拉索防落梁摩擦摆支座减震效果的数值分析

针对连续梁桥在地震状态下可能发生位移过大、产生落梁的问题,在普通摩擦摆支座(FPB)的基础上加设特殊装置改造成防落梁摩擦摆支座(UFPB).在介绍该类型支座基本组成情况的基础上,以一连续梁桥为例进行抗震分析,并对该类型支座各个参数进行研究.分析结果表明:该类型支座能减少桥梁上部结构与下部结构之间的相对位移,起到防落梁的效果,但会增加桥墩的内力响应,通过调整钢丝绳的参数可以减少这种不利影响.     

基于摩擦摆支座的地铁车站减震控制参数敏感性分析

为研究摩擦摆支座参数对地铁车站结构地震响应的影响,以大开车站为研究对象,建立了三维精细化摩擦摆支座模型,开展了设置摩擦摆支座地铁车站结构的非线性动力时程分析。基于数值模拟结果,研究了摩擦摆支座滑面摩擦系数与滑面等效半径的不同组合对地铁车站结构地震响应的影响。研究发现,滑面摩擦系数与滑面等效半径的改变会明显改变地铁车站结构的地震响应,相比于滑面等效半径,滑面摩擦系数的改变对车站地震响应的影响更大。摩擦系数越小,车站中柱的地震响应越小。车站中柱的弯矩与变形随着摩擦摆支座等效半径的减小而增大,中柱剪力随等效半径的增大呈现出先减小后增大的趋势。     

基于摩擦摆球型支座的桁架拱桥减震设计

以跨径布置为(12+158+12)m的钢桁架系杆拱桥为研究对象,建立有限元模型,对比分析了采用普通支座和摩擦摆球型支座时桥梁的结构动力特性及地震响应。研究结果表明,采用摩擦摆球型支座可延长结构自振周期、减少桥墩墩顶位移及地震力,且使各墩内力分布更均匀,减震效果十分显著。同时,还对摩擦摆球型支座参数敏感性进行分析,研究结果可为类似工程提供参考。     

摩擦摆隔震-悬挂复合结构体系的减震效果分析

为解决采空区范围内建筑沉陷变形和结构抗震差的问题,提出了摩擦摆隔震-悬挂复合结构体系。依据拉格朗日方程得出了体系的运动方程,并采用MATLAB语言编制了龙格-库塔法(Runge-Kutta)的求解程序。以一幢5层的摩擦摆-隔震悬挂复合结构体系为例探讨了其减震效果。结果表明：在计算摩擦摆隔震-悬挂复合结构体系的地震动力反应时必须考虑接触面滞滑效应的影响,滞滑效应会降低体系的减震效果;除顶层的鞭梢效应外,一般楼层层间位移减震效果可达70%~80%;楼层加速度减震效果显著,第4~5层的加速度减震效果均达到约90%,而且不受所输入地震波特性的影响;摩擦系数、楼层阻尼器阻尼系数对减震效果有明显的影响,而吊杆长度、滑道半径对减震效果的影响较小。     

摩擦摆支座在地面结构与地下结构中减震效果对比研究

结合地下结构地震反应特征,在借鉴地面结构减震设计理念基础上,分别设计了摩擦摆支座安装于结构底部和中柱顶部2种减震方案。通过建立土体与地面结构和地下结构整体二维数值模型,运用动力时程分析方法对比研究了不同减震方案对地面结构和地下结构的减震效果。研究结果表明：基底减震方案通过延长地面结构自振周期达到降低结构地震反应的减震机理并不适用于地下结构,地下结构底部安装摩擦摆支座仅能起到减小传递结构底部土层剪力的作用,但整体减震效果并不明显;在中柱顶部设置摩擦摆支座使得关键竖向支撑构件的剪力、弯矩和水平变形都大幅度地降低,因此认为该方案是一种行之有效的地下结构减震措施。     

变曲率摩擦摆隔震支座理论分析与数值模拟

介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的基本构成,从力学平衡原理出发对变频式摩擦摆隔震支座和锥形摩擦摆隔震支座两类变曲率摩擦摆隔震支座进行理论分析,推导出变曲率摩擦摆隔震支座的刚度,探讨了支座的自回复特性,得出支座最大残余位移的计算公式.采用ABAQUS软件对2类变曲率摩擦摆隔震支座进行实体单元建模,模拟了低周反复荷载作用下的滞回...     

基于摩擦摆支座的高速铁路简支梁桥减隔震效果分析

为研究摩擦摆支座在高速铁路简支箱梁桥的减隔震效果,以24、32、40m典型跨径高速铁路简支梁桥为研究对象,采用MIDAS/Civil有限元软件分别建立传统抗震体系和减隔震体系模型进行非线性动力时程分析,研究桥梁墩高、桥梁跨径和地震动峰值加速度(PGA)等因素对简支梁桥地震响应的影响。研究结果表明：桥墩墩高和截面形式对墩底内力和墩顶位移的减震效果有较大影响,但在5～20m墩高内受墩高的影响更为显著;墩高从5m增加到20m时,墩底内力减震率分别为80%、35%,墩高从25m增加到45m时,墩底内力减震率分别为46%、37%;桥梁跨径对结构减震率有一定影响,但在10%以内;PGA对墩底内力和墩顶位移的减震率总体上影响较小;墩高和PGA对FPB支座位移影响较大,PGA影响更为显著,支座位移增大倍数明显大于对应的PGA增加倍数。     

形状记忆合金-摩擦摆支座滞回性能试验

阐述了对一种SMA-FPB的优化设计过程及试验情况,并验证了其可行性。首先对丝材进行了单轴拉伸试验,确保了其具有优秀的滞回性能,随后对搭载该种丝材的SMA-FPB分别以位移幅值、丝材数量、竖向压力、加载频率和循环周数为单因素变量,进行了滞回性能试验,比较并分析了SMA-FPB的等效刚度、单位循环耗能、等效阻尼比等力学性能。试验表明,该种SMA-FPB具有优秀的减震耗能能力和良好的自适应性,在多种工况下均有着稳定的力学表现和独特饱满的滞回曲线。     

摩擦摆支座的摩擦系数影响因素分析

摩擦摆式隔震支座(Friction Pendulum Bearing,简称FPB支座)利用其特有的圆弧面延长结构的振动周期,通过不锈钢板和聚四氟烯板之间摩擦耗散能量,因此摩擦系数对FPB支座性能的正常发挥有重要影响,而支座压应力、摩擦滑移速度、环境温度及摩擦面润滑剂的使用等都对聚四氟乙烯板-不锈钢接触面的摩擦系数有明显影响。本文对FPB支座摩擦副进行试验,主要考虑多组摩擦副的摩擦系数在不同压应力、不同滑移速度下,摩擦系数的变化规律,进一步通过理论分析推出支座摩擦系数的变化对摩擦摆支座隔震性能的影响。     

连续梁桥隔震设计及摩擦摆支座参数分析

以某四跨混凝土连续梁桥为例,采用非线性时程分析方法对采用普通盆式支座的常规体系、采用摩擦摆支座的隔震体系分别进行地震响应分析,并探讨了摩擦摆支座参数对隔震效果的影响,研究结果可为连续梁桥的抗震设计提供参考。     

摩擦摆支座恢复力模型研究

采用微分连续模型模拟摩擦摆支座的单向和双向耦合恢复力,表明其可以较好地描述恢复力的非线性特征和双向耦合效应。由计算分析可以看出,考虑双向耦合作用与未考虑双向耦合作用的滞回曲线有较大差别,因而,支座应采用双向耦合恢复力模型以考虑双向耦合作用对结构地震反应和支座性能的影响。     

土-结构作用对任意曲面RFPS滚珠摩擦摆减震效果影响分析

通过子结构的方法,建立考虑SSI(Soil Structure Interaction)下的RFPS滚珠支座隔震结构的地震动力反应计算模型来探讨SSI对RFPS减震效果的作用,通过有限元模拟软件计算。RFPS滚珠支座由上、下两个凹形圆弧曲线滑道和放置在2个滑道中间位置的滚珠组成,滚珠与滑道之间为非协调接触相当于一种滚珠摩擦摆。这种摩擦摆增加了结构的自振周期,即提供了一定的隔震能力。因此RFPS具备隔震装置必备的特征。该系统中上、下盘接触面与滚珠之间产生的摩擦力可抵消一定的地震能量,且依靠自身重力可以使其复位。在影响滚动摩擦力的所有要素里,均考虑了弹性滞后和接触面滑移的影响。计算结果表明：(1)在结构中设置RFPS可明显减小动力反应;(2)考虑SSI作用时,刚性基础的平移不大,转动角也很小,在较软弱场地可能不宜安装RFPS;在较坚硬场地设置RFPS隔震支座时,只有对较小的摩擦系数(0.05),不考虑SSI的结果才是偏于安全的;(3)选择滑道半径时,应考虑减震效果及体系复位两方面的需求;楼层加速度受到基础重心高度的作用,使结构顶部产生轻微鞭梢效应。     

浅谈摩擦摆支座的应用

为了消除桥梁结构在正常使用时的变形及地震荷载作用下的变形对结构的影响,应用摩擦摆抗震球形支座,解决承载、变形、抗震等问题。3×36 m连续钢箱梁,横向跨度(59～64) m,5 000余t钢结构由8根钢筋混凝土墩柱支撑,墩柱上安装三种类型的摩擦摆抗震球型支座,钢箱梁桥体已投入使用。     

变曲率摩擦摆系统优化设计及其有限元验证

为了满足大型建筑结构对不同地震动特别是长周期地震动的隔震需求,提出一种新型的双向变曲率摩擦摆隔震支座(BDVCFPB),根据摩擦摆支座基本原理详细设计了该BDVCFPB,深入研究了BDVCFPB的摩擦系数、曲率影响系数、隔震周期以及聚四氟乙烯(PTFE)板应力状态对支座性能的影响,最后采用有限元软件ABAQUS对BDVCFPB进行数值仿真分析。研究结果表明:滑块底面长度2r较小时,PTFE板与滑动面不发生分离;仅滑块底面长度2r较大时,PTFE板与滑动面才发生分离。设计位移处BDVCFPB的滞回曲线与理论模型相差略大;在滑块由设计位移处向平衡位置滑动过程中,凸弧段上BDVCFPB的滞回曲线与理论模型略有差异,而且2r越大,差异越大。但总体上来说,BDVCFPB的水平力与位移滞回曲线和理论模型吻合较好。     

摩擦摆隔震支座的研究及发展应用

简要概括了国内外滑移摆隔震技术的应用发展状况。系统总结、评述了摩擦摆隔震技术若干方向的研究进展,包括摩擦摆隔震结构性态、地震反应、隔震效果等。     

摩擦摆支座力学性能探究与其应用分析

当摩擦材料为超高分子聚乙烯时,为探究摩擦摆支座的滞回耗能性能,在MTS试验机上对其进行了拟静力试验,并分析对比了润滑摩擦和干摩擦时支座的耗能能力。试验表明,以超高分子聚乙烯为摩擦材料的摩擦摆支座具有良好的耗能性能,且竖向压力一定的情况下,润滑摩擦试验时,随着加载速率的增加,支座的耗能能力基本不变;干摩擦试验时,随着加载速率的增加,支座的滞回曲线更加饱满。水平加载速率一定的情况下,随着竖向压力的增大,润滑摩擦和干摩擦时支座的滞回曲线均趋于饱满,支座的耗能能力提高。以宕昌县某幼儿园工程为算例,详细介绍了以摩擦摆支座为隔震装置的设计流程,包括隔震模型的建立、支座的布置、地震波的选取、设防烈度下地震响应分析以及罕遇地震下地震响应分析。     

多级变频复合摩擦摆-隔震支座的力学性能和隔震效果研究

为避免摩擦摆隔震结构与上部结构发生共振破坏,研制出具有变曲率变摩擦系数圆弧滑动面的多级变频摩擦摆隔震支座。在阐述其力学性能和隔震机理的基础上,通过动力平衡方程分析得出该多级变频摩擦摆隔震支座的自振周期只与该摩擦摆摩擦系数μ、弧面半径R及摩擦摆水平限度位移有关。加工出实体模型,通过试验测试其恢复力模型和摩擦系数等力学性能;采用ABAQUS有限元软件对一栋安装此隔震支座的6层框架结构进行模拟分析,对比在地震作用下,隔震前后结构的动力响应。研究表明:多级变频摩擦摆具有良好的稳定性、变频能力、自限及自复位能力,且适应多级隔震,无需单独设置阻尼器,结构简单,应用方便,隔震效果良好。     

U-T坡面变摩擦阻尼器力学性能及减震效果研究

为了解决摩擦阻尼器出力单一,无法适应各个水准地震的问题,提出了一种U-T坡面原型机构,当其发生远离完全咬合点的错动时,由于坡面作用,能够在法向产生增量变形,且在此过程中坡面保持连续接触。应用此原型机构,设计并制作了能够产生狗骨形滞回曲线的U-T变摩擦阻尼器,试验结果表明：阻尼器的阻尼力与设计值基本一致;阻尼器表现出良好的耐疲劳性能,满足JGJ 297—2013《建筑消能减震技术规程》中对摩擦消能器力学性能要求。针对阻尼器开展有限元分析,验证U-T变摩擦阻尼器工作机理及各部件受力工作状态;并采用ABAQUS的自定义材料接口UMAT,编写用于模拟狗骨形滞回曲线阻尼器的子程序进行数值模拟分析,以一设置该阻尼器的钢框架结构为例,对比分析狗骨形滞回曲线变摩擦阻尼器、普通摩擦阻尼器的减震效果。分析结果表明,狗骨形滞回曲线变摩擦阻尼器具有更好的减震效果,且对预紧力损失不敏感。     

高速公路梁桥抗震支座减震效果对比分析

以某高速公路梁桥为对象,通过全桥动力非线性时程分析,对比了摩擦摆支座、板式支座和盆式支座的地震响应,探讨了摩擦摆支座对桥梁结构的减震性能。结果表明:相对于板式支座和盆式支座,摩擦摆支座的减震效果较好;设置摩擦摆支座能够大幅减小各活动墩支座的位移响应,极大程度上避免了主梁纵向碰撞和落梁等震害的发生;较板式支座和盆式支座,摩擦摆支座极大缓解了下部承受的地震力,可大幅度降低地震对桥梁下部结构的破坏,从而提高桥梁结构抗震能力。     

摩擦摆隔震支座在地震反应中的影响分析

本文以一座7层框架结构作为研究对象,运用有限元分析软件SAP2000,对摩擦摆基础隔震结构进行地震反应分析,输入地震波EI-Centro波,通过调整摩擦摆支座的摩擦系数,分析在不同的摩擦系数下结构的周期、基底位移、楼层加速度的影响变化,表明随着支座摩擦系数的增大,结构自振周期逐渐变小,楼层的滑动位移反应也呈减小的趋势,但楼层加速度反应会逐渐变大,为滑移隔震技术应用到实际工程提供了参考依据。