钢挡块内置橡胶缓冲装置的厚度对曲线梁桥抗震性能影响

通过在每一滑动支座附近设置含橡胶缓冲装置的钢挡块,将邻梁间的集中碰撞转移到钢挡块内的多点碰撞,达到有效减小集中碰撞引起桥梁震害的目的。基于梁格法和纤维单元,采用FORTRAN编程软件,建立三维曲线梁桥模型,其中钢挡块和橡胶缓冲装置均考虑了碰撞过程中的能量损失。基于非线性时程分析法,研究橡胶缓冲装置的厚度对曲线梁桥抗震性能的影响。研究结果表明,缓冲装置依靠缓冲作用,最大能减小57.1%的碰撞力、78.5%的墩顶漂移率、56.3%的主梁最大位移以及减小墩底最大弯矩和曲率等抗震性能评价指标,且厚度越大效果越明显。

X形弹塑性钢挡块对简支梁桥横向地震反应影响

为研究X形弹塑性钢挡块对桥墩横向地震响应影响,以简支梁桥为背景建立有限元模型。采用非线性时程方法分析弹塑性钢挡块屈服强度、桥墩高度、板式橡胶支座临界滑动力对桥墩地震响应影响。研究表明:与横桥向不采用任何约束相比,弹塑性钢挡块可有效减小墩梁间相对位移;与横桥向采用刚度及强度较大混凝土挡块相比,弹塑性钢挡块可有效减小桥墩剪力及弯矩。桥墩地震反应受弹塑性挡块屈服强度、墩高及板式橡胶支座临界滑动力影响较大。

X形钢挡块横向约束程度对公路桥梁抗震性能的影响

为了探究X形钢挡块横向约束程度对公路桥梁抗震性能的影响,对某实际大跨连续公路桥梁分别在无挡块约束、挡块弹塑性约束以及完全固接约束工况下的结构地震响应进行了弹塑性时程分析。分析结果表明:随着横向挡块约束程度的增加,结构各关键截面内力增加,支座位移减小;合理考虑X形钢垫块的弹塑性约束作用能够使结构横向地震响应分布更加均匀,提升结构整体耗能能力。

横向抗震挡块对桥梁抗震性能的影响分析

为了研究横向弹塑性挡块对梁式桥横向抗震性能的影响,以一典型梁式桥为工程背景,应用非线性时程方法分析比较了墩梁之间横向固结、横向无水平约束、采用弹塑性钢挡块三种约束方式下结构的地震响应。研究表明:假设墩梁之间横向固结会导致较大的墩柱横向地震内力响应,而假设墩梁横向无水平约束导致较大的墩梁横向相对位移,增加落梁风险。采用弹塑性钢挡块(横桥向弹塑性约束)可以合理控制横桥向墩梁相对位移和墩柱的横向地震反应。

斜拉桥低矮边墩上的横向准隔震约束体系研究

为了解决斜拉桥低矮边墩的横向抗震难题,提出了采用X形钢挡块+活动球钢支座的准隔震约束体系。首先采用实体有限元对X形钢挡块的力学性能进行了仿真分析,并将试验和解析结果进行对比验证,为准隔震约束体系的参数优化奠定了基础;然后根据推倒分析提出了低矮边墩的位移损伤指标;最后基于非线性时程分析,对比研究了固定、活动和准隔震3种体系对斜拉桥横向抗震性能的影响,并对X形钢挡块进行了参数优化。研究表明:低矮排架墩的位移延性能力介于1.0~2.0之间,宜作为弹性构件进行抗震设计;横向固定体系会导致低矮边墩出现3.0以上的位移延性需求,横向活动体系则会导致支座因位移超限而损坏,而准隔震约束体系可将边墩位移延性需求降至1.0以下,将支座位移控制在安全范围内,还可大幅降低主塔内力响应(降幅超过38%)。为了使准隔震约束体系发挥最佳抗震效果,X形钢挡块的强度和刚度应在合理范围内取值,文中桥例的X形钢挡块建议按8片钢板来进行设计。

减隔震技术在山区桥梁设计中的应用

结合山区公路桥梁特殊情况,综合分析现有抗震措施对山区桥梁设计的影响,从而说明减隔震技术在山区桥梁抗震措施中的重要地位。简要说明了高阻尼支座、摩擦摆支座及弹塑性钢挡块工作原理,并通过数值模拟对三种减隔震措施结果进行比较,综合评价三种常见减隔震措施在山区中小跨径桥梁的优劣,比较得出弹塑性钢挡块更适用于山区中小跨径预制梁桥。

小箱梁桥横向减震体系及其耗能特性

为改善小箱梁桥的横向抗震性能,以三角形钢板为基本耗能构件,提出板式橡胶支座与钢阻尼器组合、板式橡胶支座与钢挡块组合2种横向减震体系,详细阐述了2种减震装置的构造特点和力学特性。钢挡块体系的挡块间隙取板式橡胶支座发生滑动时的位移,以充分发挥支座的柔性减震作用。以一座简支小箱梁桥为例,在成本相同的前提下,研究2种减震装置屈服力变化对减震效果的影响,阐明了减震体系主要力学参数的确定方法,并采用非线性时程反应分析方法,对2种减震体系的耗能特性进行深入分析。选取2条典型的地震动输入,分析了2种减震体系对墩梁相对位移、最大墩底弯矩的影响和各自减震装置的耗能机制。结果表明:地震下钢阻尼器耗能大,通过提供耗能及较大的恢复力能有效控制墩梁相对位移,而钢挡块耗能小,主要通过提供恢复力来控制墩梁相对位移,因而阻尼器体系的限位效果要显著优于挡块体系;在一定范围内,增大钢阻尼器(挡块)屈服力可以显著减小最大墩梁相对位移,但不会明显增大下部结构地震力;当地震动输入在正负方向能量分布不均时,钢挡块体系中梁体频繁撞击一侧挡块,挡块的滞回圈数会显著减少,支座较易遭受地震损伤;而钢阻尼器体系更能适应不同的地震动输入。