自复位高墩振动台模型试验

为探讨自复位桥墩的地震反应,以某简支梁桥为工程背景,设计并制作了一个缩尺的模型桥梁。通过白噪声扫频获得了自复位桥墩的动力特性及其变化规律,选取El-Centro、Mexico和Chi-Chi强震记录作为地震动输入,进行振动台模型试验。试验记录了墩顶的加速度和位移反应,考查了地震动强度、频谱特性及预应力钢筋及其初始预加力对模型桥墩动力特性及摇摆反应的影响。试验结果表明:墩顶水平加速度反应随地震动强度及初始预加力的提高而增大,墩顶位移反应受地震动的强度、频谱特性及初始预加力大小影响较大。墩底提离面轻微损伤会明显降低体系的整体水平刚度,初始预加力则能提高体系整体水平刚度,桥墩的阻尼比随体系的水平刚度增大而减小。强震下自复位桥墩发生了预期的提离摇摆,震后墩底提离面出现轻微损伤,墩身无裂缝产生,结构具有良好的抗震及自复位性能。振动台试验结果验证已有文献的数值分析结论,振动台试验数据可用于数值模型校核或修正。

金属橡胶桥梁支座转动性能试验研究

为考查金属橡胶桥梁支座的转动性能,设计并加工了3个模型支座,试验得到了支座的转动力矩与转角关系,研究了竖向压力对支座转动刚度的影响,探究了支座的转动刚度与初始压应力的关系,得到了支座的转动刚度与初始压应力的关系表达式.结果表明:金属橡胶支座能够满足桥梁对支座转动性能的要求,具有较好转动性能;金属橡胶支座的转动刚度随初始压力的增大而增加,有明显的线性关系.

梁式桥板式橡胶支座的合理计算模型研究

为寻求合理的板式橡胶支座梁桥计算模型,以准确计算其受力情况,基于板式橡胶支座关键参数的计算理论,以20m简支梁桥和3×20m连续梁桥为例,采用MIDAS Civil建立2座梁桥空间模型,分析3种计算模型(理想约束模型、弹性约束模型和简化约束模型)在恒载和活载作用下主梁关键截面的弯矩、剪力、位移及挠度。结果表明:对于简支梁桥,理想约束模型与弹性约束模型的计算结果(除个别截面)相差在5%以内,板式橡胶支座梁桥可按理想约束模型近似模拟;对于连续梁桥,理想约束模型与弹性约束模型的计算结果相差超过5%,简化约束模型与弹性约束模型的计算结果相差在5%以内,板式橡胶支座梁桥可按简化约束模型近似模拟。

铁路简支钢桁梁桥横向抗震性能研究

通过分析钢桁梁的抗震薄弱部位及其抗震性能,建议以应力比为指标来确定钢桁梁抗震最不利杆件。建立了跨度48 m的铁路简支钢桁梁桥全桥有限元模型,以应力比为判据计算分析横桥向地震作用下该桥抗震薄弱部位并对相应杆件的抗震性能进行了评价。研究结果表明:下弦杆E4E6及下平纵联斜杆F0H1为抗震薄弱部位,在8度罕遇地震作用下分别会发生强度破坏和失稳破坏。

金属橡胶支座力学性能试验

为测试金属橡胶支座的力学性能是否满足桥梁支座使用要求,分别通过压缩试验、转动试验和振动台试验对金属橡胶支座的力学性能展开研究。通过压缩试验获得不同荷载下支座的竖向力-位移关系曲线,基于MATLAB平台对支座应力-应变关系曲线拟合后求导,得到支座的切线模量,构造出切线模量的数学表达式,并以此为基础推导出支座竖向刚度-竖向力的计算公式;考虑支座竖向应力,对金属橡胶支座进行转动性能试验,获得支座的转动力矩-转角关系曲线;对采用金属橡胶支座的桥梁模型进行振动台试验,得到模型各主要测点的位移和加速度,并与采用尺寸接近的板式橡胶支座桥梁模型振动台试验结果进行比较。研究结果表明:金属橡胶支座竖向力-位移关系曲线具有明显的非线性特征,金属橡胶支座的竖向承载力可以满足中小跨径公路桥梁支座的使用要求;支座的切线模量与应力为近似线性函数关系,以此为基础推导出支座刚度公式计算结果与试验结果吻合较好,提出的刚度计算公式在金属橡胶支座的初步设计时可以用来确定支座关键技术参数;转动刚度与其设计应力成线性关系,在支座设计及桥梁设计计算时需考虑竖向应力对支座转动刚度的影响;金属橡胶支座具有良好的减、隔震性能。

金属橡胶支座压缩性能试验研究

为解决板式橡胶支座的耐久性问题,提出一种金属橡胶支座.介绍了金属橡胶支座的构造、工作原理及特点,给出了金属橡胶支座的关键技术参数,设计并加工了3组7个金属橡胶支座试件.在500kN电子万能试验机上进行了压缩试验,获得了金属橡胶支座的加(卸)载力-位移关系.考察了密度与形状系数对压缩曲线的影响,采用函数表达式对压缩曲线进行了参数识别.结果表明:金属橡胶支座的加载压缩曲线可分为:软特性阶段与硬特性阶段两个阶段;支座压缩曲线中的软特性阶段随着密度的增大而减小;支座的竖向耗能能力随密度的增大而减小;理论计算的加卸载曲线和试验数据吻合较好.研究成果对金属橡胶支座的竖向承载能力设计具有一定的指导作用.