铁路高墩桥梁基底摇摆隔震与墩顶减震对比研究

为提高铁路高墩桥梁抗震性能,探讨强震下高墩桥梁减、隔震设计,提出一种适用于顺、横桥向的高墩基底摇摆隔震设计方法。根据铁路高墩减、隔震设计参数确定原则,给出高墩摇摆隔震力学计算模型及其主要参数计算公式。结合某铁路高墩桥梁,采用数值方法分析其基底摇摆隔震效果与墩顶铅芯橡胶支座减震效果,并进行比较。结果表明:墩顶铅芯橡胶支座具有一定减震效果,基底摇摆隔震高墩能靠自重平衡地震作用,隔震效果比墩顶减震效果更好、更稳定;基底摇摆隔震技术还可实现墩底最大地震弯矩不受输入地震动频谱特性的影响。

新型基底摇摆隔震桥墩柱抗震性能试验与分析

基底隔震结构已成为当前国际上研究新型结构抗震性能和开发新型结构抗震体系的热点方向之一。该研究提出了一种通过增设加台和高阻尼橡胶垫块的新型基底摇摆隔震桥墩模型,介绍了该新型基底摇摆隔震桥墩的具体构造细节,阐述了该桥墩的减隔震原理和优点,并通过振动台试验得出了该新型桥墩能够显著降低墩顶水平加速度和墩底应力值,但同时会增大墩顶水平位移的结论;过大的墩顶水平位移会影响桥墩的正常使用极限状态,以墩顶水平位移为设计控制要点,考虑墩柱在实际摇摆提离过程中的加台受压区宽度和墩柱弯曲变形的影响,通过静力平衡条件建立墩顶水平地震力F与墩顶水平提离位移δ的力学关系式,并引入位移动力放大系数β考虑实际桥墩墩顶动力位移Δ,使得其墩顶水平位移Δ满足铁路桥梁规范墩顶允许位移5 L数值要求。通过对理论推导关系式进行验证,结果表明理论推导的力学关系式和数值模拟结果整体上符合较好,并分析了存在偏差的主要原因。

基底摇摆隔震在双肢薄壁高墩刚构桥中的应用

研究基底摇摆隔震在高墩大跨连续刚构桥中的应用,包括减隔震装置的原理、力学模型、参数确定以及在有限元中的实现。利用耐震时程法分析基底摇摆隔震的优缺点,为工程应用提供参考。结果表明:采用基底摇摆隔震的高墩刚构桥在同一地震作用下桥墩最大转角、弯矩都比未采用隔震时小,隔震效果明显;地震强度较低时,采用摇摆隔震后的桥梁端支座位移与未采用隔震时相差很小,中跨跨中弯矩也相差很小;地震强度较高时,采用摇摆隔震后的梁端支座位移、中跨跨中弯矩都比未采用隔震时大,尤其是中跨跨中弯矩相差甚大,因此对于高烈度地带超高刚构桥地震采用摇摆隔震有待深入研究。

铁路桩基础桥墩基底隔震摇摆模型试验研究

为了探究桥墩基底摇摆隔震技术在铁路桩基础桥梁中的应用效果,首先提出了无约束自由摇摆和设置限位钢筋约束摇摆两种不同的桥墩基底摇摆隔震模式.其次按照1∶10的比例制作了桥墩及桩基础缩尺模型,采用拟静力试验方法分析了两种不同摇摆隔震桥墩模型的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线以及桩身应变等性能参数.试验结果表明:两种基底摇摆隔震桥墩模型均能够有效改善桩基础桥墩的力学特性和抗震性能,相对于自由摇摆隔震桥墩,约束摇摆隔震桥墩中增加的限位钢筋,可以有效地提高摇摆隔震桥墩在正常使用阶段或较小水平地震作用时的横向刚度和稳定性.通过对桩基础的应力分析发现:采用无约束自由摇摆和限位钢筋约束摇摆的两种隔震模型的桩身应变值均较小,说明两种桥墩基底的摇摆隔震措施均可以有效保护地震作用下的桩基础.此外,通过分析发现限位钢筋不仅提高了桥墩在摇摆过程中的抗倾覆能力,并且具有明显的耗能特性.

基底摇摆隔震桥墩振动台试验与数值模拟研究

为了研究不同构造形式的基底摇摆隔震桥墩在不同水准地震作用下的响应规律和抗震性能,提出了设置高阻尼橡胶垫块和线性弹簧的两种基底摇摆隔震桥墩模型。通过振动台试验和数值模拟,对两种摇摆隔震桥墩的地震响应规律和抗震性能进行了对比研究。结果表明:两种基底摇摆隔震桥墩在不同水准地震作用后,桥墩均没有出现严重的破坏,其破坏特征主要表现为限位钢板的弯曲变形和提离约束部件的移位,桥墩呈现出良好的抗震性能;两种基底摇摆隔震桥墩相对于传统桥墩能够显著降低墩顶加速度和墩底应变响应,但墩顶水平位移响应也会相应增加,在摇摆隔震桥墩的设计上,应将墩顶水平位移作为主要设计参数;提出了两种基底摇摆隔震桥墩改进的Winkler两弹簧数值计算模型,通过与振动台试验结果对比,证明了该模型能够较好地模拟两种基底摇摆隔震桥墩的摇摆行为及其地震响应规律。