大跨度斜拉桥边墩新型横向钢阻尼器减震体系及设计方法

针对大跨度斜拉桥边墩的横向抗震问题,提出桥梁新型横向钢阻尼器与滑动支座组合的一种边墩横向减震体系,以及基于桥梁实际抗震需求的减震体系设计方法。之后,以一座主跨620m的大跨度斜拉桥为工程背景,验证该方法的可行性。并从关键位置的地震反应、阻尼器对横向基本控制振型的影响、减震体系的耗能能力和地震动输入的影响等方面对边墩新型横向减震体系的减震效果进行全面分析。结果表明,大跨度斜拉桥边墩新型减震体系具有显著的减震效果;与常规体系相比,对地震动输入较不敏感。

E型钢阻尼器及其在桥梁工程中的应用

概述了E型钢阻尼器的工作原理、设计原则和阻尼特性,探讨了E型钢阻尼器的选用原则和应用范围,给出了近年来E型钢阻尼器在国内外桥梁工程中的部分应用实例。理论及实践表明,利用E型钢阻尼器的阻尼特性进行桥梁工程的减震设计不但有着良好的耗能效果,并且经济性好,安装、维护和更换方便,因此有着广阔的应用前景。

钢阻尼滑板支座体系在常规桥梁中应用探索

目前中小跨径装配式组合梁桥的支座形式多采用普通板式支座,其抗震效果不够理想。为了很好的满足桥梁结构抗震设计要求,同时又具有良好的经济性,本文在已有减隔震体系的基础上,提出一种新型减隔震体系,即钢阻尼滑板支座体系,该体系具有经济性和减隔震性能良好的优点。并对一实际工程的中小跨径桥梁进行了理论验证,结果表明钢阻尼滑板支座体系减隔震效果良好,可以较好的满足桥梁结构抗震设计要求,具有广阔的运用价值。

弹塑性钢阻尼元件在桥梁减震中的应用

介绍了弹塑性钢阻尼元件(阻尼器)的性能特点、作用及其在桥梁减震中的应用情况和减震效果,并列举了一些典型应用案例。为桥梁减震提供了一些有益的实现方法和思路。

连续梁桥钢阻尼滑板支座隔震性能试验研究

为研究钢阻尼滑板支座对连续梁桥的隔震效果,以某25m+25m连续梁桥为原型设计制作缩尺比为1∶5的模型,通过振动台试验研究钢阻尼滑板支座的隔震性能,分析不同地震波类型、输入方向和强度对钢阻尼滑板支座隔震效果的影响。结果表明:当地震波频率接近模型桥的自振频率时,钢阻尼滑板支座的隔震效果相对较差;地震波双向输入时模型桥的加速度和位移响应大于单向输入时的响应;地震波横向输入时模型桥的地震响应大于纵向输入时的响应;输入地震动强度越大,钢阻尼滑板支座的隔震效果越明显;加速度峰值3.82m/s2的地震波作用后,模型桥中墩出现微裂缝,但不影响桥梁的正常使用,钢阻尼滑板支座的隔震效果良好。

弹塑性钢阻尼器用于大跨度CFST拱桥的减震控制研究

弹塑性钢阻尼器具有良好的减震效果,但目前的研究和应用主要集中在房建领域。以主跨368m的茅草街大桥为研究对象,进行了弹塑性钢阻尼器用于大跨度钢管混凝土拱桥地震响应的减震控制研究,采用非线性时程分析法进行了阻尼器关键参数的敏感性分析,研究了不同屈服荷载、不同弹性刚度及不同空间布设阻尼器的减震效果,最后重点分析了行波效应对弹塑性钢阻尼器减震效果的影响。结果表明,对于该中承式钢管混凝土系杆拱桥,弹塑性钢阻尼器的减震效果明显;综合考虑各部位的地震响应,在主梁各支承间均匀布设阻尼器为最佳布置方式;考虑行波效应后,阻尼器的减震效果更佳。

ε形钢阻尼器设计仿真分析及试验研究

ε形钢阻尼器是一种尺寸小、性能优越的金属阻尼器,可广泛应用于各种工程抗震结构中。首先对影响ε形钢阻尼器性能的因素进行分析,并应用工程力学推导出ε形钢的设计计算公式,可用来快速估算其性能;其次通过仿真分析验证计算公式;最后通过性能试验进行设计验证。本文所推导的公式可用来便捷地设计ε形钢阻尼器。

双弧形钢与销轴接触方式对横向钢阻尼装置力学性能的影响

对首次应用于商合杭(商丘—合肥—杭州)高速铁路桥梁的横向钢阻尼装置进行了有限元分析,并结合力学性能试验验证了分析结果的准确性。研究结果表明:横向钢阻尼装置的双弧形钢与销轴之间应采用滑动摩擦接触方式,同时需采取必要措施防止滑动摩擦失效,以避免双弧形钢过早遭到破坏;双弧形钢的通孔与销轴之间应设置适当的间隙,以利于横向钢阻尼装置生产安装与后期维护,提高其在工程应用中的稳定性及可靠性。

新型横向钢阻尼装置用于斜拉桥的振动台试验研究

为了探究新型横向钢阻尼装置的减震性能,以一斜拉桥为工程背景,对4组桥墩进行了振动台试验,研究了新型横向钢阻尼装置对斜拉桥的横向减震作用。结果表明:新型横向钢阻尼装置体系比横桥向固结体系1阶频率低;新型横向钢阻尼装置体系相对横桥向固结体系能有效地减小关键点的位移及加速度峰值,且随着地震动的增强,位移和加速度的减震效果更加明显,是一种合理的减震体系。

一种钢阻尼滑板橡胶支座设计与试验研究

将钢阻尼元件与滑板橡胶支座加以组合研发出钢阻尼滑板支座,滑板橡胶支座承担竖向载荷,利用钢阻尼元件的弹塑性变形和耐磨板与不锈钢板的摩擦力在提供支座所需刚度的同时耗散输入能量。由于该支座的耗能功能主要由C型钢阻尼元件和摩擦力提供,而钢材与耐磨板材料性能受温度影响较小,因此该支座拥有更广泛的适用性。通过有限元数值仿真技术完成试验支座设计后,利用压剪试验机对试验模型进行了摩擦力及整体阻尼性能试验。结果表明:试验支座实测性能与数值仿真分析设计的结果一致,试验所得滞回曲线饱满,在不同变形方向均具有较好的耗能效果,设计符合相关标准要求。

振动台试验用横向钢阻尼装置设计与测试

为验证横向钢阻尼装置在实际桥梁体系中的减隔震性能,利用有限元仿真分析技术设计了可供振动台试验使用的小尺寸横向钢阻尼试验装置,并结合现有试验条件对所设计的试验装置的性能进行了测试,同时对振动台试验中试验装置与工装的连接方式进行了研究。结果表明,V形架阻尼元件的塑性变形能够较为均匀地分布于其弧形段,初次达到最大位移时的等效塑性应变值满足使用寿命要求的建议值;试验所得滞回曲线饱满、稳定,屈服力符合设计要求,试验后V形架阻尼元件未发生断裂。由于部分试验中试验装置与工装间的胶层发生断裂,建议在振动台试验中采用焊接。

新型钢阻尼滑板支座梁桥振动台模型试验研究

为了探究新型钢阻尼滑板支座的减隔震效果,以一2跨桥面连续简支梁桥为工程背景,设计了振动台试验模型并开展三台阵振动台试验,比较研究了普通板式橡胶支座、高阻尼橡胶支座、钢阻尼滑板支座3种支座的减隔震效果。结果表明:地震动峰值较小时(E1地震作用),钢阻尼滑板支座和高阻尼橡胶支座的减隔震效果接近,且均优于板式橡胶支座;地震动峰值越大(E2地震作用),钢阻尼滑板支座的减隔震优势越突出,其减隔震效果优于高阻尼橡胶支座,且两者均优于板式橡胶支座。试验验证了钢阻尼滑板支座在桥面连续简支梁桥中减隔震性能的可行性。

斜拉桥横桥向设置钢阻尼器的减震优化研究

为研究如何在斜拉桥中合理布置钢阻尼器而取得最优减震效果,以某跨径为640m的半飘浮体系斜拉桥为例进行分析。采用SAP2000软件建立桥梁空间有限元模型,分析桥塔、过渡墩和辅助墩3处弹塑性钢阻尼器的初始屈服强度、屈服强度比以及阻尼器的布置方式对其减隔震效果的影响。结果表明:桥塔和过渡墩两处钢阻尼器同时屈服的方案能获得更好的减震效果;辅助墩处阻尼器的初始屈服强度对其他两处的影响不大,在减震设计中可单独考虑。在此基础上,提出钢阻尼器参数设计的简化方法,直接确定桥塔、过渡墩两处钢阻尼器的初始屈服强度和比值,达到优化的减震效果。

横向钢阻尼器力学性能研究

以牛田洋特大桥为应用对象,将两个横向钢阻尼器进行背对背组装,同时检测了横向钢阻尼器的横桥向减震功能与纵桥向减震功能。通过数值模拟获得了横向钢阻尼器的垂向反力、滞回曲线、接触应力及双弧形钢的等效塑性应变;为了验证数值模拟结果的合理性,利用二维加载试验机对横向钢阻尼器进行垂向荷载加载下纵向水平滑动的循环加载试验,获取了其滞回曲线、等效阻尼比、接触特性与侧面SF-1耐磨条的摩擦系数。结果表明:横向钢阻尼器既能实现双弧形钢的横向弹塑性变形,又能实现纵向导轨的纵向水平滑动,验证了横向钢阻尼器同时具备横桥向减震功能与纵桥向减震功能,且两者互不干涉。双弧形钢T形段采用双斜面或平面设计,且纵向导轨的结构进行相应调整,避免了关键耐磨部件斜面耐磨板的局部挤压破坏。

间隙对横向钢阻尼装置性能的影响

为研究生产装配以及施工过程中横向钢阻尼装置设计间隙大小对阻尼性能的影响,利用非线性有限元分析软件Abaqus对横向钢阻尼装置不同间隙值下竖、横向的阻尼性能进行了模拟计算。计算结果表明:在计算间隙范围内,横向钢阻尼装置的横向阻尼性能受竖向和横向间隙变化影响较小,等效阻尼比约减小6.5%;竖向阻尼性能受竖向间隙影响较横向阻尼性能更为显著,约减小12.1%,在装配和安装的过程中要重点控制竖向间隙值。

钢阻尼装置应用于斜拉桥横向减震的试验研究

为探究新型钢阻尼装置对斜拉桥横向抗震的影响,以广东榕江大桥为工程背景,设计了1∶20的缩尺试验模型,并开展了4台阵振动台试验。试验结果表明:新型横向钢阻尼体系比横向固结体系一阶频率低;新型横向钢阻尼体系相比横桥向固结体系能有效地减小结构的位移反应及加速度反应,且随着地震动峰值加速度的增,减震效果越加明显,证明横向钢阻尼体系是合理的。因而,选择合适的钢阻尼装置可以提高斜拉桥的抗震性能。

粘滞阻尼器与钢阻尼器在桥梁横向震动控制中的应用

在桥梁结构横桥向地震控制中,粘滞阻尼器和钢阻尼器是可靠度较高的地震控制装置,二者已在多座桥梁工程中得到了初步应用。文中从工作原理、构造实现形式、力学行为、减震效果等方面对这两种阻尼装置进行了对比研究。其中:对比力学行为时,对粘滞阻尼器开展了不同速度下的力学性能试验,并与现有文献中钢阻尼器力学行为进行比较;对比二者减震效果时,以一座三塔斜拉桥为例,讨论了28条地震波激励下,两种装置本身及桥梁结构的响应差异并以其中一条地震波为例,从能量的角度分析了造成这种现象的原因。结果表明:由于阻尼装置的耗能机制不同,导致不同阻尼装置的动力响应不同,但桥梁结构的地震响应未发生明显变化;Ⅰ类场地条件下,在过渡墩与辅助墩处,粘滞阻尼器对桥梁横桥向地震动控制的效果优于钢阻尼器。

基于振动台试验的钢阻尼滑板支座地震易损性分析

为有效地评价一种新型C型钢阻尼滑板支座的隔震性能,在两跨连续梁桥振动台试验的基础上,对该支座进行了易损性分析。首先介绍了振动台试验的基本情况,采用弹簧单元模拟隔震支座,建立了两跨连续梁桥的计算模型;其次,根据支座位移和破坏之间的关系,建立了钢阻尼滑板支座不同损伤状态的判断准则,并计算得到了钢阻尼滑板支座的地震损伤概率需求模型和地震动PGA概率需求模型;最后,建立了钢阻尼滑板支座概率损伤模型,利用易损性曲线评估了钢阻尼滑板支座隔震桥梁的抗震性能。结果表明,所提出的概率需求模型精度较高,实测和计算支座位移的误差在15%以内;基于概率的易损性方法可以有效地评估钢阻尼滑板支座的隔震性能,在设计地震作用下钢阻尼滑板支座产生中等损伤的概率小于10%;在罕遇地震作用下,钢阻尼滑板支座发生严重、完全破坏的概率分别小于20%、5%;在同等地震动强度作用下,支座发生纵桥向破坏的概率大于横桥向。

X形钢阻尼器盆式支座设计与分析

将X形钢阻尼器与单向滑动盆式支座进行组合,设计了一种新型支座——X形钢阻尼器盆式支座。该新型支座通过X形钢阻尼器的弹塑性变形和盆式支座的摩擦来消耗能量。通过有限元数值模拟及试验研究相结合的方式对新型支座的力学性能进行了研究。结果表明:数值模拟结果与试验结果相吻合,新支座的滞回曲线饱满,有较好的耗能效果。

双弧型横向钢阻尼装置试验研究与应用分析

以商合杭客运专线颍上特大桥为工程背景,对双弧型横向钢阻尼装置的应用性能进行了试验研究.结果表明:双弧型横向钢阻尼装置具有较好的滞回特性,应用双弧型横向钢阻尼装置可以降低桥梁横桥向1阶频率,减小桥梁横向地震力,提高桥梁的抗震性能,但并未改变桥梁的振型特征.