脉冲型近场地震下HDR隔震简支梁桥参数研究

为研究脉冲型近场地震动作用下简支梁桥设计参数对其隔震后地震响应的影响,采用结构分析软件SAP2000建立设置高阻尼橡胶(HDR)支座的隔震简支梁桥等效单墩模型,以典型近场地震动作为输入,得出桥墩高度、桥墩质量和等效隔震度对HDR隔震简支梁桥的近场地震动响应的变化曲线。研究结果表明:桥墩越矮,HDR隔震简支梁桥的等效周期增幅就越大;桥墩越高,HDR隔震简支梁桥的梁体位移峰值也就越大;当墩高大于35 m,HDR隔震效果不明显;桥墩质量的增大对HDR隔震效果不利;HDR隔震简支梁桥的近场地震动响应与等效隔震度有很强相关性,即当等效隔震度小于2.0时,HDR隔震效果较差;而当等效隔震度大于3.0时,HDR隔震效果则随等效隔震度增加而增强。

双向近场地震作用下HDR隔震梁桥地震响应研究

以HDR隔震梁桥多自由度(MDOF)模型和等效双线性单自由度(SDOF)模型为研究对象,以典型近场地震动作为输入,研究HDR支座双向耦合效应对HDR隔震梁桥地震响应的影响。研究结果表明:不考虑双向耦合效应的HDR支座滞回曲线呈典型双线性;考虑双向耦合效应的HDR支座滞回曲线面积小于不考虑双向耦合效应的HDR支座滞回曲线面积。不考虑双向耦合效应的顺桥向HDR支座位移峰值db大于考虑双向耦合效应时,但横桥向的结果相反。近场地震作用下,对梁桥进行HDR支座隔震设计时,忽略双向耦合效应计算得到的墩底剪力峰值和弯矩峰值均偏于保守。可忽略HDR支座双向耦合效应对HDR隔震梁桥近场地震能量的影响。

斜拉索剪切一体化内置阻尼器研发及应用

为提高大跨度斜拉桥斜拉索在风、风雨荷载作用下抗振能力,以高阻尼橡胶为阻尼元件,研发了一种以延长索导管为支撑结构,利用高阻尼橡胶剪切变形耗能的剪切一体化内置阻尼器。对剪切一体化内置阻尼器进行性能分析、参数优化,并依托洪奇门特大桥进行阻尼器减振效果实桥试验。结果表明:剪切一体化内置阻尼器高阻尼橡胶在剪切变形时具有较高且稳定的损耗因子,剪切变形的耗能能力是压缩耗能的3倍以上;除受垂度影响较大的1阶模态外,剪切一体化内置阻尼器在最优剪切面积下对各阶振动模态阻尼减振效果基本一致;剪切一体化内置阻尼器支撑结构的刚度保证率均大于80%,可有效发挥阻尼器的设计减振效果;剪切一体化内置阻尼器附加对数衰减率均大于3%,实测振动加速度的减振率达99.6%,可满足大跨度斜拉桥斜拉索减振的阻尼需求。剪切一体化内置阻尼器具有与斜拉索呈一体化构造,减振能力各向同性,景观效果影响小,减振效果优良等特点。

高低温环境金属橡胶减振器阻尼性能试验研究

针对金属橡胶材料的轴向强非线性特性对原有基于曲线拟合的比阻尼测试方法进行改进,消除拟合误差,从而提高测试精度。以高温和低温等极端环境下的阻尼减振需求为背景,对设计制作的固支圆盘金属橡胶减振器进行高温和低温环境下的阻尼性能试验研究。研究结果表明,金属橡胶减振器在低温-70℃至高温300℃的温度范围内具有良好而稳定的阻尼性能,动态平均刚度随温度升高有所下降,阻尼性能和承载能力对温度的依赖性远小于粘弹性阻尼材料。

高阻尼橡胶剪切型拉索减振器

为控制大跨度斜拉桥拉索的大幅振动,研究了应用高阻尼橡胶剪切型阻尼器进行拉索减振,利用高阻尼橡胶剪切耗能优于挤压耗能的特性,提出了一种简便可行的外置式拉索减振器的设计方法;讨论了减振器刚度、安装位置、橡胶材料、拉索长度等参数对减振效果的影响;最后将其与粘性剪切型拉索减振器进行了比较。结果表明,高阻尼橡胶剪切型减振器具有更好的减振性能。

高阻尼橡胶耗能性能研究

采用液压伺服作动器、自动数据采集仪和自制剪力架对高阻尼橡胶试件进行了纯剪切试验,分析了高阻尼橡胶特征参数与激励频率、剪应变幅值、粘弹性层厚度、剪切面形状的关系,认为对高阻尼橡胶阻尼器的等价刚度和等价阻尼比计算式中应考虑激励频率和剪应变的影响。运用地震动力分析程序计算了其应用在桥梁上的减震效果,结果表明:高阻尼橡胶的应用可以使桥梁的减震效果提高30%以上。

多点激励的高位隔震单层柱面网壳振动台试验

为研究单层柱面网壳结构橡胶支座隔震的效果以及地震动行波效应对隔震网壳地震响应的影响,采用高阻尼橡胶支座对网壳缩尺模型进行高位隔震,输入多组实际地震波进行振动台试验,包括一致激励及视波速1 000m/s、500 m/s和250m/s,测试结构的加速度、位移及杆件应变等动力响应。试验结果表明:HDR支座高位隔震有效延长大跨网壳结构的自振周期,上部结构所承受的总水平地震作用值降低烈度1~3度,隔震后上部结构的运动趋于同步。行波激励下,结构地震响应沿地震波传播方向相对逐渐增大,地震波传出端附近的隔震支座剪切变形明显增大,按一致激励设计偏于不安全。

高阻尼橡胶阻尼器性能试验研究

本文对3个国产高阻尼橡胶阻尼器进行了变形相关性、频率相关性以及疲劳性能循环加载试验,研究在不同工况下高阻尼橡胶阻尼器的存储剪切模量、损耗剪切模量、最大阻尼力以及等效黏滞阻尼比等力学性能的变化规律。研究结果表明:3个高阻尼橡胶阻尼器力学性能稳定,具有一致性;高阻尼橡胶阻尼器等效黏滞阻尼比较高,具有较好的耗能能力;高阻尼橡胶阻尼器力学性能与剪切变形和加载频率具有一定的相关性,剪切变形越大,阻尼力越大,存储剪切模量、损耗剪切模量以及等效黏滞阻尼比有所降低;加载频率越大,滞回曲线越饱满,存储剪切模量变化较小,损耗剪切模量、最大阻尼力以及等效黏滞阻尼比有所增加;疲劳试验中各力学性能参数均随着循环次数的增加而降低,其中存储剪切模量、损耗剪切模量和最大阻尼力在加载初期下降较快,随着循环次数的增加,加载中后期力学性能参数降低逐渐趋于平缓。

斜拉索-双阻尼器系统多模态减振理论与试验研究

建立拉索-双阻尼器系统精细化分析模型(阻尼器Ⅰ为黏弹性阻尼器(Kelvin-Voigt模型),阻尼器Ⅱ为高阻尼橡胶(HDR)阻尼器),并推导了拉索-双阻尼器系统的一般分析公式。以某斜拉桥的拉索为例,对安装双阻尼器的拉索和仅安装阻尼器Ⅰ的拉索进行长期监测,结果表明双阻尼器方案能有效抑制仅安装阻尼器Ⅰ拉索的高阶涡振。实索试验结果表明:仅安装阻尼器Ⅰ和安装双阻尼器时拉索较低阶模态阻尼的测量值与理论分析值基本吻合;同端安装阻尼器Ⅱ对阻尼器Ⅰ提升拉索低阶模态阻尼的效果有削弱作用,拉索前几阶模态受到的影响较为明显。此外,理论分析发现,阻尼器Ⅰ的刚度对阻尼器Ⅱ提升拉索高阶模态阻尼的效果有提升作用。

高速车变压器用橡胶减振器研究

为解决高速车车体悬挂部件牵引变压器、变流器及蓄电池等设备的振动,设计了橡胶减振器用以对振动设备进行减振,以理论分析与工程化运用相结合,分析橡胶减振器与变压器和车体联接的振动关系,刚度及阻尼性能匹配等,设计合适的减振器参数消除变压器与车体的振动。

高阻尼橡胶剪切型阻尼器的拉索减振试验

利用高阻尼橡胶剪切耗能优于挤压耗能的特性,开发了一种外置式高阻尼橡胶剪切型拉索阻尼器对拉索进行减振控制。利用DASTLab5.0系列软件平台对拉索-阻尼器系统进行振动控制试验。试验工况分别考虑了有无阻尼器、阻尼器刚度、阻尼器安装位置等对振动控制效果的影响。试验结果表明:该阻尼器设计方法可靠,安装阻尼器后拉索阻尼有了很大提高;频率对阻尼器减振性能的影响很小;阻尼器安装位置对拉索减振效果影响很大;刚度一定时对橡胶构件的面积和厚度需进行合理取值;高阻尼橡胶剪切型阻尼器具有较好的制振效果。

两种剪切型拉索减振器的振动试验

利用DASYLab5.0系列软件平台,对高阻尼橡胶阻尼器和黏性剪切型阻尼器进行拉索-阻尼器系统振动试验,分析比较了两者的减振特性。试验结果表明:安装高阻尼橡胶剪切型阻尼器后拉索阻尼有了很大提高,能达到制振要求;黏性剪切型阻尼器制振效果更为突出。

减隔震技术在连续梁桥中的应用

介绍了桥梁减隔震技术的基本原理,系统地归纳了目前常用的减隔震装置的隔震机理和力学模型。以外砂河大桥为实际工程背景,进行了采用减隔震技术的桥梁的有限元分析,介绍了下部结构的强度验算方法,研究了高阻尼橡胶支座和粘滞阻尼器对该桥引桥减隔震的效果。隔震装置采用非线性弹簧单元模拟,利用非线性动力时程分析,在该桥采用了高阻尼橡胶支座后研究其地震响应,然后与引入阻尼器后结构的地震响应进行了比较。分析表明:把桥梁结构和隔震装置作为整体结构考虑时,可达到很好的减隔震效果,使内力分配合理,并且减小结构的相对位移。

大跨度斜拉桥施工期斜拉索减振技术研究及应用

针对大跨度斜拉桥施工期间斜拉索减振的特定要求,研发一种由钢丝绳与剪切型高阻尼橡胶阻尼装置串联组成的斜拉索临时阻尼器。首先基于Kelvin模型理论推导了斜拉索-临时阻尼器的振动方程,利用复模态分解得到斜拉索的对数衰减率;然后通过高阻尼橡胶阻尼装置的性能试验、斜拉索-临时阻尼器振动系统的数值模拟以及实桥测试,开展临时阻尼器减振性能研究。结果表明:橡胶阻尼装置的储能刚度和附加阻尼系数随减振橡胶剪切面积的增加而增大;实桥试验索减振效果较好,设计的临时阻尼器可以有效抑制施工期间斜拉索的振动,且安装拆卸方便;在平潭海峡公铁大桥的应用过程中,斜拉索-临时阻尼器系统的对数衰减率达到3%以上,减振效果良好;该阻尼器作为大跨度斜拉桥施工期斜拉索临时减振装置,具有良好的推广和使用价值。

桥梁减隔震设计与新型减隔震装置

结构减隔震设计通过在结构的适当位置布置减隔震装置,达到延长结构自振周期和耗散地震能量的目的。此时,主要的结构构件在罕遇地震作用下仍工作在弹性范围内。因此,结构减隔震设计方法可同时具备安全、经济、适用、易维护等多重优点,是最理想的抗震设计方法。以减隔震设计理论为技术支撑,多种新型抗震装置被开发出来,如高阻尼橡胶支座、滞后型阻尼器、液压阻尼器、电磁阻尼器等。文章论述了各种减隔震装置的基本理论及使用案例,有助于工程师进行抗震设计及减隔震产品的选择。

减隔震支座在高烈度地区桥梁抗震设计中的应用

传统抗震设计设防目标主要为保证强度和变形,高烈度地区的桥梁为达到E2地震下设防标准,需增大截面提高配筋,而利用减隔震支座则能耗散地震能量、降低结构响应。文中对非隔震体系与减隔震体系的反应谱分析、时程分析下的响应进行对比,并考虑了边界非线性、弹塑性,结果表明:在相同条件下,设计合理的减隔震支座能显著提高抗震性能。

罕遇地震下高速铁路混凝土斜拉桥纵向地震响应及减隔震分析

随着我国高铁的不断发展,高铁工程跨越大江大河的情况越来越多。受制于航道与防洪要求,跨度200~300 m的高铁桥梁也日益增加。在此跨度范围内,混凝土加劲主梁斜拉桥的独特优势显著,因此得到广泛应用。文章以国内某高铁混凝土斜拉桥为工程背景,通过Midas Civil软件建立有限元模型,采用不同减隔震装置进行非线性时程分析,研究罕遇地震下高铁混凝土加劲主梁斜拉桥关键截面及部位的内力和位移响应,以及不同减隔震装置的减隔震效果。

高阻尼黏弹性橡胶连梁阻尼器力学性能试验研究

黏弹性橡胶阻尼器是一种兼具黏滞性和弹性两种特性的阻尼器,耗能能力良好,可以同时为结构提供附加刚度和附加阻尼。通过对高阻尼黏弹性橡胶连梁阻尼器进行循环加载试验,研究了其基本力学性能,分析了该阻尼器在低周疲劳加载和高周疲劳加载下的基本力学特性。研究结果表明:高阻尼黏弹性橡胶连梁阻尼器的耗能能力优良;该阻尼器的储存刚度、损失刚度、损失系数受变形幅值的影响较大,受加载频率影响较小;等效阻尼系数与频率呈现反比例函数关系;该阻尼器的基本力学性能在低周和高周疲劳加载下呈现出较明显的衰减。

高阻尼橡胶剪切性能试验与拉索减振器设计研究

鉴于目前实桥上高阻尼橡胶圈是利用的高阻尼橡胶的挤压性能,而不是耗能更好的剪切性能,材料利用率低,本文通过高阻尼橡胶减振器试件剪切性能试验,获得了频率、应变幅值、厚度等各种参数对高阻尼橡胶减振器试件的影响规律,并利用高阻尼橡胶剪切耗能优于挤压耗能的特性,提出了一种简便可行的外置式拉索减振器的设计方法;最后讨论了减振器刚度、安装位置、橡胶材料、拉索长度等参数对减振效果的影响。