大跨度斜拉桥边墩新型横向钢阻尼器减震体系及设计方法

针对大跨度斜拉桥边墩的横向抗震问题,提出桥梁新型横向钢阻尼器与滑动支座组合的一种边墩横向减震体系,以及基于桥梁实际抗震需求的减震体系设计方法。之后,以一座主跨620m的大跨度斜拉桥为工程背景,验证该方法的可行性。并从关键位置的地震反应、阻尼器对横向基本控制振型的影响、减震体系的耗能能力和地震动输入的影响等方面对边墩新型横向减震体系的减震效果进行全面分析。结果表明,大跨度斜拉桥边墩新型减震体系具有显著的减震效果;与常规体系相比,对地震动输入较不敏感。

E型钢阻尼器及其在桥梁工程中的应用

概述了E型钢阻尼器的工作原理、设计原则和阻尼特性,探讨了E型钢阻尼器的选用原则和应用范围,给出了近年来E型钢阻尼器在国内外桥梁工程中的部分应用实例。理论及实践表明,利用E型钢阻尼器的阻尼特性进行桥梁工程的减震设计不但有着良好的耗能效果,并且经济性好,安装、维护和更换方便,因此有着广阔的应用前景。

弹塑性钢阻尼器用于大跨度CFST拱桥的减震控制研究

弹塑性钢阻尼器具有良好的减震效果,但目前的研究和应用主要集中在房建领域。以主跨368m的茅草街大桥为研究对象,进行了弹塑性钢阻尼器用于大跨度钢管混凝土拱桥地震响应的减震控制研究,采用非线性时程分析法进行了阻尼器关键参数的敏感性分析,研究了不同屈服荷载、不同弹性刚度及不同空间布设阻尼器的减震效果,最后重点分析了行波效应对弹塑性钢阻尼器减震效果的影响。结果表明,对于该中承式钢管混凝土系杆拱桥,弹塑性钢阻尼器的减震效果明显;综合考虑各部位的地震响应,在主梁各支承间均匀布设阻尼器为最佳布置方式;考虑行波效应后,阻尼器的减震效果更佳。

ε形钢阻尼器设计仿真分析及试验研究

ε形钢阻尼器是一种尺寸小、性能优越的金属阻尼器,可广泛应用于各种工程抗震结构中。首先对影响ε形钢阻尼器性能的因素进行分析,并应用工程力学推导出ε形钢的设计计算公式,可用来快速估算其性能;其次通过仿真分析验证计算公式;最后通过性能试验进行设计验证。本文所推导的公式可用来便捷地设计ε形钢阻尼器。

斜拉桥横桥向设置钢阻尼器的减震优化研究

为研究如何在斜拉桥中合理布置钢阻尼器而取得最优减震效果,以某跨径为640m的半飘浮体系斜拉桥为例进行分析。采用SAP2000软件建立桥梁空间有限元模型,分析桥塔、过渡墩和辅助墩3处弹塑性钢阻尼器的初始屈服强度、屈服强度比以及阻尼器的布置方式对其减隔震效果的影响。结果表明:桥塔和过渡墩两处钢阻尼器同时屈服的方案能获得更好的减震效果;辅助墩处阻尼器的初始屈服强度对其他两处的影响不大,在减震设计中可单独考虑。在此基础上,提出钢阻尼器参数设计的简化方法,直接确定桥塔、过渡墩两处钢阻尼器的初始屈服强度和比值,达到优化的减震效果。

横向钢阻尼器力学性能研究

以牛田洋特大桥为应用对象,将两个横向钢阻尼器进行背对背组装,同时检测了横向钢阻尼器的横桥向减震功能与纵桥向减震功能。通过数值模拟获得了横向钢阻尼器的垂向反力、滞回曲线、接触应力及双弧形钢的等效塑性应变;为了验证数值模拟结果的合理性,利用二维加载试验机对横向钢阻尼器进行垂向荷载加载下纵向水平滑动的循环加载试验,获取了其滞回曲线、等效阻尼比、接触特性与侧面SF-1耐磨条的摩擦系数。结果表明:横向钢阻尼器既能实现双弧形钢的横向弹塑性变形,又能实现纵向导轨的纵向水平滑动,验证了横向钢阻尼器同时具备横桥向减震功能与纵桥向减震功能,且两者互不干涉。双弧形钢T形段采用双斜面或平面设计,且纵向导轨的结构进行相应调整,避免了关键耐磨部件斜面耐磨板的局部挤压破坏。

粘滞阻尼器与钢阻尼器在桥梁横向震动控制中的应用

在桥梁结构横桥向地震控制中,粘滞阻尼器和钢阻尼器是可靠度较高的地震控制装置,二者已在多座桥梁工程中得到了初步应用。文中从工作原理、构造实现形式、力学行为、减震效果等方面对这两种阻尼装置进行了对比研究。其中:对比力学行为时,对粘滞阻尼器开展了不同速度下的力学性能试验,并与现有文献中钢阻尼器力学行为进行比较;对比二者减震效果时,以一座三塔斜拉桥为例,讨论了28条地震波激励下,两种装置本身及桥梁结构的响应差异并以其中一条地震波为例,从能量的角度分析了造成这种现象的原因。结果表明:由于阻尼装置的耗能机制不同,导致不同阻尼装置的动力响应不同,但桥梁结构的地震响应未发生明显变化;Ⅰ类场地条件下,在过渡墩与辅助墩处,粘滞阻尼器对桥梁横桥向地震动控制的效果优于钢阻尼器。

X形钢阻尼器盆式支座设计与分析

将X形钢阻尼器与单向滑动盆式支座进行组合,设计了一种新型支座——X形钢阻尼器盆式支座。该新型支座通过X形钢阻尼器的弹塑性变形和盆式支座的摩擦来消耗能量。通过有限元数值模拟及试验研究相结合的方式对新型支座的力学性能进行了研究。结果表明:数值模拟结果与试验结果相吻合,新支座的滞回曲线饱满,有较好的耗能效果。

双弧形钢阻尼器试验研究

利用压剪试验机对所设计的一种双弧形钢阻尼器样品进行了多种工况下的耗能性能试验,通过试验所获得的力—位移滞回曲线可知,该阻尼器通过自身的弹塑性变形能够耗散外界输入的部分能量,具备一定的横向耗能能力且性能较为稳定,从而使被保护结构处于安全的环境中。

钢阻尼器考虑水平2方向变形的简化滞回模型研究

为了简单有效地模拟钢阻尼器在考虑水平2方向变形时的滞回性能,基于多重剪切弹簧力学模型和Menegotto-Pinto(MP)滞回模型提出一种改进的多重剪切弹簧(Modified Multi-Shear-Spring,MMSS)模型。将MP滞回模型作为MMSS模型中各弹簧的滞回曲线,其基本力学参数由钢阻尼器多方向的弹塑性变形性能确定,形状参数通过优化计算确定。以常用的U型钢阻尼元件为例,通过在单向循环位移、水平2方向规则循环位移以及随机位移下MMSS模型与阻尼器滞回曲线的比较,验证了提出的MMSS模型能较精确地模拟U型钢阻尼元件在考虑水平2方向变形时的滞回性能,为钢阻尼器的地震反应分析提供了一种简便的计算方法。

两种弧形钢阻尼器设计与性能研究

本文利用钢塑性滞回变形耗能的特性,提出了两种弧形钢耗能阻尼器,通过分析得出该阻尼器的设计公式,并建立了相应的力学模型。为验证两种弧形钢阻尼器的力学特性,进行了数值仿真和试验测试,并对比分析两种方法得到的结果。结果表明:弧形钢阻尼器具有较高的阻尼比和稳定的滞回特性,可以作为减震结构在桥梁、建筑领域推广应用。

螺旋式钢阻尼器耗能性能研究

针对地震作用多向性和随机性的特点,提出了一种具有水平双向耗能功能的螺旋式钢阻尼器。该阻尼器由圆钢弯制成螺旋形状,水平安装在墩顶与梁底之间。基于刚臂法和力法方程,推导了该种阻尼器的承载力计算公式,并采用拟静力循环加载试验研究了阻尼器的滞回性能和低周疲劳寿命。将有限元计算结果分别与理论和试验结果进行了对比。最后研究了螺旋距离、圆钢半径和螺旋半径3个主要形状参数对阻尼器耗能能力的影响。结果表明:螺旋阻尼器的滞回曲线稳定且饱满,具有良好的耗能能力和双向力学行为。

钢阻尼器的发展及应用研究进展

钢阻尼器相比于其他阻尼器具有温度适应性强、滞回特性稳定、结构简单、震后更换方便、节约成本等优势,而被广泛应用于桥梁减震设计中。文中详细介绍了近年来国内外学者对于各类钢阻尼器的研究进展,不同形式的钢阻尼器具有不同的耗能性能,从钢阻尼器的形状结构设计和耗能工作原理出发,重点介绍了钢阻尼器的种类、结构抗震分析方法、目前存在的问题、以及有效的应对措施,为钢阻尼器未来的优化设计提供支撑和参考。

梯形钢阻尼器盆式橡胶支座的吸能特性研究

针对在单向力作用下梯形钢阻尼器的变形情况,建立整体结构的水平力-位移表达公式,通过ABAQUS软件进行仿真,得到支座荷载-位移的滞回曲线,分析不同影响因素对支座滞回曲线的影响规律。通过地震荷载响应分析,得到地震荷载下的荷载-位移曲线,同时分析了单向与双向加载下的吸能特性。结果表明:新型支座具有良好耗能特性,可以有效地减少地震波造成的破坏。

弹塑性钢阻尼器减隔震原理在桥梁工程中的应用

弹塑性钢阻尼器是金属耗能减隔震装置,是高震区建筑、桥梁工程的减隔震产品之一。阐述弹塑性钢阻尼器的减隔震原理,在桥梁工程中选用弹塑性钢阻尼器及产品参数计算方法,以及弹塑性钢阻尼器制造、施工安装等环节。

设置钢阻尼器钢结构的有限元分析

借助ABAQUS有限元软件,对设置钢阻尼器的钢结构进行了地震动荷载作用下的有限元分析,得出钢阻尼器能为结构提供附加抗侧刚度和附加阻尼,耗散输入的地震能量,保护主体结构,减震效果显著的结论。

新型蜂窝形软钢阻尼器的滞回分析及性能设计

设计一种构造简单、耗能性优异、塑性变形稳定、塑性区域分布均匀的钢阻尼器有利于消能减震工程的普遍应用。通过分析框架结构在水平荷载作用下的应力应变情况,提出了利用正六边形钢并在其中心开圆形洞口的方式组合成具有四个屈服区域的钢阻尼器,利用ABAQUS数值模拟并绘制滞回曲线。结果表明,该阻尼器具有初始刚度大、初始屈服位移小、滞回曲线饱满、塑性区分布均匀、塑性变形稳定等特性。其中,四个屈服区域整体形成的矩形角点与框架梁柱结构相对应,为剪切型钢阻尼器的设计和优化提供了新的思路。

弹塑性钢阻尼器对中等跨径斜拉桥横桥向减震效果的振动台试验研究

为了研究弹塑性钢阻尼器对中等跨径斜拉桥横桥向的减震效果,该文以某一典型中等跨径混凝土斜拉桥为研究对象,设计了1/20全桥试验模型,通过改变塔梁、墩梁横桥向的连接方式,建立了固结体系和采用弹塑性钢阻尼器的减震体系两种试验模型,采用Chi-Chi波和场地人工波进行了横桥向四台阵全桥振动台试验。试验结果表明:相对于固结体系而言,横桥向采用弹塑性钢阻尼器的减震体系利用弹塑性钢阻尼器良好的滞回耗能性能,可以有效地减小塔顶位移和塔底应变,具有良好的减震效果,是合理的抗震体系之一。

桥梁支座双向耗能钢阻尼器力学性能研究

设计了一种新型桥梁支座双向耗能钢阻尼器,该阻尼器利用折角钢曲梁的弯曲弹塑性变形进行耗能.提出了该阻尼器简化力学模型,基于钢材简化本构模型推导了其耗能核心参数的理论公式,并通过有限元模拟研究其在单调加载及往复荷载作用下的力学性能.研究结果表明:钢阻尼器耗能段首先进入弹塑性,之后塑性变形集中于耗能段中部,受力合理,符合阻尼器设计意图;且理论公式与有限元计算结果相近,能有效地反应阻尼器的工作性能;在往复荷载作用下,其滞回曲线饱满,初始刚度大,耗能能力强.

双向地震作用下U形钢阻尼器力学性能研究

U形钢阻尼器与橡胶隔震垫安装在隔震层中能够有效减小上部结构地震响应。隔震层在多维地震作用下可产生双向变形,导致安装在隔震层中的U形钢阻尼器能同时承受纵向与横向的变形。为了研究U形钢阻尼器在同时承受双向变形时的力学性能,设计了5个试件,并进行了拟静力试验。试验加载沿实验体斜向45°方向进行。试验结果表明,阻尼器的长度及宽度对于其承受双向变形时的性能有较大影响,在循环荷载作用下耗能钢板表现出显著的几何非线性工作性质,产生不可恢复的平面外变形,在一定程度上导致其承载力下降。基于试验结果建立并校核了有限元分析模型,对阻尼器的几何参数进行了优化,有效控制了阻尼器的平面外变形,使其在工作过程中可以保持稳定的承载力。