摩擦摆隔震结构的地震响应分析

基于摩擦摆（FPS）及其隔震剪切型结构的振动微分方程，进一步研究了该系统的振动形态。通过改变摩擦摆的摩擦系数和滑道半径，分析二者对结构隔震效果的影响。结果说明：摩擦系数对结构层间位移、基底剪力以及基底滑移量均有较大的影响；滑道半径对基底滑移量有较大影响，但对层间位移和基底剪力影响不大。     

摩擦摆隔震桥梁的设计及应用

摩擦摆支座(FPB)是一种性能优良的隔震装置,在国外的桥梁、建筑和工业工程中已有广泛应用,采用FPB进行隔震设计已得到美国各类抗震设计规范的肯定,并在国外通用的有限元软件中,如SAP2000,有专门的分析模型。目前,FPB在我国桥梁工程中的应用还很少。详细介绍了FPB的组成材料和力学性能,并将FPB的力学性能与我国桥梁抗震中应用较多的铅芯橡胶支座(LRB)进行了对比,FPB的力学性能在很多方面都优于LRB。     

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。     

带限位装置的摩擦隔震结构动力特性及地震反应分析

提出了一种新型基础隔震模型,即带限位装置的摩擦隔震体系 (S- LF);基于此隔震模型,利用 Poincare映射法研究地面谐运动下 S- LF结构的运动特征;并利用高精度的精细时程积分法,通过对地震作用下 S- LF动力响应的计算,绘制了上部结构最大加速度反应谱和基底最大滑移量反应谱,并研究了各种结构参数对隔震的影响;通过与恢复力摩擦隔震系统 (R- FBI)和纯摩擦力滑移隔震系统 (P- F)的比较表明, S- LF的隔震性能优于 P- F和 R- FBI;最后通过对计算实例的分析发现,地震作用下 S- LF结构的层间最大剪力和最大绝对加速度反应分布较一般传统结构有很大区别。     

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。     

摩擦摆支座桥梁减隔震性能研究

以某桥梁工程为背景,建立空间有限元计算模型,对比分析了桥梁结构在有无减隔震措施下的地震反应。结果表明,未采取减隔震措施时,该桥桥墩会发生强度破坏;而采用摩擦摆减隔震支座后,该桥桥墩的强度、变形均能满足规范要求。该计算结果可为同类桥梁结构的减隔震设计提供参考。     

复摩擦摆支座应用于楼面隔震研究

对复摩擦摆支座在楼面隔震中的应用进行了研究.在长期使用过程中,隔震楼板的上部质量可能发生较大变化,考虑到摩擦摆支座自身隔震周期与上部质量无关的特性以及复摩擦摆支座相较于单曲面摩擦摆支座更好的隔震效益,因此推荐复摩擦摆支座用作楼面隔震支座.为控制隔震楼板相对结构楼面的位移,可通过提高复摩擦摆支座的摩擦系数或附加粘滞阻尼器而实现.以一工程实例为背景,对比研究粘滞阻尼器+低摩擦系数复摆支座方案与高摩擦系数复摆支座的隔震效果,发现前一方案 可以保证不同加速度水平作用下隔震楼面的隔震效果,是一种较好的隔震配置组合.     

基础隔震结构设置摩擦阻尼器的地震反应研究

研究了采用滑移摩擦阻尼器的基础隔震体系在地震作用下动力反应分析的理论模型和数值方法,将计算结果与试验结果及与其它文献方法的结果作了对比分析,探讨了摩擦隔震反应的一些特点和规律,并进一步通过楼面反应谱计算对滑移附加衰减振动的影响进行了分析.该理论模型不论是否产生摩擦滑动,均将摩擦隔震层作为结构体系的一个广义计算质点,并将摩擦力模型化为速度相关型阻尼力,避免了不同摩擦阶段动力方程及其数目的反复转换.研究表明,本文方法及结果正确可靠,精度满足要求;设置摩擦阻尼器(或滑移支座)的隔震体系具有良好的减震效果,隔震层最大位移反应也较小,而残余位移还需通过有关措施来控制.由于摩擦隔震结构的滑移附加衰减振动使加速度反应的峰值增大,引起人们对摩擦隔震性能和效果的某些疑虑,本文计算分析指出,这种附加振动基本不会影响结构的滑动位移及其它减震特性,对楼面设施减震效果的影响也很小.     

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。     

滑动摩擦支座隔震桥梁地震反应分析

多滑面摩擦隔震支座具有刚度和阻尼的自适应性,在基于性能的桥梁抗震设计中有广泛的应用前景。本文以某近海连续梁桥为工程背景,考虑海洋软土条件,应用p-y法模拟桩-土相互作用,通过单摩擦摆（FPS）串联组成多滑动面摩擦摆支座（MFPS）模型,并建立全桥有限元模型。采用反应谱法和快速非线性分析（FNA）两种方法,对设置单滑面摩擦摆支座和多滑面摩擦摆支座的两种不同支座的隔震桥梁体系进行地震响应分析。对比分析两种方法得到的两种隔震桥梁结构的支座滞回性能和墩底剪力等的地震响应规律。研究结果表明,两种支座均具有较好的隔震效果,采用MFPS支座的桥墩的地震响应比FPS支座有所减小,且具有较大位移能力。     

干摩擦在调谐质量阻尼器系统中的应用

本文在被动调谐质量阻尼器系统中采用摩擦耗散能量,以替代粘滞阻尼。文中讨论了这种新系统最优参数问题,并利用数值仿真说明了新方法的减振效果。     

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。     

池式调谐质量阻尼器的动力分析

定义了池式调谐质量阻尼器(TMD),运用调谐液体阻尼器(TLD)与TMD相结合的方法综合考虑其总体动力效应;同时推导了结构与TMD、TLD以及池式TMD系统的运动方程.以结构物室内游泳池为例,研究了不同池长设计值的池式TMD在风振与地震激励下对结构的控制性能,对比了相应TMD、TLD的控制效果,并运用相位差分析的方法对池式TMD的设置提出了建议.结果表明:池式TMD经优化设计后可取得与普通TMD相近的控制效果,均远优于TLD;同时,池式TMD较普通TMD更经济且更具实用价值.     

基础隔震偏心结构扭转地震反应分析

本文对基础隔震偏心结构的扭转振动反应进行分析,研究隔震系统偏心距和上部结构偏心距对结构扭转反应的影响.结果表明,采用隔震技术可以显著降低基础隔震偏心结构的扭转振动反应.     

Influence of ground motion characteristics on seismic response of skewed bridges

Skewed bridges are bridges with longitudinal axes at an angle to the abutments. They are more susceptible to damage during seismic events due to in-plane rotations of the girders induced, especially when pounding occurs. Most current design standards do not consider many factors that could significantly affect the response of skewed bridges, such as the skew angle and effect of the supporting soil. A bridge-abutment model with 0°, 30°, and 45° skew angles were subjected to shake table tests. Ground motions were simulated based on the New Zealand design spectra for Class C and E soil conditions. The effects of the different characteristics of ground motions on the seismic response of skewed bridges considering presence of pounding and the supporting soil were investigated. The results were also used to evaluate the recommendation of girder seat lengths specified in design specifications, e.g. the New Zealand Transport Agency (NZTA) Bridge Manual. It was found that the NZTA recommendation for seat length could potentially significantly underestimate the out-of-plane movements of the girders. In the worst case, the displacement of the skewed bridge was up to 3.48 times that of the straight bridge – much larger than the recommended value of 1.25 times.     

Assessment of SSI on the longitudinal seismic response short span bridges

Current practice usually neglects the effects of soil-structure interaction (SSI) in the seismic analysis and design of bridges. This work attempts to assess the significance of SSI on the seismic response of short span bridges. The focus is placed on pier behaviour, since piers together with the abutments are the most critical elements in securing the integrity of bridge superstructures during earthquakes.

The study is based on a simple representation of a soil-bridge pier system, yet one able to capture the effects of the most significant physical parameters. It has been found that SSI greatly affects the dynamic behaviour of bridge piers leading to more flexible systems, increased damping and larger total displacements. Besides a thorough investigation of the relative significance of various physical parameters of the system response, an easy-to-use approach that can be incorporated for a preliminary design of bridges concurrent with the AASHTO specifications is presented. The study concludes that safer and more economical bridge designs can be obtained by properly accounting for SSI.     

长周期隔震结构基于反应谱理论的地震响应预测研究

在长周期基础隔震结构的地震响应计算或设计的某些阶段(如初步设计阶段或设计完成后的评估阶段),有必要建立一种地震响应实用计算方法,通过简单计算即能体现地震动长周期分量作用,提高隔震结构的地震安全性。通过选用合适的强震记录建立适合一定阻尼比和周期范围的、相应于规范设防烈度的相对位移、相对速度和绝对加速度反应谱,给出实用算式及地震动位移峰值和速度峰值;基于周期等效等准则,建立基础隔震结构的双质点系简化计算模型,推导简化计算模型参数、动力特性及地震响应的简化算式。建立基础隔震结构地震响应预测方法。利用建立的反应谱实用算式及两质点系计算模型的参数和动力特性的简化算式,可快速预测大阻尼比、长周期隔震结构地震响应。     

铁路减隔震桥梁轨道地震反应分析

以高速铁路客运专线上一座采用E型钢阻尼支座的32 m简支梁为对象,探讨了轨道约束对桥梁地震响应的影响,通过多条地震波输入时的计算结果分析,得出轨道约束对桥梁纵桥向地震响应的影响远远大于横桥向,对支座地震响应的影响大于对墩底剪力的影响;震后钢轨的残余变形主要取决于扣件的残余变形。     

大跨度桥梁地震反应分析时阻尼的取值

简单介绍了目前桥梁抗震中存在的关于阻尼的一些问题以及瑞利阻尼理论,以龙潭河大桥为例,建立了有限元模型,计算分析其动力特性获得桥梁结构的振型和频率,在此基础上求解出了Aplha和Beta。     

跨倾滑正断层桥梁地震响应数值模拟

为揭示跨倾滑正断层桥梁的地震响应规律,以海文大桥跨断层引桥为研究对象,根据地震震级和断层参数间的关系构建了铺前-清澜断层的物理模型,并基于空间随机场模型生成该断层滑动的空间非均匀分布;采用基于断层破裂物理过程的地震动混合模拟方法生成断层两侧可能发生的最大永久位移地震动;同时,采用OpenSees建立了全桥三维动力有限元模型,分析了永久位移地震动频带、桥梁与断层相对位置、竖向地震动及减隔震方法对该桥地震响应的影响规律。研究结果表明：所采用的地震动模拟方法可以合理考虑断层断裂的复杂性,生成地震动的反应谱在短周期段和设计反应谱吻合良好,在长周期段具有显著的滑冲效应特征,可有效模拟断层两侧的永久位移地震动;在跨断层桥梁地震响应分析方面,断层错位和高频带地震动对跨断层桥梁地震响应均有较大的贡献,跨断层桥梁地震响应分析须采用具有永久位移的宽频带地震动作为地震动输入,仅采用高频带地震动或者采用断层错位进行静力分析均会低估桥墩的地震响应;而位于断层同侧的桥梁主要受高频地震动的影响,跨断层桥梁的地震响应远大于断层同侧桥梁的响应;不考虑竖向地震动会低估跨倾滑断层桥梁纵桥向的地震响应,且跨径越小竖向地震动的影响越大,在进行跨倾滑断层桥梁抗震设计时,应选取较大跨径的简支梁桥来减轻竖向地震动的影响。同时,合理的限位拉索设计可利用桥墩的抗震能力明显改善跨断层桥梁的支座变形,减小因断层错位引起的桥梁损伤。