九度强震区高铁简支箱梁减隔震体系研究

为提出适用于9度强震区高速铁路简支箱梁的合理减隔震体系,基于核密度估计的地震易损性分析方法,以某高速铁路9度区32 m跨度简支箱梁为工程背景,采用时程分析法建立5种减隔震方案下桥梁结构地震易损性曲线,研究5种减隔震体系对桥梁抗震性能的影响。分析结果表明:球型钢支座与减隔震支座限位能力不足,不能满足9度地震区铁路简支梁桥抗震需求;采用减隔震支座、弹塑性限位耗能装置与钢防落梁组合减隔震体系后,9度区铁路简支梁地震损伤破坏发生概率最低,罕遇地震下桥墩完全破坏发生概率可控制在8%,金属弹塑性限位耗能装置具有耗能减震效果,可降低墩底内力,保护桩基础,同时钢防落梁发挥限位作用,罕遇地震下支座发生完全破坏的损伤概率小于10%,有效防止了落梁震害;推荐双曲面减隔震支座+弹塑性限位耗能装置+钢防落梁方案作为9度区铁路简支梁的组合减隔震体系。

成昆铁路矮塔斜拉桥减隔震体系研究

成昆铁路金沙江大桥位于高烈度地震区,为跨度超过200 m的预应力混凝土矮塔斜拉桥,其减隔震体系关系到铁路运行的安全稳定性。为优化金沙江大桥的减隔震体系,利用MIDAS Civil软件对其支座结构进行有限元建模和计算,分析双曲面球形减隔震支座和三摩擦副双曲面球型减隔震支座及剪力榫结构的动力时程结果。研究结果表明:在罕遇地震下,双曲面球形减震支座结构能够有效减少主塔的墩底剪力和墩底弯矩,其位移大于400 mm,而桥梁纵向伸缩缝尺寸为300 mm,因此支座不满足桥梁纵向位移要求;三摩擦副双曲面球型减隔震支座墩底弯矩增大,墩顶位移和墩底剪力显著减小,墩顶位移为236 mm,小于纵向伸缩缝尺寸,桥墩间的内力相近,减小梁端伸缩量,有利于全桥的内力分布、梁端伸缩装置的设置及列车的平稳运行。

九度地震区高速铁路简支梁合理减隔震体系分析

为了得到九度地震区典型高速铁路简支梁合理减隔震体系,提出了一种桥址区地震危险性贡献参数分析方法,运用核密度估计理论推导了一种桥梁地震易损性计算方法,建立一种基于地震风险评估的铁路桥梁抗震分析方法。以渝昆高铁九度地震区典型32 m预应力混凝土简支梁为研究对象,选取5种组合减隔震体系作为比选对象,运用基于地震风险的桥梁抗震分析方法,全面评估了5种减隔震体系的适应性。结果表明:采用双曲面减隔震支座+榫形金属减震耗能装置+钢防落梁组合减震方案时,桥墩和支座的地震损伤风险发生概率可分别控制在6%和3%以内,方案可有效提高桥墩抗震性能,耗散地震能量,减少桩基地震力,同时可以有效限制主梁位移,防止发生落梁震害,实现了九度地震区高速铁路32 m简支梁桥抗震设计,可为今后强震区类似桥梁抗震分析提供依据。

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。

基于行车安全性的高铁桥梁横桥向减隔震体系研究

针对目前最常用的32 m跨径高铁简支梁桥,同时考虑对行车安全不利的路桥过渡段和墩高改变处,对高铁桥梁的行车安全性能进行了评价;分析了铅芯橡胶支座、摩擦摆支座等常规减隔震方案在高铁桥梁中运用的可行性。分析结果表明,采用盆式橡胶支座的高铁桥梁在地震作用下轨道变形和轨道横向加速度较大,无法满足高速运行的列车的行车安全性要求;采取常规减隔震措施之后,尽管地震响应有所降低,但在路桥过渡段依然无法满足列车的行车安全性要求。鉴于此,研发了抗冲击多向耗能阻尼器,与盆式支座相结合,提出了可以满足列车行车安全性的高铁桥梁横桥向减隔震体系。该体系可在地震作用时盆式支座剪断瞬间承受较大的冲击力,保证体系转换过程中桥梁结构的刚度不发生突变,控制轨道变形不超过允许的限值,保证列车的行车安全性。

建筑减隔震技术应用综述

随着我国《建设工程抗震管理条例》于2021年9月1日的颁布施行,减隔震技术在“两区八类”建筑上已作为强制性的执行技术措施。对现阶段国内外常用的结构减隔震技术的应用情况进行了总结,分别介绍了减隔震的产品体系、减隔震结构的工作原理及减震效果、减震与隔震的经济性等对比,以及如何做到满足设防地震作用下正常使用要求。

高地震烈度区大跨长联混凝土连续梁桥协同减隔震体系研究

高地震烈度区大跨长联混凝土连续梁桥上部结构质量大、地震响应高,抗震问题较为突出。介绍了基于协同减隔震技术的速度锁定摩擦摆支座的基本结构组成及摩擦耗能工作原理,并以西安市红光路沣河大桥为工程研究实例,提出制动墩“硬扛”体系、协同抗震体系和协同减隔震体系等3种结构体系,建立相应的地震分析模型对3种体系下的结构动力特性及地震响应进行计算分析对比。结果表明,相比其他体系,基于速度锁定摩擦摆支座的协同减隔震体系的结构自振周期得到了有效延长,纵向地震响应下降明显,墩梁之间的相对位移合理可控,该体系是高烈度区大跨长联混凝土连续梁桥的一种合理的减隔震体系。

独塔斜拉桥的抗震分析及减隔震措施研究

对于大跨径斜拉桥,抗震计算涉及的因素较多,需要根据其自身特点,进行专项研究,以昆阳路闵浦三桥为研究对象,分别采用反应谱法和时程分析法对半飘浮体系独塔斜拉桥的结构地震响应进行对比分析,选取合适的地震波和阻尼参数。在E2地震作用下,采用时程分析法分别对塔梁间纵向约束支座剪坏前后两种不同的受力体系进行分析,结果表明,对支座剪坏前的纵向约束体系,主塔支座承受较大的水平力,而对支座剪坏后的纵向活动体系,主塔塔顶位移和主梁梁端的纵向位移均较大。针对大跨度独塔斜拉桥桥型方案特点,采用减隔震组合体系,不仅可大幅降低塔底纵向受力,同时可将塔顶和梁端的纵向位移控制在合理范围之内,是理想的抗震约束体系。

高烈度山区不同地形下常规桥梁地震响应分析

高烈度地震山区高速公路桥梁受复杂地形条件限制常设在深沟河谷或陡坡半填半挖处,不同地形处桥梁的地震响应和损伤机理可能不一致。为研究地形因素和结构抗震体系对桥梁地震响应及损伤机理的影响,将山区地形总结为3类典型地形,基于有限元软件Midas Civil并依托在建项目分别建立各地形处采用延性抗震体系和减隔震体系的装配式预应力混凝土T梁桥有限元模型,利用地震动加速度记录对桥梁进行非线性动力时程分析。结果表明:1)高烈度震区桥梁地震响应受地形和抗震体系影响显著,桥梁抗震性能表现为“W”型地形>“槽”型地形>“V”型地形,减隔震体系>延性抗震体系;2)当联内平均墩高大于32 m时,桥梁采用减隔震体系可能失效,是否失效与相邻联的刚度有关,相邻联刚度越小,失效概率越大;3)设置横向高低墩可使墩底横桥向剪力减小、使顺桥向弯矩增大、使同一盖梁下矮墩更易遭受破坏。

强震区桥梁隔震体系及大位移构造措施研究

针对强震区采用减隔震技术桥梁应用实例较少的情况,探讨一般隔震装置在强震区桥梁的适用性和一些匹配强震区大位移的构造措施。主要介绍减隔震体系,还包括限位装置、防止落梁装置、桥台撞落构造等。强震区桥梁应根据位移需求选择匹配的大位移构造措施,保证整个减隔震体系在地震时正常发挥作用。

高烈度地区多跨长联连续梁桥抗震体系研究

为研究高烈度地区多跨长联连续梁桥采用不同抗震体系时的抗震性能,以韩江特大桥主桥[(55+4×90+55)m连续梁桥]为背景,分别采用传统抗震体系、延性抗震体系和减隔震体系进行抗震设计,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,比较采用不同抗震体系时桥墩在罕遇地震作用下的地震响应。结果表明:在罕遇地震作用下,连续梁桥采用减隔震体系时,摩擦摆支座顺桥向来回滑动,形成稳定、饱满的滞回环,支座耗散地震能量显著;采用延性抗震体系时,固定墩墩底滞回曲线为完整的滞回环,地震能量通过塑性铰的滞回机制进行耗散;采用减隔震体系时,桥墩的顺桥向位移较传统抗震体系大幅降低;采用延性抗震体系时,桥墩的顺桥向位移比传统抗震体系下大;采用减隔震体系或延性抗震体系时,固定墩的内力响应较传统抗震体系下都大幅降低,且采用减隔震体系时减震效果更好。

板式无砟轨道系统对不同抗震体系铁路桥梁纵向地震响应的影响

以某高速铁路大跨度连续梁桥及32 m简支梁桥为研究对象,针对CRTSⅡ型板式无砟轨道体系的结构特点,建立考虑轨道体系纵向约束及摩擦效应的线桥一体化计算模型,对2种不同的抗震体系(延性抗震体系及减隔震体系)进行非线性地震响应分析。研究结果表明:在剪力齿槽弹性工作状态下,轨道体系纵向刚度约束效应对桥梁下部结构地震反应的影响显著,但摩擦效应影响较小,可忽略。桥梁采用的抗震体系不同,在地震作用下轨道系统及剪力齿槽的受力及分布规律也不同。建议强震作用下板式无砟轨道体系的受力分析应合理考虑桥梁不同抗震体系的受力特征。最邻近连续梁的一跨简支梁的剪力齿槽水平剪力远大于其他跨简支梁的剪力,建议该跨的剪力齿槽应加强设计,以避免在地震作用下由于该处剪力齿槽的受力失效导致其他各剪力齿槽的连锁破坏。

大跨径斜拉桥横向合理抗震体系研究

为探究地震作用下斜拉桥横向合理抗震体系。以一座大跨径斜拉桥为例,提出了3种横向抗震体系布置,即横向全限位体系、横向滑动体系以及横向布置钢阻尼器的减隔震体系,建立非线性动力有限元模型,并采用非线性时程法对这3种抗震体系的横向地震响应进行了对比分析。结果表明:大跨径斜拉桥横向采用减隔震体系可以很好地控制结构的横向内力和变形,减隔震效果较好;在此基础上,继续研究了此体系钢阻尼器布置在主塔处、主塔和过渡墩处、主塔和过渡墩及辅助墩处3种布置方案下结构的横向地震响应规律,从中选择最优布置,并进一步对其布置参数进行分析。结果表明:大跨径斜拉桥横向在主塔和过渡墩处设置钢阻尼器,辅助墩处设滑动支座,且主塔和过渡墩处的钢阻尼器屈服强度之比为0.6~1.2时,结构横向抗震性能最优。该研究关于斜拉桥横向抗震设计的研究方法、体系布置方案,可为实际斜拉桥横向抗震体系的设计提供参考。

考虑动水压力的拉索减震支座深水桥梁地震响应分析

以某跨海连续梁桥为例,研究动水压力对拉索减震支座减隔震体系下深水桥梁地震响应的影响,分析拉索减震支座在深水区连续梁桥中的适用性。首先建立考虑动水压力下的深水桥梁地震响应分析方法,然后针对拉索减震支座减隔震体系对该桥进行动力响应分析,并与摩擦摆减隔震体系进行对比。结果表明:动水压力增大了深水桥梁的地震内力和位移响应;拉索减震支座减隔震体系下,动水压力对地震响应的影响程度明显小于摩擦摆减隔震体系,体现了拉索减震支座在深水桥梁抗震设计中的优越性。

高烈度区城市双层高架桥梁抗震设计新方案

双层桥梁在跨江跨海桥梁、城市高架桥等的应用越来越多。结合某机场航站楼前双层高架桥梁工程设计,着重解决高烈度区、桥面宽度大、净空要求苛刻、施工要求快捷等因素,从结构材料、结构体系、减隔震设计等方面进行多方案比选,并进行空间建模计算,提出的双层框架配合隔震支座的设计新方案,为今后类似桥梁设计提供有益的参考。

钢阻尼滑板支座体系在常规桥梁中应用探索

目前中小跨径装配式组合梁桥的支座形式多采用普通板式支座,其抗震效果不够理想。为了很好的满足桥梁结构抗震设计要求,同时又具有良好的经济性,本文在已有减隔震体系的基础上,提出一种新型减隔震体系,即钢阻尼滑板支座体系,该体系具有经济性和减隔震性能良好的优点。并对一实际工程的中小跨径桥梁进行了理论验证,结果表明钢阻尼滑板支座体系减隔震效果良好,可以较好的满足桥梁结构抗震设计要求,具有广阔的运用价值。

大倾角钢箱提篮拱桥总体设计

考虑施工技术、经济性和景观效果等方面,陕西蔡家坡渭河特大桥主桥采用(35+210+35) m大倾角钢箱提篮拱桥。该桥采用摩擦摆和环向钢丝绳阻尼支座综合减隔震约束体系,以降低结构的地震响应。拱肋为单室等宽钢箱截面,采用主、副拱肋2条悬链线,主、副拱肋共面,设计为横向内倾20°的大倾角,在提高桥梁景观效果的同时,又有效提高了结构的整体稳定性;拱肋设钢-混结合段连接拱脚与混凝土拱座。桥面系采用自重较轻的正交异性钢桥面板结构。吊杆采用抗拉强度1 860 MPa的环氧柔性钢绞线。基础采用Φ2.5 m的钻孔灌注群桩,以抵抗软弱地质条件下荷载的竖向及水平作用力。该桥总体采用先梁后拱的施工方案。整体及局部有限元分析结果表明,桥梁结构力学性能均满足规范要求,设计安全可靠。

矮塔斜拉桥抗震研究综述

随着矮塔斜拉桥这种力学性能优异,造型美观,经济适用的桥型逐步被重视和发展,与之相应的抗震设计也是建造设计过程中不容忽视的环节。本文分别从减隔震体系研究、动力特性研究、行波效应研究、地震风险评价方法研究、地震响应研究五个方面综述了矮塔斜拉桥抗震研究现状,提出近些年抗震热点及展望。为从事矮塔斜拉桥抗震研究与设计的相关人员提供参考。

墩高对高烈度区连续梁桥抗震体系的影响

为研究桥墩高度对高烈度区连续梁桥抗震体系的影响,确定不同抗震体系的墩高适用范围,以黄茅海西引桥60 m连续梁桥为工程背景,进行了不同墩高下的约束体系对比分析,并在中间墩墩梁固结体系的基础上进一步分析了过渡墩约束体系对地震响应的影响。结果表明,当墩高较低时,减隔震体系地震响应明显小于墩梁固结体系,减隔震体系优势较大;随着墩高的增加,桥墩刚度减小,桥梁的自振周期增加,墩梁固结体系的地震响应逐渐减小,减隔震体系的优势减小。因此,建议墩高相对较矮时采用减隔震体系,墩高较高时采用墩梁固结体系。由于过渡墩设置减隔震支座可明显减小横向地震作用下结构内力,且不会大幅增加纵向地震响应,因此采用中间墩墩梁固结体系时,仍然可以考虑在过渡墩位置设置摩擦摆减隔震支座进行减隔震设计。

大跨度结合梁斜拉桥抗震体系

为研究大跨度结合梁斜拉桥采用不同抗震体系时的抗震性能,以某跨径为(177+360+177)m的结合梁斜拉桥为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立了其全桥动力分析模型;利用非线性动力时程分析方法对其进行结构地震响应分析,以该桥采用传统抗震体系地震响应结果为基准,对比分析了该桥采用延性抗震体系和减隔震体系时的地震响应。研究结果表明:在E2地震作用下,延性抗震体系可在过渡墩和辅助墩墩底单元形成完整的滞回环,即可较好地将传入结构的地震能通过塑性铰进行耗散,因此延性体系可用于过渡墩及辅助墩的抗震设计。但该体系在塔底的塑性铰形成的滞回曲线呈线性态,并未形成饱满的滞回环,说明延性抗震体系在塔底产生的减震效果较差,应慎重采用。此外,通过内力分析发现,延性体系在内力限制方面减隔震效果最优,尤其体现在过渡墩和辅助墩上,桥塔处两种体系效果差不多,因此除了考虑延性体系外也可考虑减隔震体系。通过位移分析发现,对于过渡墩和辅助墩而言,在位移限制方面延性体系最优;对于桥塔主梁衔接处而言,减隔震体系最优。