铅芯橡胶支座参数对隔震桥梁动力响应的影响

为了使隔震支座充分发挥减震作用并使隔震设计有据可依,系统地讨论了铅芯橡胶支座的参数对桥梁结构减震性能的影响．根据减隔震技术和延性抗震设计的基本原理,考虑了铅芯橡胶支座和桥梁结构的非线性特性及其相互影响,采用非线性水平弹簧单元和转动弹簧单元模拟减隔震支座和桥墩延性塑性铰,通过理论分析和有限元数值模拟,对采用钢支座、板式橡胶支座和铅芯橡胶支座的普通铁路简支梁桥结构的地震响应特性和减隔震性能进行了比较． ’     

大跨连续梁桥板式橡胶支座隔震影响因素分析

为探究板式橡胶支座在不同影响因素下结构隔震性能的最优化,以北京高烈度区某大跨钢-混组合梁桥为工程背景,采用非线性时程分析和多指标综合评价方法,对比分析不同橡胶剪切模量、不同支座布置方案等多种影响因素下的隔震效果.结果表明,常规抗震方案下各墩地震力分配严重不均衡;在隔震方案中,降低橡胶剪切模量后主梁位移增大,墩底弯矩小幅减小,结构综合隔震效果变差;适当将聚四氟乙烯板与普通板式橡胶支座组合,综合隔震效果更好,且宜将聚四氟乙烯板式橡胶支座靠近中间墩布置;所用评价方法在综合考虑主梁位移和最大墩底弯矩后,可量化隔震方案优劣.     

铅芯隔震橡胶支座在桥梁中的应用

以帮滇河3号大桥为依托,采用有限元时程分析方法,比较分析普通板式橡胶支座与铅芯隔震橡胶支座抗震性能。研究结果表明:采用铅芯隔振橡胶支座可有效改善桥梁在地震中的受力状况,较大幅度减少墩底轴力、剪力、弯矩。研究成果为该工程的支座替换提供理论依据。     

高速公路多联连续梁桥隔震研究

针对高速公路多联连续梁桥的抗震问题,本文对铅芯橡胶支座和摩擦摆支座进行了隔震效应分析与设计优化。本文基于多联有限元模型和非线性时程分析方法,分析了多联体系下各墩地震响应的差异,及铅芯橡胶支座和摩擦摆支座的隔震和耗能效果,并对隔震支座的参数布置进行了优化。结果表明：多联桥梁交界墩的地震响应较联内墩一般增大20%以上,交界墩上部结构跨径差异较大时甚至可达75%。铅芯橡胶支座位移限制能力和大震耗能更好,且屈服前刚度越大、屈服强度和屈服后刚度越小,滞回耗能能力越强;摩擦摆支座小震时即可发挥其隔震效果,且滑动摩擦系数越小、曲率半径越大,隔震效果越好。通过在交界墩布置更多隔震支座可在保证一定隔震率的同时改善桥墩受力不均匀的问题,具有一定的工程参考价值。     

对连续梁桥减隔震支座抗震性能的比较分析

以厦漳跨海大桥北汊南引桥为依托,采用有限元非线性时程分析方法,比较分析了铅芯橡胶支座和盆式橡胶支座对高烈度地区大跨径连续箱梁桥的抗震影响。研究结果表明:铅芯橡胶支座增加了结构在地震作用下的振动周期和主梁梁端位移,减小了固定墩的受力。相比盆式橡胶支座,铅芯橡胶支座可以使主梁梁端位移增加20%~200%,固定墩内力减小36%~80%。说明铅芯橡胶支座能够通过增加主梁位移达到减小桥墩受力的效果,隔震效果明显。该研究成果可为同类型桥梁的抗震设计提供参考。     

具自复位摩擦阻尼器的桥梁隔震性能研究

目前桥梁隔震技术的应用越来越广泛,但这一技术不可避免地会引起震后桥梁上下部结构之间残余位移过大的问题。为有效降低上部结构的惯性力传递至桥墩,使其具有良好的隔震能力,同时减小上部结构复位时的阻尼,增强其自复位能力,降低震后桥梁的修复费用,提出由一种新型自复位摩擦阻尼器和聚四氟乙烯滑板支座代替传统的隔震支座。该阻尼器当活塞向远离平衡位置方向移动时,具有较为稳定的摩擦力使其具有较好的耗能能力;当活塞向平衡位置方向移动时,不具有摩擦力,减小了摩擦力对复位力的消耗,提高了其自复位能力。采用柔性拉索将此阻尼器与桥梁的上下部结构相连,保证阻尼器只受拉且可实现上部结构相对桥墩的往复运动,形成自复位隔震桥梁体系。为验证该隔震桥梁体系的效果,利用OpenSees建立一座4跨连续梁桥模型,分别配置非隔震桥梁支座、铅芯橡胶支座和自复位摩擦阻尼器与聚四氟乙烯滑板支座联合工作的隔震体系,在横桥向输入地震动记录进行时程分析,考察3种桥梁结构的墩顶位移、墩梁相对位移和桥墩内力。结果表明：在相同地震作用下,自复位隔震桥梁体系相对于非隔震桥梁墩顶位移降低为原来的1/8,墩底剪力和墩底弯矩降为原来的约1/3;与配置铅芯橡胶支座的隔震桥梁体系相比,自复位隔震桥梁体系基本没有墩梁相对残余位移。以上说明提出的自复位摩擦阻尼器及具自复位摩擦阻尼器的桥梁隔震体系有较好的隔震和自复位能力。     

天津永定新河特大桥南引桥隔震效果理论分析研究

本文针对天津永定新河特大桥南引桥的抗震问题,采用了铅芯隔震橡胶支座隔震技术,依靠隔震支座延长桥梁的自振周期,增加桥梁结构的附加阻尼,从而降低桥梁的地震力,提高桥梁的安全性.在研究中,应用Ansys有限元分析软件对南引桥在隔震、非隔震两种状态下的地震反应进行了时程分析,同时对支座的参数进行了优化,通过对比分析结果,从理论上验证了铅芯隔震橡胶支座的隔震效果.     

环境温度对SMA–LRB隔震桥梁地震响应的影响

随着隔震技术的发展,隔震桥梁的服役环境日趋复杂,环境温度对隔震桥梁抗震性能的影响亟待考虑。为减小地震作用下桥梁的最大响应及残余变形,结合铅芯橡胶支座（LRB）及形状记忆合金（SMA）的优点,组合形成具有自复位能力的SMA–LRB支座。基于一座4跨SMA–LRB隔震连续梁桥,考虑SMA–LRB支座在不同环境温度下的力学特性,对不同环境温度下的隔震连续梁桥进行非线性动力时程分析,得到结构关键部位的动力响应。结果表明：LRB上加设SMA可有效控制支座的位移响应,且SMA自复位特性使其对残余位移的控制效果显著;随着环境温度的降低,LRB和SMA–LRB两种支座的峰值位移和残余位移均随之而减小,但SMA–LRB支座对位移的控制能力和自复位能力较常温有所降低;支座刚度随着环境温度减小而增大,致使桥墩墩顶位移和墩底剪力也随之增大,且较低墩的墩底剪力对温度变化更加敏感。环境温度对SMA–LRB隔震桥梁抗震性能影响的定性评估,可为该类桥梁结构的分析和设计提供借鉴与参考。     

多跨简支梁桥加固措施的抗震性能评估

对一座典型的五跨简支铁路箱梁桥进行了多种工况的非线性地震反应分析,评价限位拉索、混凝土墩套、橡胶支座和铅芯橡胶支座等措施对桥梁主要构件抗震性能的影响.结果表明,各措施对桥梁构件的抗震性能有不同程度的改善,限位拉索和铅芯橡胶支座可以有效消减使用活动支座或普通橡胶支座时墩梁的相对位移;铅芯橡胶支座和普通橡胶支座均显著减少了桥墩的延性需求,但普通橡胶支座加大了墩梁间的相对位移和梁体对桥台的碰撞;限位拉索的初始间隙可考虑支座的允许变形,适当取较大值.建议采用铅芯橡胶支座或普通橡胶支座更换固定支座,必要时采用增加混凝土墩套的方法提高桥墩的塑性变形能力.研究成果可用于结构的易损性评价和基于桥梁整体性能的系统化抗震研究.     

基础隔震技术的应用及其经济性分析

以某框架结构为例,对其采用不同隔震支座进行基础隔震设计,对采用不同的隔震支座的隔震结构和抗震结构采用大型有限元分析软件SAP2000进行地震作用下的动力时程分析,同时,还对采用铅芯叠层橡胶支座方案进行了经济性分析.分析结果表明,该框架结构在应用铅芯橡胶隔震支座时隔震设计效果明显,采用铅芯橡胶支座结构具有明显的社会效益和经济效益.     

环境温度对SMA–LRB隔震桥梁地震响应的影响

为减小地震作用下桥梁的最大响应及残余变形,结合铅芯橡胶支座(LRB)及形状记忆合金(SMA)的优点,组合形成具有自复位能力的SMA-LRB支座。针对橡胶和SMA材料的温度敏感性问题,基于一座4跨SMA-LRB隔震连续梁桥,考虑SMA-LRB支座在不同环境温度下的力学特性,对不同环境温度下的隔震连续梁桥进行非线性动力时程分析,得到结构关键部位的动力响应。结果表明:LRB上加设SMA可有效控制支座的位移响应,且SMA自复位特性使其对残余位移的控制效果显著;随着环境温度的降低,LRB和SMA-LRB两种支座的峰值位移和残余位移均随之而减小,但SMA-LRB支座对位移控制能力和自复位能力较常温有所降低;支座刚度随着环境温度减小而增大,致使桥墩墩顶位移和墩底剪力也随之增大,且较低墩的墩底剪力对温度变化更加敏感。     

地震作用下抗震与隔震连续梁桥动力响应试验研究

针对某跨海连续梁桥的抗震和隔震性能,通过将其简化,并根据相似比1∶10制作该梁桥单墩抗震与隔震试验模型,采用铅芯橡胶隔震支座,进行抗震及隔震地震模拟振动台试验,研究分别采用120、600、1 200和2 400年一遇地震波输入时结构的加速度响应、隔震支座剪力、墩顶剪力和隔震支座滞回性能,并根据单墩低周往复加载试验结果,判别在不同地震波作用时抗震桥墩和隔震桥墩所处的状态。试验结果显示:隔震后梁桥上部结构地震加速度响应在120和600年一遇地震时减小为抗震结构加速度响应的54%和55%;随着结构响应的增加,隔震位移越大,隔震支座耗能能力越强;采用隔震后,在2 400年一遇地震时,隔震梁桥整个桥墩在弹性范围内,桥墩地震响应小于开裂荷载,而抗震梁桥在600年一遇地震时,桥墩已达到开裂荷载。     

支座对连续梁桥地震反应的影响分析简

基于midas有限元桥梁计算软件,建立三跨连续梁桥模型,确定合适的地震波,计算了某设计桥梁在静载作用下的支座摩阻力和汽车制动力对桥墩影响,通过对三跨连续梁桥不同支座在E1地震力作用下的时程分析法计算,得出了地震作用下的桥墩内力情况.结果表明,在E1地震作用下,结构在弹性范围内,采用减震支座和非减震支座的计算影响差别不大,并且严寒地区桥梁的桥墩强度设计是静力计算控制的.     

铅芯橡胶支座隔震桥双向地震响应影响因素研究

考虑铅芯橡胶支座双向耦合作用更能模拟LRB隔震桥在地震波作用下的实际响应。文章以一座典型三跨连续梁桥为工程背景,通过对结构的离散建立包含铅芯橡胶支座出力的全桥有限元分析模型,采用Bouc—wen模型模拟LRB的非线性双向耦合特性,采用增量形式的Newmark方法和龙格库塔法联合求解非线性动力方程。通过比较在不同的桥梁结构几何参数和支座参数下的地震响应来研究这些参数对双向隔震桥地震响应的影响。数值结果表明,桥墩刚度和支座初始刚度、硬化比和屈服强度对LRB隔震桥响应影响很大,在进行隔震设计时,必须对以上参数进行优化设计,选择最合理的参数,使地震响应降到最低。     

单指标分析在抗震支座参数优化中的应用

建立了大跨度斜拉桥和抗震支座的空间有限元模型,采用时程分析方法计算了铅芯橡胶支座不同参数条件下斜拉桥的地震响应.提出把单指标分析和正交设计方法用于大跨度斜拉桥的抗震支座参数优化.研究表明把单指标分析用于铅芯橡胶支座的参数优化,能够以较小的计算量获得各因素的主次关系及较优水平组合;在斜拉桥铅芯橡胶支座的3个参数中,铅芯直径是主要的控制性因素,橡胶直径是次要因素,而橡胶剪切模量则是影响最小的因素;铅芯能耗散地震产生的能量,减小主梁纵向位移和塔顶位移的同时,又能有效减小塔根弯矩,相比普通弹性连接装置能更加有效的减小斜拉桥地震响应.     

隔震结构震后复位能力研究

隔震技术是在上部结构与下部支承结构或基础之间设置隔震层,通过延长结构周期并增加阻尼的方式,减少地震能量向上部结构传输从而保护上部结构,是高烈度地区减轻地震灾害最有效的方式之一。由于隔震层的刚度较小,隔震结构的变形绝大多数集中在隔震层。在强震或强风作用下,隔震装置虽然能够很好地满足大变形的需求,但是变形结束后,隔震装置在某些地震作用下很难自动复位到初始状态。隔震层明显的残余变形可能会导致主体结构正常使用功能的中断,并且难以保证隔震装置在多次余震或未来地震中继续发挥作用,从而对社会经济的发展带来严重的影响。如何提升隔震支座变形后的复位能力,是隔震结构设计的关键问题之一。本文首先介绍了传统隔震支座在地震与强风作用下复位能力不足的表现,总结了当前设计规范中对隔震支座复位能力的规定,阐述了提升隔震支座变形后复位能力的方法。基于此,以超弹性形状记忆合金（SMA）良好的变形自恢复能力为基础,结合铅芯橡胶隔震支座（LRB）,提出了新型自复位隔震支座（SMA-LRB）。通过压剪往复加载试验,对比了传统LRB与SMA-LRB的力学行为。对基于不同规范限值的LRB以及SMA-LRB的单自由度体系进行非线性时程分析。结果表明,在满足规范设计的情况下,LRB隔震体系在震后仍可能出现较大的残余变形,而SMA-LRB隔震体系则表现出良好的震后复位能力。     

厦漳跨海大桥引桥隔震效果分析

厦漳大桥地处地震高烈度区.为了解决其抗震问题,厦漳大桥北汊南引桥采用普通铅芯隔震橡胶支座和滑动限位式铅芯隔震橡胶支座混合隔震,本文通过有限元软件Ansys对其进行有限元动力分析,并与全部采用普通铅芯隔震橡胶支座对比,从理论上验证隔震支座的减震效果.     

防落梁板式橡胶支座抗震性能分析

针对板式橡胶支座在地震作用下存在落梁风险的问题,开发了防落梁板式橡胶支座(unseating-prevention laminated rubber bearing,URB).在介绍该支座基本情况的基础上,以高烈度区典型预制桥梁为例进行罕遇地震作用分析,并对该支座的基本参数进行了研究.分析结果表明:该防落梁板式橡胶支座可通过钢丝绳限制桥梁上、下部结构间发生过大的相对位移,既可保护支座,又能降低落梁风险;虽然会增大桥墩的地震响应,但通过调整钢丝绳参数可降低这种不利影响;钢丝绳初始间隙和拉伸刚度是该防落梁板式橡胶支座的主要参数,初始间隙要同时满足正常使用和地震作用的要求,拉伸刚度应结合支座本身及桥墩受力确定.