高烈度区高速公路连续梁桥易损性研究

本文依托山东省临临高速公路工程某连续梁桥,考虑全联板式橡胶支座和联端四氟滑板支座+联内板式橡胶支座两种支座布置方案,建立非线性有限元模型,采用IDA法分析桥墩和支座易损性。结果表明,对于全联板式橡胶支座的布置方案,桥梁结构的易损性由墩柱控制,其中边墩比中墩更容易发生损伤;联端采用四氟滑板支座后,可以有效降低边墩的损伤概率,桥梁结构易损性转由支座控制,特别是联端四氟滑板式支座,应根据实际位移需求选择合适型号且辅以限位措施。

板式橡胶支座性能有限元模拟与试验研究

为了研究板式橡胶支座的滑动特性,实测了板式橡胶支座与混凝土间的摩擦系数及其侧向剪切刚度,研究了竖向荷载和加载速率对摩擦系数的影响.试验结果表明:支座的摩擦系数随竖向荷载和加载速率的增大而减小,且实测值大于《公路桥梁抗震设计细则》中的规定值;板式橡胶支座开始滑动时的剪切变形一般相当于橡胶层的厚度,因此可将此指标作为判断板式橡胶支座是否滑动的参考标准.其次,通过建立支座的精细化有限元模型,较好地模拟了支座上下表面的摩擦作用以及由于墩柱大变形产生的支座不均匀受压甚至卡压现象,为准确分析板式橡胶支座桥梁的抗滑性能提供了保证.

桥梁橡胶支座减、隔震性能研究

本文在桥梁板式橡胶支座、聚四氟乙稀滑板橡胶支座的动力剪切性能以及弧形钢板条的滞回性能试验的基础上,建立了相应的力学分析模式。通过简支梁桥模型的地震模拟振动台试验和计算分析,验证了计算模式的正确性,并表明弧形钢板条耗能器与滑板橡胶支座组合是一简易而理想的减震、耗能体系。

大吨位压剪盆式橡胶支座及其连接的原型试验研究

天津海河蚌埠桥的各个支座都具有独特的受力特点,其中2#、5#墩支座三是特殊设计的大吨位压剪盆式橡胶支座,不仅需要承担竖向荷载,还要承担巨大的水平荷载作用,不同于以往的普通支座。因此,必须对支座及其锚固构造进行试验研究,确保支座构造合理且能满足结构承载要求。设计了普通千斤顶和预应力方式组合加载的试验方案,对2#、5#墩支座三进行足尺模型试验研究,得到支座竖向压缩变形、支座盆环径向变形等随加载历程而变化的规律。试验结果表明,该支座在达到和超过设计荷载时没有损坏,锚固构造未出现异常现象,相关监测数据满足规范要求。最后利用ANSYS对支座进行有限元分析,分析比较试验值与理论计算值。研究表明该支座具有较好的受力性能。

公路桥梁板式橡胶支座设计理念与局部总应变验算

结合我国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)及其《规范条文应用算例》一书中第8.4节的板式橡胶支座的计算实例,参照ISO22762-2:2005规定的局部总应变校核方法,对橡胶支座在桥梁中的几种受力组合状态进行验算。验算结果说明我国公路桥梁板式橡胶支座设计缺少局部总应变校核,支座设计应力取值的不合理,支座设计应力与形状系数相关,指出在橡胶支座设计中应注意的问题。提出橡胶支座设计应参照国际标准及国外标准的合理部分,重视橡胶支座耐久性的设计理念。

中小跨径板式橡胶支座梁桥横向抗震设计研究

为提高中小跨径板式橡胶支座梁桥在强震作用下的横向抗震性能,在总结汶川震区该类梁桥震害特点和国内外桥梁抗震设计规范中相关抗震设计策略规定的基础上,归纳当前我国板式橡胶支座梁桥横向抗震体系存在的问题,提出适合我国中小跨径板式橡胶支座梁桥的横向抗震设计方法,即允许上、下部结构连接构件牺牲的准隔震设计方法,介绍该抗震设计方法设计思想,给出在两设防水准下结构各部件的性能目标要求。选择一座典型板式橡胶支座简支梁桥为研究对象,基于文中抗震设计方法的设计思想,提出采用新型隔震系统对计算桥例进行准隔震设计。结果表明:通过对横向限位装置力学性能参数的合理设计,通过桥梁结构在强震作用下板式橡胶支座的滑移、横向限位装置的损伤或牺牲,控制上、下部结构间传递的梁体惯性力,保护墩柱和基础等下部结构免遭严重损害,同时能有效控制墩梁相对位移,防止过大的梁体移位导致的交通阻断、甚至落梁。

板式橡胶支座梁桥横向抗震加固研究

针对汶川地震中板式橡胶支座梁桥梁体横向移位严重的震害现象,提出了在原约束体系基础上增设X形板弹塑性挡块的抗震加固设计方法。以一座典型板式橡胶支座简支梁桥为研究对象,建立了可合理模拟支座滑动效应、挡块力学性能和墩柱滞回性能的全桥精细化有限元数值模型。选择国内外实际地震动进行横桥向非线性地震反应分析,研究了梁体与钢筋混凝土挡块横向间隙、X形板弹塑性挡块力学性能等两大参数对抗震加固效果的影响。研究表明:钢筋混凝土挡块与梁体间可预留一定横向间隙,X形板弹塑性挡块屈服强度可控制为上部结构恒载反力的5%;与抗震加固前相比,抗震加固设计能有效控制墩梁相对位移,同时减小桥墩结构地震反应,显著提高桥梁结构抗震性能。

公路桥梁板式橡胶支座失效标准研究

通过对山西省3条高速公路上的板式橡胶支座进行现场调研,确定了该类型支座存在的主要病害问题是支座局部脱空和支座剪切变形.然后通过单轴拉伸试验、双轴拉伸试验和平面剪切试验得出运营桥梁支座实际的特性参数.通过建立板式橡胶支座的有限元模型,分析得出橡胶支座的极限脱空率和极限剪切角.最后通过软件试算,模拟局部脱空和剪切变形两种病害同时存在的情况下支座的受力,拟合出板式橡胶支座在两种病害同时作用下的失效判别公式和失效曲线,如果局部脱空和剪切变形的组合满足失效判别公式或者在失效曲线范围之外,说明支座失效.研究得出的失效标准可以为板式橡胶支座的更换提供依据,具有较高的工程应用价值.

公路桥梁板式橡胶支座的病害及维修方法

板式橡胶支座在使用过程中,由于设计和施工的原因以及材料老化的原因,易发生异常变形、开裂、滑动支座不能滑动等病害。梁底面和支座垫石顶面不水平是病害产生的主要原因,用顶升法将梁端顶起,调整支座垫石和梁底钢板的水平,并更换支座。

橡胶质量对板式橡胶支座性能的影响分析

板式橡胶支座病害已经成为高速公路桥梁的常见病害和多发病害,究其原因与橡胶质量不良有关。本文以正常支座和掺入再生胶的支座为研究对象,通过支座力学性能及橡胶物理机械性能的对比试验,分析了再生胶对支座及橡胶受力性能的影响。试验结果表明:再生胶将增大支座的抗压弹性模量和抗剪弹性模量,降低橡胶的拉伸强度和扯断伸长率,且这种影响将随着运营时间的增加而更加显著。

近断层区桥梁组合使用板式橡胶支座和黏滞阻尼器方法探讨

选择具有脉冲性质的近断层区地震动记录和无脉冲地震动记录作为地震输入,考察了近场脉冲型地震动对我国常见的板式橡胶支座类型桥梁地震反应的影响。针对国内外抗震规范及学者提出的橡胶支座与黏滞阻尼器组合使用方法,研究了近场脉冲型地震动作用下板式橡胶支座桥梁组合使用黏滞阻尼器的减震效果,探讨了橡胶支座与黏滞阻尼器组合使用时可能存在的问题。结果表明,近场脉冲型地震动对桥梁结构地震反应影响明显,显著增大了板式橡胶支座桥梁的墩柱地震力、梁体地震位移及梁体残余位移;组合使用黏滞阻尼器方法虽能一定程度上控制梁体地震位移及残余位移,但同时以增大墩柱地震反应为代价;近场脉冲型地震动作用下,板式橡胶支座桥梁支座滑动后整桥体系缺乏自恢复力、震后存在梁体残余位移,组合使用黏滞阻尼器无法根本解决,可在支座与墩、梁间设置连接措施加以改善。

圆板式橡胶支座抗压试验及应力分析

对圆板式橡胶支座做了抗压试验和橡胶硬度试验,在试验的基础上根据橡胶材料特性和橡胶支座行为特征基本理论,建立FEA模型,并对橡胶支座在轴心均布加载工况进行应力分析,结合支座抗压试验变形数据和支座内部应力分布规律证明该FEA模型基本正确,由计算结果可以看出在支座内部存在着应力分布不均匀的现象,同时还可看出圆板式橡胶支座圆周橡胶保护层具有减小支座内部剪应力的作用。

板式橡胶支座梁桥抗震挡块合理力学性能研究

为了提高板式橡胶支座梁桥的横桥向抗震性能，选择一座典型板式橡胶支座简支梁桥为研究背景，建立考虑支座滑动效应、墩柱弹塑性滞回性能和挡块力学性能的全桥精细化有限元数值模型，采用数值分析方法探讨了钢筋混凝土挡块的合理力学性能参数。结果表明：挡块最大剪力强度取上部结构恒载反力的20％～30％、横向间隙在2～10cm范围内为相对合理的挡块力学性能；提高挡块延性变形能力，可有效控制墩梁相对位移，同时不显著增加桥墩损伤程度。

采用板式橡胶支座的连续斜梁桥横向抗震行为研究

为了提高采用板式橡胶支座的斜梁桥横向抗震能力,揭示其在不同设计参数下的横向抗震行为,考虑板式橡胶支座的滑移、钢筋混凝土挡块的滞回力学性能、桥台-背土效应等非线性因素,采用OpenSEES建立某连续斜梁桥的三维分析模型,提出支座位移评价指标、主梁平面转角指标、墩柱曲率延性指标和抗剪指标,研究不同挡块强度和间隙组合下桥梁的横向抗震性能。研究表明:同时增大挡块强度和间隙,总体上会降低支座的横向变形,但会增加其纵向变形;挡块强度越高,主梁的横向位移有所下降,但平面转角越大,对两侧桥台处的支座抗剪越不利;挡块强度越高,间隙越小,墩柱越有可能进入弹塑性状态。在本文桥例中,当挡块强度取40%支反力,间隙取0.08m时,所有抗震指标都可满足规范要求。

中小跨径板式橡胶支座梁桥横向抗震性能

为了明确板式橡胶支座梁桥在强震作用下的横向抗震性能,在总结国内外学者有关板式橡胶支座滑动效应、钢筋混凝土挡块力学性能的基础上,建立了板式橡胶支座梁桥全桥精细化有限元数值模型;以支座位移、挡块变形和桥墩位移延性系数为损伤指标分别制定了板式橡胶支座、钢筋混凝土挡块和桥墩的损伤状态判断准则;选择汶川地震及国内外其他地震事件的近断层地震动记录作为输入,考察典型板式橡胶支座简支梁桥在近断层地震动输入下的抗震性能。结果表明:基于精细化模型的数值模拟结果真实再现了汶川震区板式橡胶支座梁桥的典型震害现象;上、下部结构连接部位是板式橡胶支座梁桥横桥向抗震薄弱环节;抗震设计时,应加强和重视该类型桥梁钢筋混凝土挡块的合理力学性能参数研究以及新型横向限位装置设计等方面的研究。

板式橡胶支座抗压弹性模量检测方法的研究

交通部新修订的行业标准《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T 4-2004代替JT/T 4-1993和JT 3132.3-90,已于2004年6月1日正式实施。新标准对比原标准有较大变化,在内容上做了重大修改调整和补充,使现行标准条文内容更趋于完善。其中对部分力学性能项目的计算和检测方法及对测试结果的评价做出了规定。本文根据JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》的要求,系统地对公路桥梁板式橡胶支座的抗压弹性模量检测结果的不确定度进行了研究。针对橡胶支座性能检测结果的不确定度特点,分析了测试过程中的方法、设备、量具和检测环境等因素对测试结果的影响程度。