多球面滑动摩擦隔震支座的设计原理和理论模型

介绍一种用于桥梁抗震的多球面滑动摩擦隔震支座,分析这种支座的设计原理,阐明其构造特点,分析了其工作机理和滑动隔震过程,并由此建立了该隔震支座的力—位移关系恢复力模型。理论分析表明,该支座除具备完善的减隔震支座所要求的功能之外,还构造简单、隔震机理清楚、数学物理模型明确,能够满足实际应用中简单性的要求。此外,该支座在不同强度的外部激励下,可以表现出不同的阻尼和刚度。并且具备单独优化性能,即该支座可以基于多性能目标或多水准地震,对于给定的桥梁隔震系统的各个参数分别进行优化。这两种特性使得该支座适合多水准地震动作用下,基于性能的隔震桥梁抗震设计。

竖向地震动对滑动摩擦隔震桥梁结构地震反应的影响

利用接触摩擦单元建立了滑动摩擦隔震桥梁支座在竖向地震动作用下的有限元模型,通过算例讨论了竖向地震动对不同支座摩擦系数和不同刚度(墩径)滑动摩擦隔震桥梁地震反应的影响,初步探讨了竖向地震动的激励方向对分析结果的影响,分析结果表明,竖向地震动对滑动摩擦隔震桥梁结构的地震反应有较大的影响,在竖向地震动较为明显地区的滑动摩擦隔震桥梁结构设计时,应予以考虑。

带有滑动摩擦摆支座的500 kV变压器地震响应

500kV变压器在强震作用下具有较高的易损性。该文基于双线性滞回曲线,提出用弹簧–摩擦耦合模型对滑动摩擦摆支座进行简化,建立了500kV变压器及滑动摩擦摆支座的有限元数值仿真模型,计算并对比了隔震前后变压器的地震响应。结果表明:隔震前的变压器中,瓷质高压套管根部有发生破坏的风险;弹簧–摩擦耦合模型与滑动摩擦摆支座的力学性质等效,可作为一种简化模型用于支座的数值模拟;滑动摩擦摆支座具有典型的非线性特征,安装隔震支座后,变压器的地震响应不再随峰值地面加速度的变化而线性变化;滑动摩擦摆支座的隔震效率随峰值地面加速度的增加而提高。滑动摩擦摆支座能在地震中大幅度降低500kV变压器地震响应,避免瓷质套管的破坏,并且可以适用于高烈度地区的减隔震工程。

滑动摩擦隔震桥梁振动台试验研究

滑动摩擦隔震支座具有良好的耗能能力、较大水平位移能力和较好的耐久性能,为桥梁减隔震设计提供了一种新方法。本文针对分别安装有单球面摩擦摆支座、双凹面摩擦摆支座、多球面滑动摩擦支座的3种隔震桥梁模型开展了振动台试验研究。通过观察和量测模型桥梁位移、加速度等反应,得出采用3种滑动摩擦支座的隔震桥梁反应特性和隔震效果。由此可知,滑动摩擦隔震支座能有效减小地震对桥梁上部结构的影响,滑动摩擦隔震支座的自振周期与桥梁上部结构无关,只与支座摩擦系数和等效曲率半径相关。

滑动支座竖向动反力对桥梁结构动力性能的影响

针对滑动摩擦支座的特点建立了可以考虑支座竖向动反力对摩擦力影响的双向滑动支座模型。应用所建立的支座模型,通过算例对竖向动反力对支座滑动性能的影响进行了探讨,结果表明,竖向动反力对于桥梁结构地震反应有较大的影响。

新型多功能复摩擦摆隔震支座的滞回特性试验研究

基于性能试验,研究了一种新型多功能复摩擦支座(multifunctional double friction pendulum bearing,MDFPB)的滞回特性。首先,研制了用于MDFPB的NiTi记忆合金(NiTi shape memory alloy)拉索。在此基础上,设计并制作了MDFPB试件,对其进行了拟静力试验研究,分别考察了竖向压力、位移幅值和加载频率对MDFPB的恢复力-位移滞回曲线以及等效刚度、单位循环耗能、等效阻尼比和等效动摩擦系数的影响。研究结果表明:MDFPB的耗能能力优良,且具有明显的自适应能力;此新型球面滑动隔震支座在各种试验条件下展现出颇为类似的非线性恢复力曲线和稳定的力学性能。

多球面滑动摩擦隔震支座计算模型及其试验确认

为了满足近海高烈度区隔震桥梁支座大吨位、大位移和耐久性需求,开发出多球面滑动摩擦隔震支座,阐明了这种隔震支座的构造特点、工作机理和滑动机制,建立了其力-位移关系非线性恢复力模型,进而给出了各滑动面摩擦因数相等时支座的力-位移关系式,并对该支座的力学性能进行了试验研究,对其各摩擦面的滑动顺序机制和非线性恢复力模型进行了试验确认。结果表明:理论分析的支座滑动先后顺序与试验过程中观察到的完全一致,支座试验所得力-位移滞回曲线和理论分析结果十分吻合;此多球面滑动摩擦隔震支座具有良好的耗能能力和足够的水平位移,而且在不同强度的外部激励下表现出刚度和阻尼的自适应性能,适用于多水准地震动下基于性能的隔震桥梁抗震设计。

高烈度区长联PC连续梁桥减隔震措施分析

为了明确高烈度区长联预应力混凝土(prestressed concrete,PC)连续梁桥滑动摩擦摆式支座的减隔震性能,针对设防烈度为9度的某长联PC连续梁桥,利用CSiBridge软件建立大桥空间梁单元非线性分析模型,以普通球型钢支座地震响应为基准,对比分析铅芯橡胶支座与滑动摩擦摆式支座的减隔震性能,并对滑动摩擦摆式支座的摩擦系数和支座曲率进行参数分析。结果表明:在长联连续梁桥中,相比于铅芯橡胶支座,滑动摩擦摆式支座减隔震效果更好,固定墩内力与变形更小,全桥受力更加均匀合理;对于滑动摩擦摆式支座,摩擦系数越大,长联连续梁固定墩墩底弯矩与墩顶位移越大,摩擦系数变化20%,固定墩墩底弯矩最大值变化约1.67%,墩顶位移极值变化约1.45%;支座曲率半径对长联连续梁地震响应的减隔震性能影响较小,曲率半径增大1.5 m,固定墩墩底弯矩最大值增大约0.97%,固定墩墩顶位移增幅约为0.37%~1.39%。

矮塔斜拉桥的减震方案对比研究

针对位于高烈度地震区的刚构连续梁体系矮塔斜拉桥的受力特点,提出了分别采用粘滞液体阻尼器、Lock-up装置及摩擦型滑动支座3种减隔震方案,并采用非线性时程反应分析方法分析了3种方案的减震效果。结果表明:3种减隔震装置对矮塔斜拉桥均有明显的减震效果,粘滞阻尼器及Lock-up装置减震效果较好,滑动摩擦支座的减震效果次之。但从结构的正常使用及结构体系的地震响应分布规律来看,粘滞液体阻尼器的减震方案最优。

研究桥梁结构减震设计方法

分析了桥梁结构减震设计方法的重要性和设计应用现状,并提出了设计方法应用问题的控制措施策略。其目的是为相关建设者提供一些理论依据。结果表明,要想使桥梁结构不受地震问题的影响,可通过粘滞阻尼器、抗震滑动摩擦支座以及铅芯橡胶支座来实现控制。

市政桥梁设计中隔震设计研究

针对目前市政桥梁设计中应用隔震设计技术存在的问题缺陷,本文从实践角度出发,分析了隔震设计技术的应用局限,与实践控制策略,其目的是为相关建设者提供一些理论依据。

斜拉桥地震反应分析方法比较

以广东李家沙大桥为工程背景,对斜拉桥线性和非线性地震反应方法进行了讨论,结果表明:在纵向+竖向地震动输入下,由于弹性地震反应方法无法考虑边墩滑动支座的摩擦耗能等非线性因素的影响,可能导致较大计算误差,而在横向+竖向地震动输入下,由于横向基本上不受滑动支座等非线性因素的影响,弹性反应谱法与非线性时程计算结果相差较小;在纵桥向合理设置阻尼器,能够有效减小斜拉桥纵向在地震作用下的反应。