大跨度钢箱系杆拱桥减隔震措施对比研究

以某跨河大跨度钢箱系杆拱桥为研究对象,研究不同措施下桥梁的减隔震性能。通过“m”法,利用桥梁有限元软件Midas Civil进行动力分析;通过人工合成地震波,采用FDB模型、粘滞阻尼器MAXWELL模型进行模拟,对大跨度钢箱系杆拱桥进行非线性时程分析,对比分析摩擦摆支座、速度锁定器、拉索减震支座的减震效果。研究结果表明:三种减隔震措施下,墩柱所受的轴力差异较小,摩擦摆支座及拉索减震支座所受的剪力、弯矩差异较小,速度锁定器作用下,墩柱所受的剪力及弯矩差异较大。通过对比分析,选用摩擦摆支座能较好地满足工程需求,减震效果良好。

基于摩擦摆支座的高速铁路简支梁桥减隔震效果分析

为研究摩擦摆支座在高速铁路简支箱梁桥的减隔震效果,以24、32、40m典型跨径高速铁路简支梁桥为研究对象,采用MIDAS/Civil有限元软件分别建立传统抗震体系和减隔震体系模型进行非线性动力时程分析,研究桥梁墩高、桥梁跨径和地震动峰值加速度(PGA)等因素对简支梁桥地震响应的影响。研究结果表明:桥墩墩高和截面形式对墩底内力和墩顶位移的减震效果有较大影响,但在5~20m墩高内受墩高的影响更为显著;墩高从5m增加到20m时,墩底内力减震率分别为80%、35%,墩高从25m增加到45m时,墩底内力减震率分别为46%、37%;桥梁跨径对结构减震率有一定影响,但在10%以内;PGA对墩底内力和墩顶位移的减震率总体上影响较小;墩高和PGA对FPB支座位移影响较大,PGA影响更为显著,支座位移增大倍数明显大于对应的PGA增加倍数。

摆式球形摩擦摆支座理论与有限元模拟分析

运用有限元软件ABAQUS对竖向荷载为700 kN的摆式球形摩擦摆支座进行了模拟分析,研究摩擦因数、滑移位移x、弹簧刚度K对支座耗能的影响,得到了支座参数与耗能的滞回曲线并对其进行对比分析。通过模拟结果可得:支座的摩擦因数和滑移位移一定时,支座的残余位移随着刚度的增大而减小,最大差值百分数达到1.95%。可见滑移位移对支座的残余位移影响较大;理论分析和数值模拟最大误差值仅有0.16%吻合较好,且从滞回曲线的饱满程度来看,摆式球形摩擦摆隔震支座有良好的滞回耗能性能;当取值在0.03~0.10、x的取值在50~110之间时支座的最大耗能值达到33.96 kJ。弹簧刚度K取值为200 N·m^(-1)时支座的最大回复力数值为127.66 kN。该支座隔震效果良好,为工程应用提供一定的参考。

多模块高温气冷堆核岛厂房隔震结构振动台试验

为研究多模块高温气冷堆核岛厂房基底隔震结构的抗震性能,设计缩尺比为1/20的核岛厂房振动台试验模型,分别进行抗震、摩擦摆支座隔震、橡胶支座隔震三种工况下的振动台试验,对比分析不同工况下核岛厂房隔震结构的动力响应规律,包括结构动力特性、加速度和位移响应、楼层反应谱等。试验结果表明:采用隔震措施后,结构自振周期明显延长,隔震效果显著;三向地震动输入时,隔震上部结构的加速度放大系数在四层以上会突然增大,这是由于结构中部T形墙高度仅至四五层之间,结构在此处被削弱;结构整体刚度较大,抗震结构和隔震后上部结构的相对位移均较小,基本处于平动;隔震措施能明显减小核岛厂房结构在其自振频率处的水平向加速度反应谱峰值,而在隔震频率处隔震模型加速度反应谱值有所增加;在三向地震动输入下,隔震模型的竖向楼层加速度谱较抗震结构的竖向加速度谱有明显放大。

某大底盘双塔高位复杂连接超限高层结构设计与分析

某大底盘双塔建筑在底部三层裙房相连,在8~10层通过连廊相连。两栋塔楼的结构高度、平面布置及振动特性显著不同,属复杂连接超限高层。连体设计对比了桁架方案和组合梁方案,综合建筑需求和结构安全最终确定采用密肋组合梁一端铰接一端带摩擦摆支座的弱连接形式。超限抗震性能化分析建立了带连廊的整体模型,也采用单体模型进行了补充分析;对关键构件摩擦摆支座进行了大震作用下的位移量分析,并研究了其竖向抬升变形对连廊结构构件的影响;基于连廊采用组合梁方案的特点,对顶盖和底部的相对变形差进行了分析,并提出了对幕墙设计的建议控制值或加强措施;对钢连廊底板楼盖进行了不同激励下的舒适度分析。结果表明整体模型及单体模型均能满足小、中、大震下的预设性能目标要求;钢连廊各项指标满足规范要求。结构受力合理,安全可行。

地下爆炸波冲击下隔震连续梁桥动力响应分析

针对地下隧道内意外爆炸所引起的地下爆炸波的冲击作用,对带有摩擦摆支座的隔震连续梁桥进行动力响应分析,同时考虑土与桥墩基础以及桥台之间的动力相互作用.在土-结构动力相互作用分析中,采用有限元、无穷元和梁元等多种数值模型相耦合的方法建立了由地下隧道及其周围包含河道的有限土区、远场半无限土区以及跨越河道的摩擦摆支座连续梁桥等3部分构成的整体计算模型;在摩擦摆支座隔震分析中,提出了连续摩擦力模型以取代库仑摩擦力模型,从而避免跟踪啮合滑移的过渡边界并可减小计算误差.通过数值仿真以及与Lysmer透射边界法和修正阻尼透射边界法的计算结果进行对比分析,验证了所建立的耦合方法的有效性;通过与板式橡胶支座和刚性球铰支座的隔震效果进行对比分析,揭示了摩擦摆支座连续梁桥的顺桥向隔震效果以及不同参数对隔震效果的影响.分析结果为城市地下隧道及桥梁的抗爆设计的理论研究和工程实践提供了重要的参考依据.

双线铁路简支梁桥的摩擦摆支座适用墩高范围研究

针对常用的32 m跨度双线铁路简支梁桥,研究摩擦摆支座在不同墩高情况下的减隔震率,确定适用墩高范围。运用OpenSEES软件,分别建立不同墩高情况下的采用普通支座(即球形钢支座)和摩擦摆支座的铁路简支梁桥有限元模型。对比采用2种不同支座的桥梁在同一地震动输入下的地震响应,确定不同墩高情况下的摩擦摆支座的墩顶位移减隔震率与墩底弯矩减隔震率。研究结果表明:如果要求纵、横向墩顶位移减隔震率大于55%,同时要求纵、横向墩底弯矩减隔震率大于25%,常用双线铁路简支梁桥的适用墩高范围为0~52 m。

成昆铁路矮塔斜拉桥设计关键技术

成昆铁路攀枝花金沙江大桥采用跨径布置为(120+208+120)m的预应力混凝土矮塔斜拉桥。主梁采用变高度单箱双室预应力混凝土箱梁;桥塔采用H形钢筋混凝土结构,桥面以上塔高28m,塔高与跨径之比为1/7.5;斜拉索采用1 860MPa环氧涂层钢绞线,斜拉索穿过塔上分丝管索鞍后锚固于主梁上。该桥采用塔梁固结、墩梁分离的三摩擦副双曲面摩擦摆减隔震支座+剪力榫组合支承体系,不仅解决了桥梁的抗震,还有利于列车的平稳运行和梁端伸缩装置的设置;针对矮塔斜拉桥的特点,基于索梁活载比确定斜拉索索力和梁体预应力钢束的配置。对该桥进行车-桥耦合动力分析,分析结果表明桥梁的动力性能和列车过桥时的安全性与舒适性均满足规范要求。

摩擦摆隔震单层柱面网壳地震响应试验研究

为研究摩擦摆支座应用于大跨网壳结构的隔震效果以及地震动空间效应对隔震网壳的影响,设计并完成了多点输入的摩擦摆基础隔震单层柱面网壳缩尺模型振动台试验。选用小幅值正弦波和不同频谱特性的3组实际地震波记录,包括不同烈度、不同维度以及不同视波速激励。对模型隔震前后的动力特性和结构位移、加速度及杆件应变等响应进行对比分析。试验还进行了小型摩擦摆支座力学性能的拟静力测试。研究表明:摩擦摆支座有效地延长了隔震体系的自振周期,网壳屋盖趋于整体平动,所受水平地震作用烈度相当于降低1~2度,隔震效果明显。在行波激励下,结构响应沿地震波传播方向逐渐相对增大,结构有轻微的转动。

新型摩擦摆支座理论与有限元分析

针对现有摩擦摆支座抗拔能力不足的问题,提出一种适用于大跨空间结构的抗拔型摩擦摆支座,并研究其力学性能。首先建立新型支座的理论模型,并推导等效摩擦系数计算公式;然后通过ABAQUS进行支座参数分析,研究支座摩擦系数、曲率半径等关键参数对其等效阻尼比和耗能量的影响;最后分析支座在轴拉和偏心受拉极限状态下的稳定性。结果表明:本文推导的等效摩擦系数公式精度较高,平均误差为6.8%,可应用于实际工程;新型支座具有较高的等效阻尼比与隔震周期,可将结构自振周期延长至2.5 s以上;支座的竖向抗拉减震体系具有足够的抗拔承载力和良好的耗能减震效果,极限状态下仍具有足够的冗余度。

采用摩擦摆支座及U型钢防落梁装置的高速铁路简支箱梁桥地震响应敏感性分析

以高速铁路简支箱梁桥隔震研究为例,建立了采用摩擦摆支座与U型钢防落梁装置组合地震保护方案的全桥地震响应分析模型,针对支座位移、墩底剪力、墩底弯矩等地震响应,考虑了场地类别、桥墩高度、桥梁跨数、桥梁跨度、激励方向等影响因素,并根据各因素选定的水平级别,实施了混合正交试验,再应用极差分析方法对支座位移、墩底剪力、墩底弯矩等地震响应进行了影响因素的敏感性分析,明确了各因素对相关响应量影响的主次情况,为高速铁路简支箱梁桥隔震研究及优化设计奠定了基础。

摩擦摆支座对高速列车-简支梁桥耦合系统的减隔震分析

为研究摩擦摆支座(FPB)对地震下高速列车-简支梁桥耦合系统的减隔震作用,基于ANSYS和SIMPACK平台,建立了高速列车-多跨简支梁桥耦合系统的三维有限元模型.模型中采用104~#力元模拟FPB,将轨道不平顺和地震力作为耦合系统的激励,开展了FPB对地震荷载下车-简支梁桥耦合系统的减隔震研究.结果表明,在El Centro地震波作用下,车-桥系统的动力响应随着车速、地震强度、墩高度的增大而增大.地震强度小于0.12g时,FPB能减小车-桥系统除墩顶横向加速度以外的其他动力响应,车速越大、墩身越高, FPB的减振效果越显著;地震强度大于0.12g时,FPB会增大车桥系统的动力响应.建议在高速铁路简支梁桥减隔震设计中,墩高不宜超过16 m,摩擦摆支座的参数应根据具体桥梁进行选择.

高烈度地震区铁路32 m预应力混凝土简支梁摩擦摆支座减震性能研究

为研究摩擦摆支座在高烈度区典型铁路简支梁桥上的适用性,以某高烈度区铁路典型32m简支梁桥为工程背景,采用时程分析法开展普通球型钢支座和摩擦摆减隔震支座条件下桥梁抗震性能对比分析。计算分析了6种不同水准地震下桥梁的地震响应,对比研究采用摩擦摆减隔震支座后桥梁墩底内力、墩顶位移的减震效果。分析结果表明:小震下,摩擦摆支座可以承担普通球型钢支座的功能;中强地震下,摩擦摆支座可以保护桥墩构件,延长结构周期,消耗地震能量,对简支梁桥具有良好减隔震效果;大震下,采用摩擦摆支座后,墩梁地震相对位移较大,建议采用限位装置与摩擦摆支座配套使用,限制主梁发生过大位移。

矮塔斜拉桥墩高对摩擦摆支座隔震性能的影响研究

针对大型、宽幅矮塔斜拉桥,研究在不同桥墩高度下,设置有摩擦摆支座的抗震性能。运用Midas/Civil软件,分别建立在不同墩高下设置摩擦摆支座和普通支座的矮塔斜拉桥有限元模型。在同一种地震动输入下,采用时程分析法进行研究,以桥墩高度为主要参数,对比了隔震桥梁和非隔震桥梁在不同墩高下的墩顶位移和墩底内力变化,计算了内力和位移下的隔震率,对其抗震性能进行评价。研究结果表明:随着桥墩高度的增加,矮塔斜拉桥的自振频率越小,隔震率也逐渐降低,横桥向的内力与位移大于顺桥向。如果要采用较高桥墩,运用摩擦摆支座隔震不具备优势。

高烈度区高层连体结构连接支座形式的选取研究

连体结构,尤其是高烈度区高层连体结构连接方式的选取对塔楼及连接体的内力、位移影响较大。以某高烈度区医疗建筑为例,对连体结构两端支座形式进行了计算分析。对采用一端铰接一端滑动、一端铰接一端弹性支座及两端弹性支座的不同支座方案,进行多遇地震下弹性时程分析计算,得到了连体结构的内力、变形影响规律,计算表明,当采用两端弹性支座(摩擦摆)设计时,可一定程度上减小连接层及塔楼的层剪力及层位移角,可大幅度减小连接层钢构件的内力。同时,由于连接体两端均采用弹性支座(摩擦摆)的方案在实际工程中应用较少,对该方案进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析,计算表明,该支座设计方案安全可行。研究的内容及结论可为类似的连体结构工程设计提供参考。

连续钢构桥梁支座消能减振抗震加固技术研究

为提升连续钢构桥梁的抗震性能,提出一种新的连续钢构桥梁支座消能减振抗震加固技术,建立了连续钢构桥梁有限元结构模型,并对其进行动力特性分析与地震反应时程分析,以根据计算结果对支座进行消能减振抗震加固设计。通过MIDAS软件建立采用摩擦摆隔震支座的桥梁受力模型,并根据模型获取的支座设计参数进而确定支座双线性模型的相应参数。对桥梁进行结构设计时,将其设置为固定支座,且在桥梁横、纵方向均设置限位装置,同时在摩擦摆隔震支座处加设新型金属阻尼装置以控制桥梁位移过大。以某连续钢构桥梁实际工程为例,采用MIDAS Civil软件对桥梁结构的位移、内力进行有限元仿真分析。结果表明,采用提出的连续钢构桥梁支座消能减振抗震技术减小了地震作用下纵桥向与横桥向上的位移、剪力与弯矩,达到了良好的消能减振抗震效果。

长联大跨公铁两用桥减隔震设计研究与应用

公铁两用桥通常位于跨越大江大河的咽喉位置,是重要的生命线工程。不同于斜拉桥和悬索桥等柔性结构本身具有长周期的特点,长联大跨公铁两用连续梁桥质量大、刚度大、抗震设防类别高、抗震设计困难,且超出了现行规范的适用范围。为研究这类结构的抗震设计方法及减震效果,以郑济铁路黄河公铁两用桥为项目背景,从概念设计的角度确定结构的抗震体系,研究长联大跨公铁两用连续钢桁梁桥的减隔震设计方法。通过减隔震设计和地震位移控制,安全评估地震作用下,中墩基础剪力反应减小40%以上,弯矩减小50%以上,支座地震位移约250 mm。实现了功能评估地震作用下保持正常使用状态,安全评估地震作用下保证生命安全、震后可恢复的性能目标。

摩擦摆支座对复杂多跨长联PC连续梁桥支座预偏量的影响

以海子湖总长1434m的15跨一联不等跨变截面连续梁为例,通过Midas有限元软件模拟摩擦摆支座力学特性并建立全桥施工阶段仿真模型,模拟了31个施工阶段和六个合龙状态,对比分析了普通支座与摩擦摆减隔震支座两种布置条件下,支座摩擦力、恢复力对长联不等跨变截面PC连续梁各活动支座在预应力、收缩徐变以及温度变化作用下的纵向偏移设置的影响.

摩擦摆球型支座对斜拉桥抗震性能的影响

从桥梁抗震的发展趋势入手,对燕都大桥的基本情况进行简单的介绍,分别对使用普通支座与使用摩擦摆球型支座的情况进行动力时程分析,并对结果进行数据对比分析。通过隔震后的动力特性参数对比分析、加速度对比分析、桥墩位移对比分析,以及内力影响比较分析等方面综合论述,最终确定采用摩擦摆球型支座等减隔震措施对桥梁的抗震计算是有利的。

高速公路梁桥抗震支座减震效果对比分析

以某高速公路梁桥为对象,通过全桥动力非线性时程分析,对比了摩擦摆支座、板式支座和盆式支座的地震响应,探讨了摩擦摆支座对桥梁结构的减震性能。结果表明:相对于板式支座和盆式支座,摩擦摆支座的减震效果较好;设置摩擦摆支座能够大幅减小各活动墩支座的位移响应,极大程度上避免了主梁纵向碰撞和落梁等震害的发生;较板式支座和盆式支座,摩擦摆支座极大缓解了下部承受的地震力,可大幅度降低地震对桥梁下部结构的破坏,从而提高桥梁结构抗震能力。