强震下支座形式对曲线梁桥地震响应的影响

针对强震作用下曲线梁桥地震响应较大、纵横向响应耦合等问题,本文结合三跨曲线连续梁桥的工程实例,研究强震下采用不同减隔震支座对曲线梁桥地震响应的影响。建立全桥三维有限元模型,利用非线性时程分析方法,对比分析了采用球型抗震钢支座、铅芯橡胶支座和拉索减震支座的曲线梁桥在强震下的支座力学特性、墩底内力及墩梁相对位移。结果表明:强震作用下,三种减隔震支座对减小曲线梁桥墩底内力作用的效果均较好;拉索减震支座的限位作用更加明显,落梁风险小;曲线梁桥纵横向地震响应表现出了明显的耦合特性,相比于另两种支座形式,拉索减震支座能够显著减小曲线梁桥位移响应的耦合效应。     

城市高架曲线桥不同水平地震作用下位移响应对比研究

为明确地震作用下城市高架曲线桥上部梁体位移响应规律,基于ANSYS软件有限元分析,开展了不同水平、不同类型地震作用下上部梁体位移对比研究。研究表明:地震作用下曲线梁桥上部梁体主要表现为切向位移,罕遇地震作用下最大切向位移较最大径向位移增加约1.45倍,出现在端跨桥台位置,该位置应加设纵桥向防落梁装置;最大径向位移出现在中跨位置,应加设横桥向防落梁装置,多遇地震作用下无需加设防落梁装置。罕遇地震作用下,每联桥梁中部墩底截面曲率易超出屈服曲率值而进入塑性,选取的日本海中部T1-111-1地震波振动频率大,各点地震强度强烈,墩底滞回曲线密集。地震作用下曲线梁桥结构上部梁体位移响应规律研究有助于分析地震作用下曲线梁桥结构的损伤特点,在明确城市高架曲线桥防落梁装置研究方面具有重要作用。     

基于振动台试验的曲线桥梁抗震性能研究

为了研究S形曲线梁桥在地震作用下的动力响应及抗震性能,设计并制作一座相似比为1/20的S形曲线梁桥进行振动台试验研究。结果表明:在地震作用下,S形曲线梁桥的梁体未有明显损伤,桥墩出现裂缝,支座破坏严重;在墩底屈服之前,墩梁已发生较大相对位移,桥梁极易发生落梁破坏现象;桥墩在大震作用下的扭转耗能作用十分明显。在振动台试验基础上,对S形曲线梁桥提出一种"梁体漂浮抗震设计"的概念设计方法,为该类桥梁的抗震设计理论提供支持。     

铁路桥梁新型钢阻尼支座滞回性能研究

根据支座功能分离概念和阻尼器串联方式,将支座滑动效应和减震榫塑性耗能两种优良的桥梁减、隔震措施有效地结合,提出一种应用于铁路桥梁的新型钢阻尼支座。这种支座由滑动支座和减震榫共同组成,其中滑动支座承担上部结构的竖向荷载,在地震作用下滑动支座仅进行整体滑动,不会发生变形,从而保护支座在震后的正常使用,地震水平力完全由减震榫承担;并且根据减震榫屈服后出现的应变强化效应,其能够有效地减小支座滑动所带来的较大的墩梁相对位移,从而防止落梁和碰撞的危害。根据等强度理论推导了钢阻尼支座中减震榫的设计方法;通过对钢阻尼支座拟静力试验结果的分析,发现钢阻尼支座具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力,能够有效地减小桥梁地震响应。     

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。     

自复位单向摩擦阻尼器梁桥数值#br# 模拟及混合试验

传统梁桥在地震作用下,支座容易产生较大的残余变形。针对这一问题提出将传统梁桥支座替换为聚四氟乙烯滑板支座,并在主梁和盖梁之间安装自复位单向摩擦阻尼器,形成自复位单向摩擦阻尼器梁桥。首先,将有预加力的自复位单向摩擦阻尼器等效为一个无预加力的阻尼器单元和一个无耗能能力的双线性弹簧单元组成的并联体系,采用OpenSees模拟其本构关系。进一步,以一4跨自复位单向摩擦阻尼器连续梁桥为对象,对其进行地震动记录输入下的动力分析,同时,将桥梁1#墩的阻尼器和支座作为试验子结构,其他部分作为数值子结构进行混合试验,考察地震作用下的桥梁位移和内力响应。数值分析和混合试验的结果对比表明：文章对阻尼器的等效处理是合理的且自复位单向摩擦阻尼器梁桥具有良好的隔震和自复位能力。     

高烈度区斜拉桥横向约束方案优化分析

为了确定强震作用下斜拉桥合理的横向抗震约束体系,以可克达拉大桥为工程背景,采用非线性时程分析法,分析了4种横向约束体系即横向滑动体系、全限位体系、位移相关型减震体系和速度相关型减震体系对强震区大跨度桥梁地震响应的影响,重点对钢阻尼器的屈服荷载和黏滞阻尼器的位置及相关参数进行优化分析,并与其他体系的地震响应进行了对比。结果表明：在强震作用下,对于大跨度桥梁横向滑动体系和全限位体系均不是理想的抗震体系;而在墩梁、塔梁之间设置减隔震装置可以有效减少横桥向的墩梁、塔梁的相对位移及地震剪力和弯矩;然而,从桥梁正常使用的角度来看,塔梁之间布设横向钢阻尼器装置优于黏滞阻尼器装置。     

旋转质量摩擦阻尼器限位摩擦摆隔震桥梁地震响应分析

针对现有隔震桥梁限位装置以及摩擦阻尼器存在的不足，利用机械领域常用的滚珠丝杠提出一种具有响应放大和负刚度效应的新型旋转质量摩擦阻尼器(Rotational Mass Friction Damper, RMFD)限位装置，介绍该装置的构造及作用机理，推导装置的恢复力计算公式，进行拟静力试验，设计装置在隔震桥梁中的布置方式，给出了在SAP2000中实现RMFD装置恢复力模型的方法，利用MATLAB和SAP2000对同一单自由度结构的响应进行对比，验证了方法的有效性。进而以某一6跨连续摩擦摆隔震桥梁为研究对象，利用SAP2000软件对比分析大震下非隔震桥梁、摩擦摆隔震桥梁以及RMFD限位摩擦摆隔震桥梁的地震响应、减震率、支座位移控制效果，以及等效摩擦力变化时墩柱响应峰值、减震率及墩柱损伤状态的变化情况。结果表明：RMFD作为桥梁隔震限位装置，仅需要较小的螺栓预紧力即可获得较大的RMFD阻尼器出力，位移行程大、耗能能力强，能够有效地将隔震层的位移控制在允许范围之内，避免支座位移超限引起的落梁、碰撞等震害的发生；同时，桥墩的墩底剪力、墩顶位移等地震反应稍有增大，减震率有所降低，但降幅均在10%以...     

近断层区桥梁组合使用板式橡胶支座和黏滞阻尼器方法探讨

选择具有脉冲性质的近断层区地震动记录和无脉冲地震动记录作为地震输入,考察了近场脉冲型地震动对我国常见的板式橡胶支座类型桥梁地震反应的影响。针对国内外抗震规范及学者提出的橡胶支座与黏滞阻尼器组合使用方法,研究了近场脉冲型地震动作用下板式橡胶支座桥梁组合使用黏滞阻尼器的减震效果,探讨了橡胶支座与黏滞阻尼器组合使用时可能存在的问题。结果表明,近场脉冲型地震动对桥梁结构地震反应影响明显,显著增大了板式橡胶支座桥梁的墩柱地震力、梁体地震位移及梁体残余位移;组合使用黏滞阻尼器方法虽能一定程度上控制梁体地震位移及残余位移,但同时以增大墩柱地震反应为代价;近场脉冲型地震动作用下,板式橡胶支座桥梁支座滑动后整桥体系缺乏自恢复力、震后存在梁体残余位移,组合使用黏滞阻尼器无法根本解决,可在支座与墩、梁间设置连接措施加以改善。     

高铁隔震桥梁横向限位装置的研究

我国属于地震多发的国家,在地震作用下,隔震桥梁可能发生落梁。基于摩擦摆支座隔震装置,在大震作用下,为减小支座的位移,需要在横桥向加横向限位装置,但因限位装置参与桥梁受力,改变桥墩受力模式。为分析限位装置的作用,采用非线性时程分析方法进行研究,对比得出:加了限位装置能有效地减小墩梁相对位移,但增加了桥墩的地震影响。     

地震输入工况对曲线桥梁伸缩缝碰撞响应的影响

针对曲线桥梁伸缩缝地震碰撞破坏现象,结合某多层互通式立交体系中单支多联曲线箱梁桥工程,建立带伸缩缝曲线桥梁的空间动力分析模型。用Kelvin接触单元模拟伸缩缝处地震碰撞效应,建立包含墩柱、主梁、支座和伸缩缝的全桥有限元模型。利用非线性时程分析法,分别输入两组地震波的单维和多维8种地震动工况,分析不同地震工况作用下曲线桥梁伸缩缝的碰撞响应。结果表明:曲线桥梁不同方向地震动响应存在耦合,其伸缩缝碰撞响应的研究应采用多组地震波的单维和多维输入工况分别计算。     

大跨度连续梁桥减隔震设计研究

大跨度连续梁桥固定盆式支座在强震作用下往往会发生剪切破坏,如采用加强固定盆式支座的方法来强行保证其安全,将会使固定墩承受较大的地震力和塑性变形。针对这一现象,本文对大跨度连续梁桥的减隔震设计进行了探讨,提出将固定盆式支座改为活动盆式支座,并采用弹塑性减震耗能装置与其并联使用。文中结合一个工程实例,对这种方法的减震效果进行了分析。分析结果表明,在固定墩上采用活动盆式支座与弹塑性减震耗能装置并联,能够有效地减小固定墩所受的地震力,改善结构的抗震性能。     

非一致地震激励下大跨度桥梁随机振动时域显式法#br#

对于大跨度桥梁结构,地震激励的空间效应不应忽略。考虑到随机地震激励的非平稳特性,为提高计算效率,有必要在时域内直接开展非一致地震激励下大跨度桥梁的随机振动分析。基于相对运动法,推导非一致地震激励下结构动力响应的时域显式表达式,提出可考虑非一致地震激励的时域显式直接法,可快速获取结构响应的统计矩;同时提出高效的时域显式随机模拟法,可进一步获取非一致地震激励下结构响应的平均峰值等更全面的统计信息,并可有效实现结构的动力可靠度分析。以某主跨1200m悬索桥为工程实例,开展顺桥向非一致地震激励下的随机振动分析,分别研究地震激励的行波效应、失相干效应和局部场地效应对桥梁关键响应标准差、平均峰值和结构抗震动力可靠度的影响。研究结果表明,对于该桥主梁跨中和主塔塔顶顺桥向位移,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值均小于一致地震激励下的结果;而对于该桥主塔塔底内力,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值有可能大于一致地震激励下的结果,其中弯矩和剪力的平均峰值增幅分别可达21.6%和19.5%;此外,地震激励的空间效应对该桥的体系失效概率也有较大影响。     

唐津高速公路永定新河大桥减隔震设计介绍

本文根据活动盆式支座和弧形钢板条的减、隔震原理,通过对永定新河大桥主桥的抗震非线性分析,采用了弧形钢板条耗能器和活动盆式支座组合体系作为抗震设计的措施。计算表明,该体系取得了理想的减震、耗能效果。这种抗震设计思想对高烈度地区的大跨径连续梁桥设计具有现实意义。     

考虑板式支座滑移的中小跨度梁式桥振动台试验

基于汶川地震中小跨度梁式桥普遍出现的板式橡胶支座滑移典型震害,采用大比例全桥振动台试验手段探究了考虑板式支座滑移对该类桥梁抗震性能影响。以一座25m跨径的标准简支T梁桥为例,设计了1/4缩尺比的全桥试验模型,选取一条近场脉冲型实际地震动记录作为振动台试验输入,对不同墩梁横向约束体系的结构开展了一系列振动台试验研究。试验结果表明：①强震作用下板式橡胶支座与梁底间会出现摩擦滑移效应,从而在一定程度上对下部结构起到隔震作用;②在地震动较小时,常规横向混凝土挡块可以起到一定限位效果,但在强震作用下,随着板式橡胶支座开始发生滑移,混凝土挡块的限位效果逐渐减弱,同时混凝土挡块还会造成下部结构较大的地震损伤;③新型弹塑性挡块具有良好稳定的滞回耗能能力,可有效控制强震作用下墩梁间最大相对位移需求,减低其震后残余位移,同时弹塑性挡块的屈服还可避免下部结构造成严重地震损伤。     

连续梁桥减、隔震体系的优化设计

本文根据连续梁桥减、隔震体系设计的特点,建立了桥梁减、隔震体系优化设计公式,实现了应用结构最优化设计理论设计桥梁减、隔震支座动力控制参数,使得桥梁墩、台所受到的地震水平力最小的同时满足小震作用下桥梁结构保持弹性;强震作用下减、隔震支座发生弹塑性变形耗散地震能量的减、隔震设计思想.通过编制的桥梁减、隔震体系优化设计程序,对连续梁桥减、隔震体系优化设计进行了算例分析,得出了一些有用的结论.     

简支梁桥采用减隔震装置后抗震性能分析

介绍了桥梁隔震的概念。以3座不同柱高的城市高架桥工程为实例,分别采用板式橡胶支座和铅芯橡胶支座隔震装置。研究采用隔震装置的高架桥地震反应计算表明:随着立柱的高度增加,结构的柔性增大,桥梁的抗震性能也越好;采用铅芯橡胶支座后,桥梁地震响应明显降低,桥梁抗震性能显著增强。以上海软土地基为基准刚度,研究了基础弹性刚度对采用铅芯橡胶支座桥梁地震响应的影响。结果表明:当基础弹性刚度小于基准值的5倍时,应考虑基础的弹性影响;当刚度大于基准值的5倍时,其影响甚微。     

Shaking table tests of bridge model with friction sliding bearings under bi-directional earthquake excitations

Abstract

The widespread use of seismic isolation to protect structures from damage has already been proven as an effective and economical method. In order to investigate the seismic performance and isolation effect of isolated bridge with the traditional friction pendulum bearing (FPB) and the novel triple friction pendulum bearing (TFPB), the force–displacement hysteretic relationships of FPB and TFPB were validated by the displacement-controlled tests, and the shaking table tests were carried out on a 1/10 scaled simple-supported bridge model with FPBs and TFPBs under bi-directional earthquake excitations. The effects of the friction coefficients and the radius of the TFPB on the seismic responses were analysed using the extensive experimental results. The experimental data and the numerical results show that the TFPB can be reliably used for the passive device to control the seismic response of the bridge, which could satisfy the demand of performance-based seismic design philosophy in high seismicity regions. In addition, the results illustrate that the bi-directional interaction of the TFPB has effects on the dynamic responses of the bridge. If the bi-directional interaction is ignored, the deck displacements are underestimated, which can be crucial from the design point of view.     

曲线梁桥空间非线性地震动力分析

曲线梁桥的应用在城市桥梁和高速公路中愈来愈普遍了,从结构动力学的观点研究它的结构特性和地震反应越来越迫切。针对北京天宁寺立交二环路主桥,用理论与实验相结合的方法对该桥动力特性及其地震响应进行了深入研究。     

中小跨径板式橡胶支座梁桥横向抗震设计研究

为提高中小跨径板式橡胶支座梁桥在强震作用下的横向抗震性能,在总结汶川震区该类梁桥震害特点和国内外桥梁抗震设计规范中相关抗震设计策略规定的基础上,归纳当前我国板式橡胶支座梁桥横向抗震体系存在的问题,提出适合我国中小跨径板式橡胶支座梁桥的横向抗震设计方法,即允许上、下部结构连接构件牺牲的准隔震设计方法,介绍该抗震设计方法设计思想,给出在两设防水准下结构各部件的性能目标要求。选择一座典型板式橡胶支座简支梁桥为研究对象,基于文中抗震设计方法的设计思想,提出采用新型隔震系统对计算桥例进行准隔震设计。结果表明：通过对横向限位装置力学性能参数的合理设计,通过桥梁结构在强震作用下板式橡胶支座的滑移、横向限位装置的损伤或牺牲,控制上、下部结构间传递的梁体惯性力,保护墩柱和基础等下部结构免遭严重损害,同时能有效控制墩梁相对位移,防止过大的梁体移位导致的交通阻断、甚至落梁。