墩高对应用LNR支座简支梁桥抗震性能的影响

LNR水平力分散型橡胶支座以低剪切刚度适应大剪切位移,实现桥梁下构水平力分散,协调墩台抵抗水平力。为研究LNR支座在不同墩高桥梁上的抗震性能,以板式橡胶支座为参照,以标准跨径为40 m的多跨公路简支梁桥为对象,在不同墩高范围对采用2种支座的桥梁进行动力分析,并对比结构动力响应,评估LNR支座的抗震性能。结果表明,相对于板式橡胶支座,LNR支座能延长结构的自振周期,降低桥梁地震内力。随着墩高增加,LNR支座在纵向地震下的优势显著下降,在横向地震下的优势下降不明显,采用LNR支座的桥梁内力能力需求比也逐渐下降。综合考虑,高墩桥梁采用LNR支座的优势并不明显。

板式橡胶支座梁桥的典型横向震害及其影响因素分析

针对板式橡胶支座梁桥在汶川地震中大面积失效的现象,基于震害调查资料对这类桥梁的典型横向震害特征进行了总结,然后基于试验成果和理论分析模型,采用增量动力分析研究了典型桥例的地震损伤过程,并与震害特征进行对比验证,采用参数分析揭示了桥梁横向震害特征的关键影响因素及其规律。研究表明:板式橡胶支座梁桥的典型横向震害是位移失控,其结构性损伤很轻;支座的柔性和滑移对墩柱抗震有利,但当地震动较大时,挡块脆断会造成梁体严重移位、支座脱空;挡块的强度、变形能力、间隙和支座的摩擦因数都是横向震害的影响因素;强度和变形能力越大,挡块限位效果越好,但强度增大会造成墩柱延性系数成倍增长,而变形增大对墩柱的影响明显更小;间隙是保证支座隔震和挡块限位的重要方面,不宜过大也不宜过小,该研究中桥例取5 cm时可达最优效果;摩擦因数对支座隔震效果的影响很大,摩擦因数越大,墩柱的延性系数也越高;改善挡块变形可达到与提高强度相同的限位效果,且对支座隔震的阻碍更小。因此,对传统挡块进行改进宜从提高其变形的角度出发,工程应用中可综合优化挡块的强度和变形来实现预期抗震目标。

铅芯橡胶支座在简支梁桥减隔震中的应用

为研究在高地震烈度区将铅芯橡胶支座应用于简支梁桥的减隔震效果,以水晶大桥为例进行分析。采用ANSYS分别建立隔震状态和非隔震状态的全桥有限元模型,考虑地基桩-土作用效应,取用50年超越概率10%和2%的计算反应谱进行反应谱分析,并取用与反应谱相同超越概率的地震波进行时程分析。分析结果表明:非隔震状态时,该桥在E1和E2地震作用下桥墩的位移和内力均较大,普通板式橡胶支座不能满足强度和变形的要求;采用铅芯橡胶支座隔震后,该桥桥墩的位移和内力得到了有效的减小,取得了良好的隔震效果;采用反应谱法分析隔震桥梁,通过计入隔震构件的等效刚度,能将非线性问题简化为线弹性问题处理。

近断层地震作用下隔震梁桥地震响应参数影响研究

为了研究近断层地震作用下高阻尼橡胶(HDR)支座隔震梁桥在不同设计参数下的隔震效果,采用SAP 2000软件建立HDR支座隔震简支梁桥的等效单墩模型,选取典型近断层地震动记录作为输入地震波,分析桥墩高度、桥墩质量和等效隔震度对HDR支座隔震梁桥地震响应的影响。结果表明:HDR支座具有良好的隔震效果;桥墩越高,隔震后的墩顶位移峰值越大;HDR支座能有效降低低矮桥墩的近断层地震响应,但当墩高超过35 m或桥墩质量增大后,HDR支座的隔震效果就降低;等效隔震度越大,HDR支座的隔震效果越好;桥梁采用HDR支座进行隔震时,应保证等效隔震度大于3.0。

简支梁人行天桥三维地震响应分析

研究表明,采用板式橡胶支座的中小跨径桥梁抗震性能较差。为了探究采用板式橡胶支座的简支梁人行天桥的地震响应特性,以某典型混凝土简支梁人行天桥为研究对象,采用SAP2000建立有限元动力分析模型,进行非线性时程分析,研究了竖向地震动对简支梁人行天桥地震响应的影响,探讨了采用板式橡胶支座的简支梁人行天桥在地震中存在的问题。结果表明:采用板式橡胶支座的简支梁人行天桥抗震性能较差,在罕遇地震中极易发生过大的梁墩相对位移而导致落梁;桥墩地震响应较小,抗侧能力发挥有限;竖向地震动对采用板式橡胶支座的简支梁人行天桥产生不利影响,必须进行三维地震响应分析才能较准确地反映其地震响应情况。

基于能量法及减震率的隔震简支梁桥地震响应分析

以一座铅芯隔震橡胶支座简支梁桥为例,建立全桥有限元数值学模型进行非线性动力时程分析,通过加速度反应谱曲线拟合得到7条地震波,研究地震能量法及减震率法在隔震桥梁中的应用情况及其对桥梁结构隔震效果的影响。结果表明:地震能量法可对全桥的隔震耗能进行整体性分析,不同铅芯隔震橡胶支座隔震耗能的差异较小,无法准确评价铅芯隔震橡胶支座的隔震效果;减震率法可以对铅芯隔震橡胶支座隔震效果及桥墩地震响应进行定性评价,铅芯隔震橡胶支座的水平刚度及铅芯屈服力越大,桥墩的地震响应越小,隔震效果越好。在支座满足承载能力的前提下,桥梁结构体系的隔震耗能分析可采用地震能量法,分析铅芯隔震橡胶支座的隔震效果时则采用减震率法,将两者结合起来既可对桥梁结构进行整体的隔震耗能分析,又可对桥梁结构构件进行局部的隔震效果分析。

典型简支梁桥纵向阻挡型防落梁装置作用机理研究

针对我国公路桥梁中典型的板式橡胶支座简支梁桥地震响应特点,就目前普遍采用的纵向阻挡型防落梁装置的作用机理及其适用范围进行研究分析,并在阻挡型防落梁装置限位效果不佳的情况下,提出采用连梁装置与阻挡型限位装置协同工作的新型组合型纵向防落梁装置,同时对这种组合型限位装置的作用机理进行介绍。

近场地震下采用板式橡胶支座的简支梁桥横向位移控制

为了解决采用板式橡胶支座的梁桥在近场地震作用下横向位移过大的问题,在现有试验研究基础上,考虑板式橡胶支座的滑移效应、钢筋混凝土挡块和X型钢挡块的滞回力学性能,建立某典型简支梁桥的非线性模型。以汶川地震和国内外典型近场地震波为激励,对比研究了挡块类型、强度、间隙等参数对桥梁位移控制效果的影响。研究表明:传统的钢筋混凝土挡块无论提高强度还是改变间隙,在近场地震下都无法发挥控制桥梁横向位移的作用;在相同强度下,钢挡块的位移控制效果良好,说明变形能力和延性水平是挡块限位能力的关键指标。挡块会增大墩柱的地震响应,挡块强度越高,增幅越大,说明挡块限位能力越强,对墩柱地震响应越不利。因此,采用挡块控制位移时,其强度应进行优化。

地震作用下简支梁桥支座-挡块-桥墩相互作用研究

为了提高中小跨径简支梁桥的抗震能力,促进多级抗震设计思想的完善,以汶川地震中的寿江大桥为背景,构建了支座-挡块-桥墩相互作用分析模型,采用增量动力分析(IDA)方法,以挡块强度和墩高作为变化参数,研究了支座滑移、挡块限位和桥墩塑性三者之间抗震性能状态的耦合关系。研究表明:提高挡块强度可有效地控制支座的滑移,但会增大桥墩的曲率延性系数,且桥墩越矮,曲率延性系数增长越快;随着挡块强度的变化,支座滑移比的变化幅度明显大于桥墩曲率延性系数;随着墩高的增大,挡块的相对限位能力会提高;对于中小跨径简支梁桥而言,理想的抗震状态为:允许挡块破坏,使得支座出现小幅滑移,桥墩出现可修复的塑性损伤。因此,在挡块设计中,可优先考虑支座的限位效果,再综合考虑桥墩的地震响应,当桥墩为矮墩时,挡块的设计强度不可过大。