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。     

近场地震作用下采用拉索减震支座桥梁纵向地震响应特性

选择台湾集集近场地震记录作为地震动输入,以常规盆式支座和铅芯减隔震支座为对比,系统考察了近场地震动的速度脉冲效应、破裂方向性效应、上盘效应对采用拉索减震支座连续梁桥纵向地震响应的影响,并且对拉索减震支座进行了参数分析。计算结果表明,近场地震三种效应对采用三种支座的连续梁桥的地震响应都有放大效应;拉索减震支座同铅芯减隔震支座比较,对于位移的放大效应有明显的减小,对于在近场强震情况下通常由位移控制的减隔震连续桥梁,突出显示了其限位优势,能够实现力和位移的完美调节;通过调整拉索减震支座的摩擦系数和拉索自由程能达到更理想的减隔震效果,控制结构的位移,防止落梁、碰撞等灾害发生。     

桥梁拉索减震支座研发及应用

从目前桥梁减隔震设计面临的"结构地震力与梁体位移"矛盾的平衡问题出发,介绍了新型减隔震支座——拉索减震支座的功能原理、发展、试验研究与实桥应用。理论研究与实桥试验均表明拉索减震支座具有很好的减震效果,且能有效控制墩梁间的位移。     

基于力-位移平衡理念的大跨度连续梁桥拉索支座减隔震技术研究与应用

连续梁桥由于其受力明确、施工方便、跨越能力强等优点,在公路及市政的跨线、跨河桥梁中得到广泛应用。以上海崧泽高架跨油墩港大桥为例,通过实现结构力-位移平衡为核心理念,在以普通球钢支座设计方案进行抗震分析的基础上,着重对采用拉索减震支座的减震效果进行分析。结果表明:采用拉索减震支座后,通过合理的拉索刚度与自由程设计,能实现结构地震响应力与位移的平衡调节,达到理想的减震效果。有效控制结构墩梁的相对位移,达到预期的抗震设防目标。     

简支梁桥铅芯橡胶支座减震特性研究

以一座4×40m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。     

拉索减震支座在系杆拱桥中的应用北大核心

采用常规设计的系杆拱桥固定墩地震响应较大,固定墩的能力往往无法满足抗震性能目标。基于一座主跨跨径为105 m的钢箱拱肋系杆拱桥的工程背景,设计拉索减震支座同时变化拉索初始自由行程的三个减隔震方案,采用非线性时程方法分析地震作用下各个方案的墩、桩地震响应。分析可得:在拱桥中应用拉索减震支座,可以达到较好的减隔震效果;通过合理地控制拉索的初始自由行程,既可有效地减小桥梁易损构件墩和桩的地震响应,同时又可有效限制墩梁相对位移.     

桥梁基础减隔震支座减震性能试验研究

在桥梁地基与基础之间设计"一种用于桥梁基础的减隔震支座",配合传统的桥墩顶部减震结构,减小地震水平作用力和竖向荷载对桥墩的影响。通过对桥梁基础减隔震支座进行竖向加载和水平拟静力加载试验,得出支座的竖向刚度及支座的荷载—位移滞回曲线,并进行分析。桥梁基础减隔震支座在承受竖向单向轴力的作用下,能够保持稳定,在水平地震作用下,具有良好的耗能能力,能够发挥消能减震作用。     

斜拉桥结构中隔震减震技术的应用

针对斜拉桥本身具有半漂浮结构的特点,提出了通过粘滞阻尼器与减、隔震支座的减震设计思路,并阐述了粘滞阻尼器、铅芯橡胶支座及拉索减震支座的性能和应用方法,从而达到减弱结构地震反应的效果。     

拉索减震支座在近断层城市高架桥梁中的应用

处于近断层地震威胁下的城市高架桥梁需要引入减隔震设计方案解决抗震问题,拉索减震支座由于其良好的适应性较好地解决这一难题。以某城市高架桥中的4×30 m跨径连续梁桥为工程背景,建立全桥有限元模型,基于不同特性的地震动输入,进行拉索减震支座减隔震方案的桥梁结构非线性时程分析。计算结果表明,无论是近断层脉冲型地震动、还是非脉冲地震动或一般远场地震动作用,拉索减震支座均能起到很好的减震作用,满足结构的抗震需求,是高架连续梁桥减隔震体系的理想设计结构。     

考虑行波效应下的多塔斜拉桥减隔震体系研究

以一座主跨908 m的多塔斜拉桥为研究背景,建立全桥动力计算模型,分析了行波效应下该结构常规体系与减隔震体系的地震响应,结果表明:1对于常规体系,行波效应会增大上桥塔内力,但采用拉索减震支座的减隔震体系具有较好的减震率;2考虑行波效应对桥墩抗震有利,而减隔震体系会进一步降低桥墩内力;3减隔震体系可以将主桥支座位移控制在要求范围内,对于引桥,考虑行波效应时,支座位移增大明显,也建议采用拉索减震支座;4行波效应下,主-引桥相对位移增大,建议在主-引桥间设置连梁装置和缓冲装置,以提高抗震性能。     

铅芯橡胶支座参数对隔震储罐地震响应的影响

利用Bouc-Wen模型模拟铅芯橡胶支座的力-变形非线性行为,研究了两种高径比铅芯橡胶支座(LRB)隔震储罐的地震动力响应特征,系统探讨铅芯橡胶支座动力参数对隔震储罐地震反应的影响规律.研究表明:基底设置铅芯橡胶支座后,储罐有良好的减震效果,减震效果评价指标基底剪力、支座位移、晃动波高都得到有效控制.隔震频率是影响LRB隔震储罐减震性能的主要参数,屈服强度参数、支座阻尼比影响次之.增大支座屈服强度可增加有效隔震频率范围,降低支座位移,但不一定能起到降低波高作用.高隔震频率、无阻尼比工况时,储罐地震响应远超过未隔震时响应;增大阻尼比可同时降低支座位移和晃动波高.在高隔震频率下,存在最优屈服强度和阻尼比,使得基底剪力最小.为使隔震支座发挥最大减震作用,应根据储罐不同高径比特点来优化配置铅芯橡胶支座参数.     

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。     

考虑橡胶支座随机性下隔震与非隔震近海桥梁地震易损性对比

针对目前在隔震桥梁地震易损性分析中隔震支座性能参数随机性研究薄弱、从失效概率的角度开展隔震与非隔震桥梁对比研究缺乏的现状,详细统计分析了橡胶隔震支座力学性能参数的不确定性,建立了近海隔震与非隔震桥梁非线性动力分析模型。在考虑支座参数、地震动及桥梁结构不确定性的基础上,利用拉丁超立方抽样分别生成90个结构-地震动样本对。利用Sap2000有限元软件对每个样本对进行非线性动力时程分析,通过对大量数据的回归分析,得到桥墩、支座的易损性曲线,进而对隔震前后结构的地震易损性进行了对比分析。结果表明：在同一破坏等级相同地震作用下,非隔震桥墩的失效概率大于隔震桥墩,非隔震支座破坏的概率大于隔震橡胶支座|采用隔震技术后,桥墩发生严重破坏和倒塌的概率极低,震后可修复的概率很大|而非隔震桥墩发生严重破坏的概率最大,说明其震后可修复的概率很小而产生不可修复损伤的可能性极大。     

限位装置对滑动摩擦隔震桥梁地震反应的影响研究

为防止滑动摩擦隔震桥梁位移过大对临跨造成不利的影响,可在桥墩上设置限位装置限制墩梁相对滑动位移,降低滑动摩擦隔震桥梁的纵向位移。本文提出了滑动摩擦隔震支座和限位装置同时使用的抗震构造措施,利用滑动摩擦隔震支座降低固定墩的地震反应,利用限位装置降低墩梁相对滑动位移。建立了同时考虑支座滑动摩擦非线性、限位装置接触碰撞及其材料非线性和桥墩材料非线性的桥梁结构非线性地震反应分析模型,改变活动支座摩擦系数、限位装置与梁体之间的碰撞初始间隙等参数,进行了非线性时程反应分析,针对限位装置对滑动摩擦隔震桥梁的非线性地震反应的影响进行了综合分析。研究表明,限位装置对于限制滑动摩擦隔震桥梁的梁部位移、均衡地震动输入能量在各墩之间的分配有着较大的作用。设计时可通过详细的有限元分析,改变限位装置的间距、刚度等设计参数,使限位装置起到降低滑动摩擦隔震桥梁的纵向位移而不显著增加固定墩地震反应的作用。     

桥梁实用新型减隔震支座的基本力学性能

桥梁减隔震设计主要以减隔震装置的变形来耗散地震能量,为了同时满足桥梁在正常使用阶段的位移和地震作用下的耗能要求,基于摩擦摆支座和铅芯橡胶支座的组合,本文设计了一种实用新型的减隔震支座,通过内嵌式将"滑移隔震"转换装置的上下两个部分连接起来。首先描述了该支座的具体构造和工作原理,并对比验证了该支座的力学特性。最后通过一系列的剪切变形相关性试验(包括不同剪切位移、不同竖向压应力和不同滑移量),总结了该支座的剪切变形性能曲线,结果表明,该桥梁减隔震支座可以同时满足位移变形要求和耗能减震要求,为后续桥梁减隔震优化设计及其工程应用提供了重要的参考。     

设置限位器的双向隔震铁路桥梁动力响应特性研究

通过在铅芯橡胶支座的两侧安装X型钢棒,形成有限位功能的铁路桥梁专用的双向隔震支座,有效限制中、小地震作用下支座的相对位移,保证中、小地震作用下轨道结构不发生破坏,以及列车运行的安全性。利用反应谱法设计铅芯橡胶支座和X型钢棒限位器,并采用ANSYS建立精细有限元模型,对铅芯橡胶支座双向隔震桥梁模型和采用新型双向隔震支座的桥梁模型进行地震时程响应的对比分析。分析结果表明,新型隔震支座在中、小地震下有效限制桥梁上部结构的位移,保护轨道结构不破坏,大震时具有较好的隔震减震效果。     

铅芯橡胶支座隔震储罐地震响应特性分析

利用双线性恢复力模型模拟铅芯橡胶支座力学特性,探讨了不同类型场地上,隔震储罐在铅芯橡胶支座(LRB)与叠层橡胶支座(RB)两种隔震方式下的地震响应特点.研究表明:铅芯屈服力、场地类型和地震强度是影响LRB减震性能的主要因素.与RB隔震方式相比,LRB具有降低基底剪力、支座位移、晃动波高等优点,但减震效果并不总是好于RB方式,与场地类型和铅芯屈服力的选取有关.特别是Ⅳ类场地上RB支座更适合储罐隔震设计.支座最优屈服力参数选取需要根据储罐自振特点、场地类型和地震强度共同确定.LRB支座更适合在高烈度地区应用,减震效率高而且稳定.     

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.     

某摩擦摆隔震框架结构地震反应分析

介绍摩擦摆隔震支座的基本原理,采用可考虑动轴力和双方向耦合的FP模型建立摩擦摆隔震框架结构,分别用ETABS、SAP2000和MIDAS三个软件对摩擦摆隔震框架结构及其对应的非隔震框架结构进行模态分析、反应谱分析以及动力时程分析。结果表明:安装摩擦摆隔震支座能有效地控制位移、加速度和基底剪力等地震反应,削减构件内力;相比于多遇地震,罕遇地震下支座耗能性能得到更充分的发挥、结构响应降幅明显,减震效果更为理想。     

隔震桥梁设计参数的研究

对支座隔震桥梁输入了多条具有相同反应谱的地震波,通过非线性时程分析,研究了隔震桥梁的地震反应特点,发现隔震桥梁地震反应的离散性很大,其最大响应对地震动的全过程十分敏感.分析了隔震支座延性率与隔震效果之间的关系,发现对某一条地震波,隔震支座延性率有一个最佳范围,在此范围内,支座位移增加较少,而剪力减小很多.对隔震支座的设计参数进行了研究,得到了其合理的取值范围和选择原则.