地震序列作用下板式橡胶支座简支梁桥响应特点研究

根据汶川地震中板式橡胶支座简支梁桥地震响应出现的新特点,结合桥梁抗震规范中的最新规定,对地震序列作用下板式橡胶支座简支梁桥的响应进行了分析研究。结果发现,在考虑强地震序列后,板式橡胶支座在历次地震作用下的残余位移将得到累计,从而降低了桥梁后续的抗震及运营能力。

寒区环境温度对板式橡胶支座连续梁桥地震易损性影响研究

针对现行规范对寒区桥梁减隔震设计中仅考虑橡胶支座力学特性受环境温度作用影响,而忽略桥墩混凝土材料特性受温度影响的不足,以高寒地区一座两联3×30 m混凝土连续梁桥为背景,开展不同环境温度下桥墩混凝土材料抗压性能试验,确定温度对其力学参数的影响,基于试验结果对不同环境温度下的桥墩混凝土力学参数进行修正,从而建立不同环境温度下的全桥精细化非线性有限元模型,并基于增量动力分析(IDA)法探究不同环境温度下该桥的地震易损性。结果表明:极端温度引起桥墩混凝土材料参数和支座刚度的改变,使得该桥自振频率随着温度的升高而降低;地震作用下,极端低温时桥墩墩顶位移较常温增大了26.8%,而极端高温时支座位移增大了19.4%;根据现行规范计算的极端低温时支座和桥梁系统的损伤概率偏小,极端高温时结构和构件的损伤概率偏大,在设计中应予以重视;极端低温下桥墩、支座及桥梁系统的损伤概率,较常温分别增大45.0%、35.2%和27.5%,对于高寒地区该类桥梁设计时需考虑低温对其抗震性能的影响。

桥梁板式橡胶支座开裂力学性能

为了研究板式橡胶支座开裂后的力学性能,为桥梁的养护和设计提供更科学的依据,进一步明确支座开裂后裂缝宽度、深度以及裂缝深度对支座力学性能的影响;针对公路桥梁板式支座开裂的问题,利用大型有限元分析软件,建立了不同裂缝宽度、深度和不同开裂层数等多种病害工况下的有限元模型,构建了支座开裂与支座性能衰减间的关系,并对支座在不同病害程度下的力学性能进行了对比分析。结果表明:裂缝宽度较小且开裂层数较少时,开裂对支座受力性能影响很小;当裂缝宽度小于2 mm,裂缝层数小于3层时,对支座竖向位移影响较小,但对支座橡胶最大拉应力和钢板应力影响较大;当裂缝宽度大于2 mm后或支座开裂层数大于3层,对支座的受力性能影响较大。建议将裂缝宽度小于0.5 mm,裂缝层数小于3层,支座病害等级定为Ⅱ级;将裂缝宽度在0.5~1 mm之间,裂缝层数小于3层,支座病害等级定为Ⅲ级;裂缝宽度在1~2 mm之间,裂缝层数小于2层,支座病害等级定为Ⅳ级;裂缝宽度大于2 mm或支座开裂大于3层,支座病害等级定为Ⅴ级,该分级建议可为桥梁板式橡胶支座相关评定标准修订提供参考。

自然老化服役后板式橡胶支座摩擦滑移性能试验研究

为了解自然老化服役后板式橡胶支座的摩擦滑移性能,取实际桥梁中服役10年的7个板式橡胶支座进行摩擦滑移试验,分析不同竖向压应力下支座摩擦滑移规律,研究自然老化板式橡胶支座的水平弹性刚度、摩擦系数及耗能能力等,并对比人工热老化支座的相关性能。结果表明:相同服役年限的自然老化板式橡胶支座老化程度并不相同;自然老化板式橡胶支座摩擦系数随着竖向压应力的增大而减小,水平弹性刚度随着竖向压应力的增大而增大;压剪作用对老化板式橡胶支座的耗能能力影响较小,但需要注意累积的摩擦滑移会使支座耗能能力降低。自然老化板式橡胶支座(试验值)相较于未老化支座(理论值)的表面摩擦系数有所降低,但水平弹性刚度明显增大;自然老化板式橡胶支座水平弹性刚度增大幅度远高于人工热老化的板式橡胶支座,人工热老化研究严重低估了自然老化对板式橡胶支座的危害。

考虑不同摩擦界面的板式橡胶支座滑动力学特性试验

板式橡胶支座广泛应用于我国量大面广的中小跨径公路梁桥中,由于其放置形式而受到钢及混凝土界面的约束作用,加之其构造特点进而易于在不同摩擦界面发生非常规的滑动行为。为此,基于钢板+混凝土板、钢板及混凝土板三类摩擦界面,设定不同的竖向压应力及加载速率两类滑动条件,通过支座拟静力加载以对比分析其变形状态及滞回行为,系统探讨不同摩擦界面的支座滑动、刚度、摩擦、耗能及恢复力特性。结果表明:板式橡胶支座变形现象为剪切变形、翘曲卷边和滑动,滞回环由狭长梭形逐渐变为双线性;不同摩擦界面及不同滑动条件在相同加载等效剪切应变条件下的变形阶段及变形状态相异;橡胶的黏结效应使之与摩擦界面间产生附着摩擦作用,导致支座在滑动过程中出现力学性能的变化,恢复力模型可取为三折线;由于附着摩擦作用的差异,钢板+混凝土板及钢板的界面摩擦因数与滑动速率呈正相关,与压应力呈负相关,而混凝土板的界面摩擦特性不稳定,对应摩擦因数与两类滑动条件皆呈负相关趋势;总体而言,钢板+混凝土板的界面摩擦因数较小,相应支座滑动力较小,剪切刚度较小,呈现为滑动位移较大,耗能充分,其次分别为钢板和混凝土板。

考虑多因素影响的板式橡胶支座桥梁主梁支承长度计算方法研究

为了研究板式橡胶支座桥梁抗震支承长度的需求,针对典型公路混凝土梁桥,考虑强震作用下板式橡胶支座的滑动效应、工程场地类别、抗震设防烈度、曲率半径的影响,分析了地震作用下墩梁相对位移峰值的变化规律,建立了桥梁结构不同基本周期时墩梁相对位移的包络图,提出曲线梁桥墩梁相对位移放大系数建议值;考虑主梁的二次跌落效应、板式支座倾覆稳定性的影响,提出了考虑多种影响因素的板式橡胶支座桥梁主梁支承长度的计算方法,并与各国抗震规范进行对比,分析了所提计算方法的合理性。该计算方法可以对桥梁抗震支承长度的设计起到一定的参考作用。

近场地震下采用板式橡胶支座的简支梁桥横向位移控制

为了解决采用板式橡胶支座的梁桥在近场地震作用下横向位移过大的问题,在现有试验研究基础上,考虑板式橡胶支座的滑移效应、钢筋混凝土挡块和X型钢挡块的滞回力学性能,建立某典型简支梁桥的非线性模型。以汶川地震和国内外典型近场地震波为激励,对比研究了挡块类型、强度、间隙等参数对桥梁位移控制效果的影响。研究表明:传统的钢筋混凝土挡块无论提高强度还是改变间隙,在近场地震下都无法发挥控制桥梁横向位移的作用;在相同强度下,钢挡块的位移控制效果良好,说明变形能力和延性水平是挡块限位能力的关键指标。挡块会增大墩柱的地震响应,挡块强度越高,增幅越大,说明挡块限位能力越强,对墩柱地震响应越不利。因此,采用挡块控制位移时,其强度应进行优化。

板式橡胶支座的水平位移特性

为研究曲线梁桥板式橡胶支座在实际运营过程中的受力特性和水平位移发展规律。通过Abaqus建立矩形板式橡胶支座GJZ 500×600×130的有限元模型,对比模型与理论计算的剪切刚度说明了模型的正确性,基于此模型进一步对支座在单次和多次循环位移加载作用下来研究支座水平位移变化规律,然后考虑曲线梁桥板式橡胶支座实际受力情况进行加载,研究支座在变化的竖向压力荷载作用和考虑静动摩擦转变等情况下的位移变化特性,并分析了支座在长期重复荷载作用下的残余变形的发展规律。结果表明:通过此方法建立的支座有限元模型能够较好地模拟支座与上部结构之间的摩擦行为,精确的计算支座的剪切变形和滑动位移;动态的竖向压力作用对支座剪切变形阶段基本不受影响,但对滑动变形阶段有较大大的影响;支座由静摩擦转变为动摩擦时,其水平力和剪切变形会突然减小;支座的残余变形会随着加载次数的增加而累积增大,但增长幅度随着加载次数增长而减小。

公路桥梁板式橡胶支座的抗剪弹性模量研究

普通板式橡胶支座作是我国中小跨径公路钢筋混凝土梁桥的重要支承构件,其抗剪性能影响着结构的整体服役安全。对使用14年的公路桥梁板式橡胶支座进行抗剪弹性模量试验研究,表明支座的抗剪弹性模量值与支座的裂缝状况有关,且随着裂缝状况的变差,其抗剪弹性模量增大。相比单纯老化,实际工程中的荷载、环境等共同作用对支座的抗剪切变形能力影响较大。在支座日常养护中应加强有明显裂缝支座的变形观测。

墩高对应用LNR支座简支梁桥抗震性能的影响

LNR水平力分散型橡胶支座以低剪切刚度适应大剪切位移,实现桥梁下构水平力分散,协调墩台抵抗水平力。为研究LNR支座在不同墩高桥梁上的抗震性能,以板式橡胶支座为参照,以标准跨径为40 m的多跨公路简支梁桥为对象,在不同墩高范围对采用2种支座的桥梁进行动力分析,并对比结构动力响应,评估LNR支座的抗震性能。结果表明,相对于板式橡胶支座,LNR支座能延长结构的自振周期,降低桥梁地震内力。随着墩高增加,LNR支座在纵向地震下的优势显著下降,在横向地震下的优势下降不明显,采用LNR支座的桥梁内力能力需求比也逐渐下降。综合考虑,高墩桥梁采用LNR支座的优势并不明显。

考虑板式橡胶支座滑移的简支梁桥横向抗震性能

目前,高烈度区的许多中小跨度梁桥仍采用板式橡胶支座,汶川震害表明支座滑移后能缓解地震损伤,但也会导致墩梁相对位移过大和挡块破坏。为此,以某三跨简支梁梁桥为例,基于SAP2000建立数值分析模型,分析支座摩擦系数、挡块初始间隙和接触刚度对桥梁横向地震响应的影响,并与不考虑支座滑移模型和高阻尼橡胶支座模型进行对比。结果表明:(1)摩擦系数的增加会增大墩底弯矩,摩擦系数取0.2~0.3为宜;(2)增大间隙在一定范围内能够减小横向地震响应;(3)刚度过小时支座横向位移较大,刚度过大会加急挡块碰撞力,应根据计算合理确定;(4)考虑板式橡胶支座滑移后具有一定耗能作用,若不考虑则会高估地震响应;(5)高阻尼橡胶支座减震效果最佳。

公路桥梁板式橡胶支座串动成因分析及对策研究

以某公路桥梁定期检测项目为依托,针对新建桥梁存在大量四氟板式橡胶支座串动错位、部分支座错位严重的情况进行分析研究。从桥梁设计、施工、养护等方面对其成因进行分析,综合桥梁使用环境、交通流量现状以及措施可行性等方面进行具体分析,并提出相应的处治措施。结果表明,处治措施合理有效,能够有效处治该桥梁板式橡胶支座串动错位的问题,对运营中桥梁支座的日常养护具有一定的指导意义,并对日后新建桥梁的设计、施工等方面起到一定借鉴意义。

形状系数对三元乙丙橡胶板式支座竖向压缩性能的影响

采用有限元分析方法,研究几何构型参数对三元乙丙橡胶(EPDM)板式支座竖向压缩性能的影响。结果表明:当形状系数(S)分别为7,7.5,8.17时,EPDM板式支座的压缩弹性模量计算值与理论值的误差大于规范限值(20%);当S>8.17时,该误差小于规范限值;随着S增大,该误差总体减小。在最大设计压缩应力(10 MPa)下,EPDM板式支座的竖向压缩位移均小于规范限值;随着S增大,竖向压缩位移与其限值的比值逐渐减小。EPDM板式支座的竖向压缩性能良好,与传统天然橡胶和氯丁橡胶板式支座较一致,满足实际工程需求。

板式橡胶支座抗压弹性模量试验检测

橡胶支座作为桥梁的重要组成部分,支座负责将上部构造荷载可靠地传至墩台,并同时承受由荷载引起的形变,并对风力、地震等引起的结构平移与温湿度变化引起的结构胀缩等进行阻抗与适应,减轻各种不利影响对桥体的破坏。近年来,橡胶支座施工技术逐渐成熟,在减震和抗大变形量等方面极大地提高了桥梁的结构安全性。然而,橡胶支座,特别是应用最普遍的板式橡胶支座在使用中仍存在一些质量问题,需引起建设者充分的重视。分析某工程中抽取的圆形板式橡胶支座,按照《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T 4—2019)要求对支座进行力学性能检测,阐述检测的条件步骤等,结合工程应用实际经验,对板式橡胶支座抗压弹性模量试验过程中的常见问题进行分析。

公路桥梁板式橡胶支座施工质量控制要点研究

为解决公路桥梁施工中的板式橡胶支座安装问题,结合某桥梁工程实际情况,首先阐述了施工准备工作,包括确保支座的各项指标满足规范与设计要求、严格审核安装图纸并编制相应的施工方案等,然后对其板式橡胶支座施工工艺流程、工艺方法以及质量控制要点进行了分析,以保证支座施工质量。

桥梁板式橡胶支座的设计与计算——以大柏店路桥为例

桥梁上下结构之间传递荷载的构件称为桥梁支座,对于非刚构桥梁,支座的受力和变形将直接影响桥梁上下结构的使用性能和耐久性能,最常见的桥梁支座类型为桥梁板式橡胶支座,由于其结构简单、价格较低、承载性能良好、后期维护或更换操作方便,在中小型桥梁结构中具有广泛的应用、文章以安徽省肥西县桃花工业园区大柏店桥板式支座为例,介绍了橡胶板式支座的应用概况、病害分析及其设计与计算方法,并对板式橡胶支座的施工维护注意事项进行了研究,该研究结果对安徽省肥西县桃花工业园区大柏店桥板式橡胶支座的应用有着重要参考价值。

板式橡胶支座脱空力学影响仿真研究

通过山西省在役公路桥梁的调研,确定了支座脱空是该地区支座常见的病害问题,为保障山西省高速桥梁支座在运营过程中的安全,对板式橡胶支座脱空力学影响展开了研究。首先通过MIDASFEA建立了矩形和圆形板式橡胶支座有限元模型,分析了板式橡胶支座在不同程度局部脱空作用下的力学性能变化规律,并对比了矩形和圆形板式橡胶支座的受力情况。研究结果表明:脱空对两类支座的影响一致,相比于矩形板式橡胶支座,圆形板式橡胶支座对脱空更为敏感。

采用组合式橡胶支座的简支梁桥

论述了已在南昆铁路试用的组合式橡胶支应及其应用于简支梁桥的构思和设计特点，并与采用其他类型支座的简支梁桥进行了对比。

板式橡胶支座地震易损性分析

以一中等跨径连续梁桥为研究对象,建立了橡胶支座的滞回特性曲线以及全桥非线性动力分析模型.从太平洋地震工程研究中心(PEER)强震数据库中选取100条地震波,进行了一系列非线性时程分析,得到了橡胶支座的位移反应.根据基于性能的抗震设计思想和地震易损性分析理论,提出了板式橡胶支座4种不同损伤状态损伤指标的确定方法,并由此拟合了谱加速度与支座相对位移延性比之间的关系.基于传统可靠度概率方法,建立了橡胶支座的易损性曲线.分析结果表明,支座在地震作用下的易损性较其他构件更严重,且桥台支座比桥墩支座更容易遭受损坏;增加支座橡胶层厚度或改用聚四氟乙烯滑板支座能很好地改善桥台支座的抗震性能.

地震作用下板式橡胶支座滑动的动力性能分析

采用双向滑动支座模型对城市立交桥板式橡胶支座抗滑性能不满足要求、发生滑动时的动力性能进行了分析。通过对单墩模型和一条全线简支梁实际结构的分析,初步得出了板式橡胶支座发生滑动时动力特性的规律以及对结构的影响。