不同尺寸铅芯橡胶隔震支座力学性能的有限元分析

研究不同尺寸铅芯橡胶隔震支座力学性能的变化规律,为小比例隔震结构模型隔震层的相似设计提供依据。采用ABAQUS对不同尺寸的铅芯橡胶隔震支座进行有限元分析。在橡胶和薄钢板厚度按比例变化的情况下,分析了不同尺寸铅芯橡胶隔震支座在竖向荷载和剪切荷载作用下的力学性能,研究了竖向刚度、水平等效刚度、屈服后刚度、屈服剪力、等效阻尼比等随铅芯橡胶隔震支座尺寸的变化规律.分析结果表明:竖向刚度、水平等效刚度、屈服后刚度等随铅芯橡胶支座尺寸的增大而线性增大,等效阻尼比与铅芯橡胶支座的尺寸关系不大,支座屈服剪力与铅芯直径尺寸近似成二次抛物线变化的关系。     

支座类型对连续梁桥船桥撞击影响的简化分析

将由LS-DYNA模拟得到的船-刚性墙碰撞的船撞力时程曲线输入到由SAP2000建立的全桥动力模型中,进行全桥动力响应分析。分别针对设置盆式橡胶支座、铅芯橡胶支座和双曲面球型减隔震支座的连续梁桥,分析船撞作用下支座类型对桥梁关键结构响应的影响,得到了随船桥碰撞角度变化,不同支座类型的连续梁桥船撞响应的特点及规律。研究表明,相比双曲面球型减隔震支座,设置盆式橡胶支座的连续梁桥关键结构响应最小,并且支座类型对墩结构响应的影响远远大于对桩基结构响应的影响。     

高烈度区连续梁桥的地震响应特性研究

以一3跨连续梁桥为背景,对高烈度区采用普通盆式支座桥梁的地震响应及铅芯橡胶支座的隔震效果进行研究。采用不同地震加速度峰值的地震波作为地震输入对结构进行非线性时程分析,分别研究了高烈度区连续梁桥的地震响应特性,以及高烈度区盆式支座和铅芯橡胶支座桥梁地震响应差异。结果表明:在高烈度区桥梁会产生更大的地震响应,主梁、桥墩和支座的地震响应明显增加;使用铅芯橡胶支座能够较好地达到减震目的,除支座位移和主梁位移外,桥墩响应和支座剪力均明显减小。在高烈度区,铅芯橡胶支座依然可以发挥减震作用,其减震效果甚至会优于在低烈度区的使用。     

铅芯橡胶支座在连续梁桥上的应用

本文以6×25m桥梁工程为背景,对该桥进行了非线性时程分析,并对比分析了普通板式支座桥梁和铅芯橡胶支座减隔震桥梁的地震响应。结果表明:使用铅芯橡胶支座后,桥梁顺桥向和横桥向各墩墩底剪力和弯矩都明显减小;桥梁顺桥向和横桥向梁端位移也明显减小;各墩墩顶位移也减小很多。铅芯橡胶支座的使用,降低了桥梁地震响应,增强了桥梁在地震作用下的安全性。     

基于一种新型铅芯橡胶隔震支座的力学参数试验研究

通过对不同结构构造的铅芯橡胶支座进行水平动态力学试验,系统研究了铅芯橡胶支座动态力学性能与其结构构造及外加动载之间的关系。在支座直径、橡胶和薄钢板厚度不变的情况下,分析了不同倾角或曲率的铅芯橡胶隔震支座在竖向荷载和剪切荷载作用下的力学性能;研究了竖向刚度、水平等效刚度、屈服后刚度、屈服力、等效阻尼比等的变化规律。研究结果表明,竖向刚度随倾角或曲率的增加呈减小趋势,水平等效刚度、屈服后刚度、屈服力、等效阻尼比随倾角或曲率的增加呈增大趋势;同时通过数值分析精确的验证了新型铅芯橡胶支座具有良好的减隔震效果。     

基于Benchmark模型的低刚度隔震支座地震响应研究

建筑隔震设计中广泛使用的铅芯橡胶隔震支座(LRB)在近断层地震作用下,支座位移过大,在满足竖向承载力的同时难以兼顾支座的水平刚度和阻尼值,导致隔震体系的隔震效果不佳,甚至隔震支座可能发生损坏。针对这一问题,研发了一种新型的水平低刚度隔震支座,该支座在满足竖向承载力要求的同时,能将隔震层的水平刚度维持在较低的水准,同时保持较好阻尼性能。本文采用ETABS模拟隔震支座并建立隔震Benchmark模型,通过动力时程分析,对比了传统橡胶隔震方案和水平低刚度隔震方案中结构的最大层间剪力、最大层间位移角和能量耗散等结构响应。结果表明,近断层地震作用下,水平低刚度隔震方案比传统橡胶隔震方案的隔震效果更佳。     

两种减隔震支座对大断面混凝土桥梁抗震性能影响的研究

以厦门市同集路(海翔大道—福泽路段)跨线桥工程为背景,采用非线性时程分析方法对分别采用摩擦摆减隔震支座和铅芯橡胶支座的(3×38+3×38+4×38+2×38+3×38)m典型跨径连续梁桥在E1、E2地震作用下的地震响应进行了计算分析,并验算墩底弯矩、桩身内力。对摩擦摆减隔震支座和铅芯橡胶支座在大断面混凝土桥梁的减隔震性能效果进行了探讨分析。     

考虑退化效应的滑移铅芯橡胶支座力学性能精细建模与模型验证

隔震支座是隔震结构地震响应控制的关键构件,滑移铅芯橡胶隔震支座具有协调上部结构温致变形、地震作用下可耗能复位等优势,但往复荷载作用下其力学性能退化显著。文章建立考虑支座性能退化的滑移铅芯橡胶支座精细数值模型,开展不同竖向压力、加载频率、加载位移幅值时滑移铅芯橡胶支座压剪力学性能分析,并基于支座试验结果验证模型的准确性,进一步探明支座性能退化对隔震桥梁地震响应的影响。结果表明：竖向压力增大会改变滑移铅芯橡胶支座的滞回力-位移关系,从而提升其耗能性能;加载频率对摩擦力的影响随加载频率增大而显著减小;加载位移幅值越大,支座单周耗能能力、等效刚度随滞回周期的增加减小越显著;相比已有数值模型,考虑支座性能退化的精细数值模型分析结果与试验结果吻合更好,模型误差显著减小。隔震周期越大,支座性能退化对隔震桥梁地震响应的影响越显著,应在隔震结构设计与性能分析中予以关注。     

地下管廊管线支吊架隔震支座设计与试验研究

为了提高地下管廊管线抵抗地震灾害作用的能力,本文基于隔震支座设计理论与有限元分析,优化设计了2种小型橡胶支座。采用不同的工艺对橡胶支座进行试制,测试其主要性能指标,并将隔震支座安装在承重支吊架上,进行了减隔震性能试验。结果表明：优化的支座实现了减小水平刚度和确保竖向刚度的最大平衡;采用橡胶硫化压注的支座性能明显好于橡胶分层粘结的方法;铅芯隔震橡胶支座具有更好的耗能能力,插入铅芯越多,耗能能力越好,但水平刚度也随之增大;冲击振动荷载作用下,相比于无隔震支座情况,安装隔震橡胶支座的吊架上方管线加速度减小93.9%,减隔震效果显著。设计的减隔震支座体积小、参数可调、生产工艺简单、减隔震效果好,具有较好的工程应用前景。     

地震动速度脉冲对减隔震连续梁桥纵向地震响应的影响

本文分别选取台湾集集和Imperial Valley地震中有、无速度脉冲效应的两类实际地震记录作为地震动输入,基于一座实际连续梁桥,通过SAP2000软件建立有限元分析模型,以铅芯橡胶支座、拉索减震支座为研究对象,以非减震体系为对比,系统考察了速度脉冲对减隔震连续梁桥纵向地震响应的影响。结果表明:速度脉冲对非减震以及减隔震连续梁桥的纵向地震响应均有放大作用;在速度脉冲作用下,与非减震桥梁结构相比,虽然铅芯橡胶支座能较大程度减小地震内力响应,但支座变形能力无法满足变形需求,而拉索减震支座在实现减小桥梁地震内力响应的同时仍具有较好的限位能力,重视力与位移之间的平衡,具有较好的减隔震效果。     

移动荷载作用下大跨度铁路斜拉桥纵向共振机理

列车荷载作用下铁路斜拉桥将在不同方向上发生振动,列车竖向荷载作用下导致的主梁纵向振动将影响道床稳定性和伸缩装置的使用,甚至影响行车安全性和舒适性。采用等效纵向荷载研究移动荷载作用下斜拉桥纵向振动机理,推导纵向共振速度估算公式。以一大跨度铁路斜拉桥为实例,分析了不同速度的移动荷载作用下结构动力响应。结果表明,当移动荷载速度与估算纵向共振速度接近时,移动荷载通过桥梁时的纵向加载频率与桥梁一阶纵向振动频率接近,斜拉桥发生纵向共振现象,主梁和桥塔动力响应显著增大。     

风-汽车-桥梁系统空间耦合振动研究

为了考虑侧风引起的车轮相对于桥面的侧向相对滑动,在车轮与桥面之间引入了一个特殊阻尼器,这个阻尼器的阻尼系数依赖于车辆与桥梁的竖向耦合运动。在综合考虑路面粗糙度、车辆悬挂系统以及车轮相对于桥面侧向相对滑动的基础上,提出能够考虑桥梁的静风响应、抖振响应、汽车-桥梁耦合振动、系统的时变特性以及结构几何非线性和气动荷载非线性影响的风-汽车-桥梁系统空间耦合振动分析模型,编制了相应的分析程序。该程序既可以预测不同路面粗糙度,车速以及干、湿、雪、冰路面状况下行驶于桥梁上车辆的行车安全性,也可以评价低风速下车辆驾驶舒适度以及侧风和车辆移动荷载对桥梁振动的影响。     

Dynamic response analysis of monorail bridges under moving trains and riding comfort of trains

This paper introduces an analytical procedure to derive equations of motion for the monorail train–bridge interaction based on Lagrange’s formulation to investigate riding comfort of moving monorail trains on bridges. A 15 degrees-of-freedom dynamic model is assumed for a car in a monorail train that consists of driving, steering, and stabilizing wheels. It is based on the finite element method for modal analysis using three-dimensional models for a monorail bridge. Dynamic behaviors of a rationalized monorail bridge with a simplified structural system are investigated in comparison with those of a conventional monorail bridge using the developed analytical method. The riding comfort of running trains on the rationalized monorail bridge based on ISO 2631 is estimated using 1/3 octave band spectral analysis. Observations indicate that a rational type bridge does not engender difficulties related to the riding comfort of the monorail train, even when considering the longest traveling time of passengers between terminals.     

包西铁路128m钢管混凝土系杆拱动力性能分析

以200km／h时速客货共线128m钢管混凝土拱为研究对象,采用空间有限元分析模型,计算了桥梁的自振特性,详细探讨了横撑刚度和拱肋截面形式对桥梁自振特性的影响,评价了桥梁的动力性能和列车运行的安全性与舒适性。     

大型桥梁行车振动舒适性的烦恼率模型研究

针对目前国内外对行车振动舒适性的度量及具体判定上还有一定的模糊性,迫切需要定量化的评价方法.本文结合振动舒适度标准和国际上公认的振动舒适度实验,分析了概念隶属度值和相应的振动加速度对数值之间的关系,给出了烦恼率计算公式,提出了烦恼率的近似拟合曲线,并把烦恼率作为行车振动舒适性的量化指标,提出评价行车振动舒适性较精确的量...     

预应力连续T梁静动载试验及结构评定

通过预应力连续T梁进行静动载试验检测,并应用桥梁专用软件midas civil进行有限元模拟计算,将试验结果的实测值与模拟计算得出的计算值进行比较分析,结果表明:该桥的强度和刚度均满足设计和使用要求,以不同的车速跑车、刹车作用时,没有发现动应变急剧增加的现象,说明桥面总体较平顺。     

先简支后桥面连续梁桥车桥耦合振动分析

先简支后桥面连续梁桥由于预应力张拉过大,导致梁体过度上拱,从而形成以跨径为波长的特定波浪形桥面线形。本文取用四分之一车辆模型计算车辆的垂直振动加速度,采用Newmark法对车桥耦合振动方程进行数值求解。研究发现如果梁体的上拱度控制不好,不仅影响桥梁的施工和安全,而且还会影响车乘人员在过桥时的行车舒适性。     

Dynamic behavior of hybrid framed arch railway bridge under moving trains

In this study, the dynamic behavior of a concrete-filled steel tube (CFST) hybrid framed arch railway bridge under moving trains are investigated through an in-site dynamic test. The bridge was tested under train loadings in different scenarios and at different speeds of the trains. The free vibration characteristics, strain, displacement, and acceleration of the bridge structure were measured to evaluate the dynamic responses of the train-bridge coupling system. A three-dimensional finite element model, which took into account the train-bridge coupling and track irregularities, was established to analyze the behaviors of the train-bridge system. The model was validated against the in situ test results. The impact effect on the girder was greater than that of the arch frame. The acceleration responses of the trains on the bridge increased with the train’s speed. The riding comfort of the trains was evaluated based on the measured dynamic responses of trains.     

移动车辆荷载作用下钢管混凝土拱桥振动的舒适性分析

以某主跨110 m的自锚式钢管混凝土中承桁架拱桥为对象,分析了该桥的自由振动特性和车辆荷载作用下主跨桥面系振动的特性,并依据人行桥的舒适度指标评价了振动的舒适性.     

Moving train loads identification on a continuous steel truss girder by using dynamic displacement influence line method

This paper presents a dynamic displacement influence line method for moving load identification on bridge. The finite element model of Poyang Lake continuous truss bridge-train systems is established and the dispersed modal shapes are acquired by modal analysis. Multi-axle moving train loads are identified with simulated annealing genetic algorithm by minimizing the errors between the measured displacements and the reconstructed displacements from the identified moving loads. In the identification process, the dynamic displacement influence line technique is used to calculate the time history displacement responses of the bridge to avoid solving equations of motion of the bridge repetitively. Several important parameters of the bridge-train system are discussed to investigate their effects on the proposed method. The results demonstrate that the proposed method is an accurate and efficient method for moving train load identification on complex bridges.