叠层橡胶支座与抗风支座组合隔震反应分析

为研究隔震层增设抗风支座对风压较大地区的隔震结构减震效果的影响,以某实际隔震工程为背景,设定结构水平向减震系数分别小于0.53和0.40的目标,建立有(无)设置抗风支座的两种隔震结构模型,采用时程分析法对比结构在地震作用下的响应。结果表明,相比较于抗震结构,两种隔震结构地震响应都有显著的降低;无抗风支座隔震方案增加了LRB数量,满足抗风设计要求,但降低了减震效果;有抗风支座隔震方案,减少了LRB的数量,提高了减震效果。在正常使用条件和小震作用下,抗风支座参与工作,隔震层不屈服,当结构遭遇中震作用时,抗风支座能屈服并破坏,退出工作,不影响上部结构的减震效果。

考虑增设变刚度抗风支座的隔震结构减震分析

基本风压较大地区的隔震结构,隔震层抗风是设计难题。提出隔震层设置变刚度钢板抗风支座来减少铅芯支座数量并提高减震效果的方案。以实际工程为背景,设定结构水平向减震系数小于0.53,0.40和0.27的目标,以此建立三种对比的结构模型并进行时程分析。结果表明:采用隔震橡胶支座和变刚度抗风支座两者相结合的隔震层布置形式合理,达到降低结构地震响应、提高隔震效果和满足抗风设计的目标,但两者数量需要优化设计,进一步提出为保证结构正常使用,铅芯支座水平承载力设计值宜接近风荷载作用下隔震层水平剪力标准值。对抗风支座进行数值模拟和静载荷抗剪试验,结合结构模型时程分析,阐明了抗风支座变刚度的工作机理,表明了抗风支座在正常使用和小震作用条件下提供水平承载力,中震作用条件下屈服破坏退出工作,结构减震效果不变。

带抗风支座的组合隔震体系隔震层布置优化及试验分析

风荷载较大地区的隔震结构设计存在隔震效果、抗风设计和隔震层位移受控难以协调的问题。提出增设抗风支座协同隔震支座的组合隔震体系,利用抗风支座变刚度工作机理解决设计难题。介绍了新型钢板抗风支座的构造,并以某实际工程为例,根据我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)将隔震后结构的水平地震作用归纳为比非隔震时降低半度、一度和一度半三个档次,建立三种对比隔震模型并进行计算分析,从而进行隔震层布置优化。分析结果表明:增设新型钢板抗风支座可以同时满足隔震效果、抗风承载力和隔震层位移受控的要求;提出隔震支座的水平承载力宜接近风载下隔震层水平剪力标准值,从而保证结构正常工作状态的建议;抗风支座设计应重点验算抗剪强度要求;抗风支座数值模拟和静载抗剪试验结果表明,其在正常使用和小震下提供抗剪承载力,中震下破坏退出工作,保证结构隔震效果。

带抗风支座的基础隔震结构减震分析

提出利用抗风支座协同铅芯橡胶支座来解决强风地区隔震结构抗风承载力和减震效果矛盾的难题.对抗风支座的构造和现场安装进行设计,以厦门某教学楼为背景工程,结合《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010),利用有限元软件ETABS建模并进行非线性时程分析,重点研究带抗风支座基础隔震结构减震效果.通过有限元分析和静载荷抗剪试验验证了抗风支座分阶段工作机制.研究结果表明:增设抗风支座可以减少铅芯橡胶支座数量,整体减震效果显著;抗风支座在正常使用和小震阶段协同铅芯橡胶支座参与工作,中震阶段破坏退出工作,分阶段工作机制清晰;抗风支座协同铅芯橡胶支座可以解决强风地区隔震结构抗风承载力和减震效果难协调的问题,该组合隔震体系具有较好的工程应用价值.

抗风支座在高风压地区基础隔震结构中的应用研究

沿海高风压地区隔震建筑设计中,存在抗风与隔震效果及隔震层位移协调的问题。以一座基础隔震的框架结构教学楼为例,利用建筑结构分析与设计软件Etabs进行有限元分析计算。建立两个对比结构模型,一个仅设置橡胶隔震支座,另一个根据抗风计算要求,设置橡胶隔震支座和抗风支座。在正常使用工况和多遇地震工况下,抗风支座提供水平抗侧力,在设防地震工况下抗风支座钢板屈服破坏并退出工作,不影响隔震层的自由变形。计算结果表明,相对于抗震结构体系,两种模型都能显著降低上部结构地震响应。采用隔震支座和抗风支座相结合的组合隔震抗风体系,还可减少LRB铅芯支座的直径和数量,在实现抗风目标的同时,降低地震响应和工程造价,提高隔震效果,可供同类工程设计时参考。

沿海地区隔震结构减震与抗风优化设计

沿海风载较大地区部分隔震结构的设计无法同时满足减震目标与隔震层抗风要求,为此设计了专用的抗风支座。以某实际工程为背景,建立多种不同隔震层布置下的结构计算模型并进行时程分析,对隔震结构的减震与抗风进行优化设计,最后通过有限元静力加载分析验证了抗风支座的有效性。计算结果表明:通过合理选择铅芯支座和抗风支座的数量并进行优化布置,可以解决沿海风载较大地区隔震结构减震效果与抗风设计难以协调的问题;建议设计时铅芯支座提供的水平承载力接近风载下隔震层的水平剪力标准值;抗风支座能满足设计要求,即风载和小震下参与隔震层工作,中震破坏退出工作。

苏拉马都大桥主桥抗风支座与抗震挡块协同受力分析

介绍了苏拉马都大桥横向抗风支座和抗震挡块协同受力模式的工作原理及抗风支座的选配,采用有限元实体分析和"撑杆—系杆"体系计算相结合的方法,分析了挡块在百年重现期横向风载反力、475年重现期的地震反力和2 500年重现期的地震反力作用下挡块的受力变形特征和开裂破坏形态,为设计中钢筋的合理布置提供了依据。这一方法也可以应用于具有类似受力模式的钢筋混凝土构件的设计计算。

铅心隔震橡胶支座施工技术探讨

以港珠澳大桥主体工程桥梁工程为实例,介绍了铅心隔震橡胶支座的设计要求与结构特点,以及支座安装的相关技术要求。提出了铅心隔震橡胶支座预偏置工装设计与操作方法、支座灌浆料拌制与灌注工艺。

四塔大跨混凝土斜拉桥横向约束体系比选研究

依托广东省清花高速公路北江特大桥项目,针对斜拉桥的横向约束体系开展研究,采用Midas 2020有限元程序,建立了北江特大桥的动力计算模型。主塔、主梁、桥墩、承台和桩基采用梁单元模拟,其中主梁通过主从约束同斜拉索形成“鱼骨梁”模型;斜拉索采用空间桁架单元,过渡墩和塔梁连接处设置横向约束支座,考虑土-结构相互作用和相邻联的相互影响,采用“m”法模拟桩基土弹簧。采用非线性时程分析方法,选用E2地震作用下地震加速度时程波进行分析。通过比选横向弹塑性约束体系、横向抗风支座约束体系、横向阻尼约束体系三种约束形式下的塔底弯矩、塔梁相对位移,确定横桥向采用抗风支座约束体系较为适宜。

三塔斜拉桥动力特性影响参数分析

桥梁动力荷载响应与自身动力特性密切相关,非常规斜拉桥的特殊动力特性是决定结构响应的内在原因,进行了三塔斜拉桥结构动力特性影响参数分析。计算结果表明:中等跨度三塔斜拉桥1整体扭转刚度大,扭弯频率比高,有利于提高结构的抗风能力;2该斜拉桥的振型及其频率对加劲梁弹性模量不敏感;3增大斜拉索截面不利于提高三塔斜拉桥结构的整体抗扭刚度;4横向抗风支座对索塔振型影响不大,解除横向抗风支座会大幅降低低阶振型频率,致使桥梁侧弯振型频率较低;5边跨辅助墩可以大大提高结构体系的整体刚度。

大跨度铁路独塔混合梁斜拉桥的动力特性

为研究大跨度铁路独塔混合梁斜拉桥结构参数对动力特性的影响,以岳口汉江特大桥为背景,利用MIDAS/Civil建立有限元模型,分析了边中跨比、结构自重和刚度、钢混比等参数及有无辅助墩和横向抗风支座对桥梁动力特性的影响。结果表明:该桥振型排列合理,耦合程度低;钢混比和边中跨比对主梁基频影响极大,辅助墩可以有效提高桥梁的整体刚度;无横向抗风支座对主梁振型影响较大,但对桥塔振型影响不大;主梁刚度和自重对本桥前3阶振型的振动频率影响显著;桥塔自重主要影响主塔侧弯和纵弯频率;斜拉索刚度主要影响主梁竖弯和主塔纵弯频率。

斜拉桥合理横向抗震约束体系研究

传统的斜拉桥横向塔、梁连接方式为主从约束,地震作用下抗风支座及塔底地震内力较大。基于附加刚度和附加阻尼改善大跨径桥梁结构性能的设计思想,以水东湾大桥为研究对象,研发了一种新型弹性阻尼抗风支座(简称EDWR支座)。通过实验测试EDWR支座的性能,比较3种塔、梁横向约束体系,即横向主从约束、弹性约束、弹性阻尼约束对斜拉桥地震响应的影响。分析表明:对于斜拉桥,尤其是大跨度斜拉桥,横向主从和弹性约束体系不是理想的横向抗震体系;横向弹性阻尼约束体系可以显著减小结构的横向内力和抗风支座反力,是一种适宜于斜拉桥横桥向的抗震约束体系。

地震作用下多塔斜拉桥横向约束体系研究

为优化多塔斜拉桥的横向约束体系,以黄茅海大桥为背景,提出了墩梁间设置摩擦摆支座、塔梁间设置新型减震耗能抗风支座的横向约束体系,采用非线性时程分析法,分析该横向约束体系对桥梁横向抗震性能的影响。结果表明:墩梁间设置摩擦摆支座可以明显减小桥墩和桩基础的地震响应,与墩梁间设置横向抗风支座相比,桥墩内力减小30%以上,桩顶横向弯矩降低20%以上,桩基础上拔力由8602 kN减小为273 kN;在墩梁间设置摩擦摆支座的基础上,塔梁间设置新型减震耗能抗风支座可减小地震作用下桥塔和主梁的动力响应,对横向地震起到有效的缓冲作用,且新型减震耗能抗风支座行程越大,桥塔和主梁内力降低幅度越大,与塔梁间设置横向固定约束相比,当支座行程为±10 cm时,桥塔塔底横向弯矩减小了11.7%以上,主梁内力减小了18.6%以上;采用摩擦摆支座和新型减震耗能抗风支座相结合的横向约束体系可以提高多塔斜拉桥横向抗震性能。

刘家峡大桥抗震结构体系优化分析

重点研究粘滞阻尼器和风扣的不同参数对桁式加劲梁悬索桥抗震性能的影响,以确定合理的纵横向抗震体系,研究成果将拓宽大跨度钢管混凝土桥塔和桁式加劲梁抗震技术的研究领域,也对今后我国公路桥梁抗震设计规范关于大跨度桁式加劲梁桥抗震设计方法的修编工作具有重大的理论价值。

福州市琅岐闽江大桥钢梁设计

流线型扁平钢箱梁作为斜拉桥的加劲梁具有良好的力学和气动性能。以福州市琅岐闽江大桥为例,简要介绍扁平斜拉桥钢箱梁结构构造设计、立面线型的实现、抗风震措施和施工过程中的临时约束设计,以丰富扁平钢箱加劲梁在桥梁设计领域中的应用经验。

跨海超大跨悬索桥适宜结构体系研究

悬索桥因其较大的跨越能力以及优美的造型,常常被应用于跨海跨江工程中。本研究以跨越茅尾海的龙门大桥为研究对象,提出了采用设置外伸跨的地锚式悬索桥结构体系,主桥钢箱梁向两侧引桥各延伸50 m,同时取消了主塔中受力复杂、施工工艺繁琐、后期运营易开裂的中横梁,并且在过渡墩处设置竖向支座、纵向阻尼器和新型横向减震耗能抗风支座,形成全飘浮体系单跨吊钢箱梁悬索桥。研究结果表明,设置外伸跨可以有效减小结构地震响应,增大竖向转动刚度,使得行车更加平顺,是一种较为有效的结构形式;纵向阻尼器和新型横向减震耗能抗风支座的设置进一步减小了结构在地震作用下的动力响应,提高了悬索桥的抗震性能。本研究结果可为其他类似桥梁的设计提供参考。