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。     

基于MRD与LRB混合控制的隔震连续梁桥地震响应

为了研究磁流变阻尼器(MRD)与铅芯橡胶支座(LRB)混合控制对桥梁结构地震响应及隔震效果的影响,以典型三跨连续梁桥为背景,采用平行板模型模拟MRD的本构关系,采用Bouc-Wen模型模拟LRB的力-位移非线性行为,通过对结构的离散建立无控制、LRB单独控制、MRD与LRB混合控制的多种控制工况有限元计算模型,运用有限单元方法建立系统的动力特性矩阵,并采用瞬时最优控制算法对其进行了非线性时程对比分析.分析结果表明:采用MRD与LRB混合控制工况与LRB单独控制工况相比,前者的结构地震响应明显降低,隔震效果得到明显提高;在桥墩、桥台处均安装MRD与仅在桥墩或桥台处安装MRD的LRB隔震桥梁相比,前者对结构地震响应的控制效果更好.     

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。     

考虑土-结构相互作用的LRB隔震梁桥体系地震反应分析法

为了研究在双向地震激励下,考虑土一结构相互作用的LRB隔震梁桥结构体系的反应特性以及不同类型土对其隔震梁桥地震反应峰值的影响.采用集中参数法,给出了双向水平地震激励下考虑SSI的一种时域计算分析隔震桥梁地震反应的方法.并在考虑和忽略SSI时,对一座三跨连续LRB隔震梁桥的地震反应峰值的影响进行了比较分析,结果证实,土-结构相互作用对LRB隔震梁桥结构地震反应与场面类别、断层以及地震动选择等关系密切.     

近断层地震激励下的隔震桥梁参数优化

为了解决隔震桥梁的梁体和支座位移在近断层地震激励下易超出容许值的问题,提出了基于混合罚函数理论的隔震支座参数优化方法。以四跨铅芯橡胶支座(LRB)隔震高架连续梁桥为背景,制作了该背景的1∶10缩尺模型桥,开展了模型桥振动台台阵试验。基于混合罚函数理论编制了用于优化LRB屈服力、初始刚度和硬化比的MATLAB程序,并分别对优化前后的模型桥在单条或多条地震激励下的响应进行了仿真和试验分析。结果表明:模型桥在优化前后的响应仿真值与试验值非常接近;多条地震激励下的目标函数值要比单条地震激励下的略大一些;优化后的模型桥在单条和多条地震激励下的梁体和支座位移均在容许值内,且各墩底内力均未明显增大。     

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。     

基于全寿命周期成本的高速铁路连续梁桥减隔震方案研究

高烈度地震区大跨连续梁桥一般采用减隔震设计以减小结构地震反应及由此带来的经济损失,而不同的减隔震方案亦决定着结构的抗震性能和初始成本。为了从抗震性能和经济性两方面综合评价连续梁桥减隔震设计的合理性,以一座高烈度区高速铁路连续梁桥为背景,设计多种减隔震布置方案开展桥梁地震易损性分析,并基于全寿命周期成本最小准则探讨了桥梁在全寿命期内各方案的经济性。结果表明：全桥采用双曲面球型支座和黏滞阻尼器配合使用方案在全寿命周期的地震损失最小,但初始成本过高致其经济性较差;全桥布置双曲面球型支座、边墩配置黏滞阻尼器方案满足抗震设防要求且全寿命周期成本最小,为本文减隔震设计中的最优方案。本文提出的桥梁减隔震方案研究方法实现了结构抗震性能与其经济效益的双目标评价,为利益相关者对桥梁减隔震方案的合理决策提供了新思路。     

基于全寿命周期成本的高速铁路连续梁桥减隔震方案研究

高烈度地震区大跨度连续梁桥一般采用减隔震设计以减小结构地震响应及由此带来的经济损失,而不同的减隔震方案亦决定着结构的抗震性能和初始成本。为了从抗震性能和经济性两方面综合评价连续梁桥减隔震设计的合理性,以一座高烈度地震区高速铁路大跨度连续梁桥为背景,设计多种减隔震布置方案开展桥梁系统地震易损性分析,并基于全寿命周期成本最小准则探讨了该连续梁桥在全寿命期内各减隔震方案的经济性。结果表明:全桥采用双曲面球型隔震支座和液体黏滞阻尼器配合使用方案是全寿命周期地震损失最小的方案,但高达622×10~4元的减隔震措施费用引起桥梁初始成本过高,致使该方案经济性较差;全桥布置双曲面球型隔震支座、边墩配置液体黏滞阻尼器的方案在满足抗震设防要求的同时,大幅降低了桥梁初始成本,实现了结构减隔震措施造价与损失期望的有机平衡,为本算例桥梁减隔震设计中的最优方案。作者提出的桥梁减隔震方案研究方法有效弥补了当前在减隔震设计中主要考虑桥梁抗震性能而忽略其经济效益的不足,实现了结构抗震性能与其经济效益的双目标评价,为利益相关者对桥梁减隔震方案的合理决策提供了新思路。     

大型LRB隔震储罐地震反应参数研究

铅芯橡胶支座(LRB)支座参数的最优设计范围是大型隔震储罐研究的关键问题.研究利用Bouc-Wen模型模拟LRB的力-变形非线性行为,结合Newmark增量法和龙格库塔积分法求解隔震储罐非线性动力方程,得到不同类型场地上大型LRB隔震储罐的地震响应特点,总结出LRB参数对大型隔震储罐地震反应(基底剪力、支座位移、晃动波高)的影响规律.研究表明:支座隔震频率是影响大型隔震储罐减震性能的主要参数.Ⅰ类场地上最优隔震频率范围为0.5～5 rad/s,Ⅱ类、Ⅲ类场地上最优隔震频率范围为2～5 rad/s,Ⅳ类场地上最优隔震频率范围为1.5～3 rad/s.支座屈服强度对储罐地震响应的影响取决于场地类型和隔震频率.在Ⅱ类和Ⅲ类场地上存在最优屈服强度使得基底剪力最小,并且最优屈服强度随隔震频率增加而增大.     

考虑竖向地震作用的LRB隔震结构优化设计

为了研究竖向地震作用对LRB隔震结构的影响,并改善其隔震效果,建立了耦合地震作用下LRB隔震结构的地震反应分析模型并推导出运动微分方程.以7层LRB隔震结构为例进行地震反应分析,研究结果表明当考虑竖向地震作用时,LRB隔震结构仍具有良好的隔震效果,但地震反应有不同程度的增加,且其增量随着竖向地震作用的增加而增加.建立LRB隔震装置的参数优化设计模型,采用IHGA程序对结构的进行优化设计.结果表明,LRB隔震结构在各种工况下的各项地震反应均得到更好地控制.     

LRB曲线桥震致碰撞效应的非线性分析方法

发展了一种适用于体元模拟联间轴向正面碰撞效应的束缚面型碰撞单元（Constraint-sur-face Impact Element,CIE）;基于柔度法给出了不同以往文献中碰撞单元刚度的计算取值,该取值不仅理论合理且在物理角度可解释其合理性。将该方法应用于广州潮汕机场航站楼高架桥的震致碰撞分析。箱梁采用壳单元模拟,伸缩缝位置设有CIE,桥墩与箱梁间设置隔震单元模拟铅芯橡胶隔振支座（Lead-rubber Bearing,LRB）,采用通过试验得到的双线性刚度模型模拟其物理行为。采用非线性直接积分法进行时程分析,主要考察联间的碰撞力、LRB滞回耗能、LRB位移量、基底弯矩、剪力以及碰撞力分别对这些因素的影响。     

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。     

近震作用下桥墩变高度隔震梁桥设计研究

通过定义桥墩变高度隔震梁桥的支座强度率、各桥墩刚度率和总体系刚度,对总支座强度和扭转反应进行了归一化,并基于Park模型模拟双向水平近震作用下铅芯橡胶支座的非线性动力恢复力特性,对桥梁进行非线性时程分析,研究了桥墩刚度率和支座强度率的分布等对桥墩变高度隔震梁桥的支座剪力与位移、桥墩变形、桥面位移和桥梁扭转反应的影响.结...     

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.     

具有负阻微分特性的NDR-MOS电路模型及应用

该文介绍了基于MOS管构成具有负阻微分特性的网络,仿真了网络中各种参数改变对特性曲线的影响,负阻微分MOS网络可以模拟共振隧穿二极管的I—V特性。根据实际的InGaAs／A-1As／InP异质结共振隧穿二极管测试结果,通过设置合理的参数和偏置,给出了适用于蔡氏电路的非线性特性曲线,对今后设计基于共振隧穿二极管的混沌系统以及硬件电路的构建提供了理论基础。将共振隧穿二极管应用于混沌系统的设计中,相比于传统的基于运放构成的非线性网络,具有结构简单、功耗低、工作频率高等特点。     

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． ’     

简支梁桥铅芯橡胶支座减震特性研究

以一座4×40 m 简支 T 形梁桥为例,对常规非隔震设计的板式橡胶支座和减隔震设计的铅芯橡胶支座（LRB）进行对比分析,比较了2种支座设计下桥梁结构的动力特性以及采用隔震设计后桥梁结构内力、位移响应与非隔震设计的差别。在其他条件一致前提下,研究了铅芯橡胶支座的力学参数对减隔震效果的影响。研究结果表明：铅芯橡胶支座较板式橡胶支座设计的桥梁可以延长结构的周期;设计的铅芯橡胶支座具有明显的减震效果,铅芯橡胶支座可以大幅度减小各墩墩底剪力及墩底弯矩,各墩所受地震力重新合理分配且受力趋于平衡;同时在减隔震设计中,只考虑增大铅芯橡胶支座的型号反而会给桥梁下部结构带来不利的影响。