法计算时的相关问题。与非线性分析结果比较,等效线性化法可以模拟水平地震和温度荷载作用下支座的非线性,结果满足桥梁工程的精度要求。隔震支座在横向风荷载和制动力荷载作用下一般不会屈服,使用第一刚度计算即可。