罕遇地震下高速铁路大跨矮塔斜拉桥减隔震性能研究

为研究不同减隔震装置对高速铁路大跨矮塔斜拉桥的减隔震机理,以某(90+180+90)m矮塔斜拉桥为研究背景,基于非线性时程分析建立有限元模型,研究摩擦摆支座、黏滞阻尼器和减隔震组合装置的减震效果及桥梁的抗震性能。结果表明:罕遇地震作用下,全桥主塔处采用摩擦摆支座和黏滞阻尼器的组合装置可以有效解决抗震问题,优化后选取摩擦系数为0.06、曲率半径为2 m的摩擦摆支座和阻尼系数为12000 kN·(m·s^(-1))-α、阻尼指数α为0.8的黏滞阻尼器;相比于单独使用摩擦摆支座或黏滞阻尼器,减隔震组合装置可大幅度减小全桥各关键截面的内力、桥墩位移及梁端转角,显著提升桥梁的抗震性能,剪力和弯矩的减震率分别达70.85%和76.94%,桥墩墩顶位移减震率达76.08%;各关键截面安全系数均大于1,结构均处于弹性范围,满足桥梁抗震性能的要求。

中小跨径梁桥中组合橡胶支座的减隔震性能分析

地震作用下,中小跨径梁桥所用板式橡胶支座易出现滑动,使墩梁的位移偏大,而组合橡胶支座的耗能能力及位移能力相对高。采用拟静力试验及有限元分析探讨了组合橡胶支座、板式橡胶支座各工况下的地震响应,结果表明:中小跨径梁桥采用组合橡胶支座能够有效防止支座滑动,显著降低了桥墩弯矩与支座位移。

大温差循环下桥梁隔震橡胶支座力学性能劣化及其隔震效果研究

根据加速温差循环理论,简化了温度循环模型,以国内某大温差地区为典型气候案例进行分析,精确计算了加速循环试验方案的加速效率。以天然橡胶支座LNR500-II、铅芯橡胶支座LRB500-II、高阻尼橡胶支座HDR(I)-D420×187为研究对象开展试验室模拟温差循环试验,并对其力学性能进行测量分析。在此基础上,将试验前后的橡胶支座用于某连续梁桥建模,结果表明其减隔震性能也随支座劣化发生改变。对3种橡胶支座的试验以及市级建模分析分析表明,天然橡胶支座对力学性能变化幅度较小;铅芯橡胶支座表现出竖向压缩刚度、等效水平刚度降低,支座耗能能力变差的规律;高阻尼橡胶支座则表现出竖向压缩刚度、等效水平刚度升高,支座耗能能力变差的规律。

川藏铁路同球向双球面支座简支梁桥减隔震分析

为研究不同墩高和地震峰值加速度条件下同球向双球面支座对川藏铁路简支梁桥地震响应的影响,以应用同球向双球面支座的川藏铁路简支梁桥为研究对象,基于动静压剪实验得到的同球向双球面支座滞回曲线,采用有限元数值模拟方法,建立川藏铁路同球向双球面支座简支梁桥模型,对其减隔震性能开展研究。利用时程分析方法分析不同墩高与地震波峰值加速度条件下,同球向双球面支座对川藏铁路简支梁桥减隔震效果,并探讨轨道系统约束的影响。研究结果表明:同球向双球面支座应用于川藏铁路简支梁桥时,其减隔震效果显著。对于应用同球向双球面支座的高墩简支梁桥,其减隔震效果随地震波峰值加速度的增大而提高。相对于高墩桥梁,同球向双球面支座应用于矮墩桥梁时,其减隔震效果更优。轨道系统的约束作用会改变各桥跨之间的地震力分配,对于等墩高的铁路桥梁,轨道系统约束作用会使中跨桥墩地震响应大于边墩。研究证明同球向双球面支座具有优秀的减隔震性能,且相对于高墩桥梁,更适合应用于矮墩桥梁,为高烈度区域的桥梁设计提供了指导。

高烈度地区高架渡槽自复位减隔震支座设计

随着近几十年桥梁支座减隔震技术在很多国家和地区的广泛应用,减隔震支座已经成为增强强震区桥梁抗震能力的重要手段。为了使处于地震高烈度地区的高架渡槽具有良好的减隔震性能以及震后自复位性能,达到有效控制地震损伤并保证震后结构性能的目的,以普通球型钢支座为基础,研发了一种新型斜面导向自复位减隔震支座。结合新型减隔震支座的构造特点及工作原理,对该支座进行了水平恢复力试验和单槽振动台振动模型试验。试验结果表明:新型减隔震支座具有良好且稳定的减隔震性能和自复位性能,可显著降低墩顶水平力,进而减小墩底弯矩,减震效果明显,且具有较小的残余位移。

摩擦摆内部温度伸缩缝对桥梁结构减隔震影响分析

通过Midas Civil 2015有限元分析软件,以某四跨连续箱梁桥结构为研究对象,进行了8度E1地震和E2地震作用下的非线性时程分析,研究了考虑摩擦摆内部温度伸缩缝对桥梁结构减隔震性能的影响。分析结果表明：在E1地震作用下温度伸缩缝对各桥墩联合抗推具有负面作用;在E2地震作用下球座可能与摩擦摆上座板发生碰撞并产生较大的碰撞荷载,如果不发生碰撞,温度伸缩缝可以延长支座隔震周期从而减小地震作用。总体看来,摩擦摆内部温度伸缩缝对结构会产生较大的影响,在结构设计阶段应予以重视。

铅芯橡胶支座非理想工作状态下的力学试验研究

在大震作用下,桥墩会产生较大的变形,从而使得与之相联的铅芯橡胶支座处于整体倾斜、转动等非理想的工作状态,这样会对铅芯橡胶支座产生较大的影响。针对这样的情况,设计并进行了铅芯橡胶支座处于非理想工作状态下的水平性能试验研究,对比了铅芯橡胶支座非理想工作状态下与正常工作状态下的差异,分析了支座滞回曲线、水平等效刚度、等效阻尼比等随倾斜角度和剪切应变的变化规律,以及墩柱倾斜角度对支座的减隔震性能发挥的影响。试验结果表明:支座的倾斜状态容易导致钢板与橡胶脱胶,严重时会出现起鼓、开裂甚至爆裂。铅芯橡胶支座的水平等效刚度随倾斜角度的增大而减小,等效阻尼比随倾斜角度的增大而增大。铅芯橡胶支座边界倾斜会限制支座水平减隔震性能的发挥,随着角度的增大影响更加明显,最大会降低40%。