隔震桥梁地震响应非线性分析

使用铅芯橡胶支座（LRB）作为隔震设备,分析了一个典型3跨连续梁桥在4种地震作用下的系统响应。采用Bouc-Wen模型模拟LRB的力一变形非线性行为,使用有限单元方法建立系统刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵,使用龙格库塔法求解非线性方程。研究的重要参数包括桥墩的刚度、支座的屈服强度及屈服后周期,评价的主要依据是主梁振动加速度、桥墩支座位移、桥台支座位移及桥墩底部剪力和弯矩。结果表明：桥墩刚度对地震响应的隔震效果有很大的影响,随着桥墩刚度的减小,隔震效果降低,而LRB对桥墩刚度较大的桥梁有很好的隔震效果;LRB的屈服强度和屈服后周期均对隔震效果有一定的影响,不同的地震激励对系统的影响不同,对某种地震激励,存在一个最优的LRB屈服强度。     

长联多跨连续梁桥非线性地震响应分析

连续梁桥以其结构刚度大、变形小、整体性能好等优点,在我国的城市和公路桥梁中分布极为广泛.橡胶支座隔震技术作为一种成熟的结构被动控制技术,已广泛应用于连续梁桥抗震设计中.长联多跨连续梁桥由于其跨数多、单联长度长,地震响应较一般连续梁桥明显,且其所需支座数量众多,选取抗震性能好且价格适中的橡胶支座是该桥型设计的重要工作之一.以漳河特大桥第二联为工程背景,采用普通板式橡胶支座代替原设计的HDR系列高阻尼隔震橡胶支座,利用有限元软件Midas/Civil开展了桥梁非线性地震时程分析.结果表明,桥梁墩高的变化会引起全桥刚度分布不均衡,造成地震惯性力在纵桥向分配不均,桥墩越矮所受地震惯性力越大;桥梁刚度对横桥向地震惯性力的分配影响不大;采用普通板式橡胶支座的长联多跨连续梁桥抗震性能可以满足规范要求.     

LRB隔震斜拉桥地震响应分析

以南昌朝阳桥为研究对象,采用Opensees软件中Steel02材料本构模拟隔震支座本构曲线,建立了LRB隔震多塔斜拉桥和未隔震多塔斜拉桥模型.为使LRB减隔震设计更加可靠,采用了单指标分析进行LRB隔震支座的参数选择,讨论了硬化比对隔震效果的影响.运用Opensees软件,分别采用El-Centro、迁安和Taft等3条地震波进行了三向地震响应分析,对比分析了隔震和未隔震斜拉桥模型的地震响应.分析结果表明:单指标分析选择的铅芯橡胶支座具有良好的隔震效果,能有效地减小斜拉桥的地震响应;支座的硬化比对斜拉桥的隔震效果影响较小.     

SRB与LRB隔震连续梁桥地震响应对比研究

为研究SRB与LRB隔震连续梁桥地震响应的差别,根据G-C模型模拟SMA丝的热力学本构关系,采用Bouc-Wen模型模拟LRB力-位移的滞回非线性特性,通过对结构的离散建立了全桥有限元计算模型,分别编制了求解SRB和LRB隔震结构非线性运动方程的时程分析程序.利用自编程序并结合算例对不同地震激励下的非隔震、SRB和LRB隔震模型进行了时程对比分析.分析结果表明:在非低频脉冲波激励下,采用SRB与LRB隔震,梁体位移虽被放大但均在限值范围内,其它关键部位的地震响应均明显降低;在低频脉冲波激励下,SRB的隔震效果同样显著,但LRB隔震桥梁的地震响应比隔震前有明显放大,梁体位移超出了限值范围.     

基于屈服强度与支座分布影响的LRB隔震效果研究

以一座典型的三跨连续梁桥为工程背景,采用Bouc-Wen恢复力模型模拟铅芯橡胶支座(LRB)的力-位移非线性滞回特性,建立了LRB隔震与非隔震连续梁桥有限元模型,编制了运用Runge-Kutta迭代法和Newmark时间积分法联合求解全桥非线性运动方程的时程分析程序。利用程序并结合算例对影响隔震效果的LRB屈服强度与墩、台处LRB的分布等因素进行了分析。分析结果表明:增大LRB的屈服强度,可以显著抑制梁体的位移,但会导致LRB在其它关键部位隔震效果的下降;在桥墩处多布置LRB,会提高桥台剪力隔震率,但会导致LRB在除桥台剪力外的其它关键部位隔震效果的下降。     

隔震曲线梁桥的地震响应

根据隔震曲线梁桥的特点,利用两个正交的非线性水平弹簧单元来模拟铅芯橡胶支座的双向非线性特性,基于大型有限元分析软件SAP2000,选取强震记录作为地震输入,考虑了曲线梁桥自身特性的影响,建立了隔震与无隔震曲线梁桥的空间有限元模型,并进行了双向地震动作用下的地震响应分析.结果表明:铅芯橡胶支座不仅可以有效地降低曲线梁桥的地震响应,还有助于减少曲率半径对曲线梁桥地震响应的影响.为曲线梁桥减隔震设计的深入和桥梁结构抗震安全性的提高提供了依据和参考.     

三维基础隔震结构多维地震反应的非线性分析

提出了一种铅芯橡胶碟簧三维隔震支座(3DB),它由铅芯叠层橡胶支座LRB和加有阻尼材料的碟形弹簧支座DSB串联组成,3DB能有效解决三维隔震支座竖向阻尼的难题,并可以有效地抑制摇摆,建立了3DB三维隔震框架结构多维地震反应的非线性分析模型及其运动方程,并以一栋平面为L形的五层3DB三维基础隔震框架结构为例,对其多维地震反应进行了计算机仿真分析,结果表明,本系统的三维隔震效果十分明显,地震反应降低了50％以上。     

滑动支座摩擦效应对连续梁桥地震响应影响

以1座跨度为(55+4×90+55)m的预应力混凝土变截面连续梁桥为研究对象,采用ANSYS软件建立桥梁动力分析模型.选取3条人工地震波作为地震动输入,基于动力非线性分析方法,考虑摩擦效应,分析盆式橡胶支座连续梁桥非固定墩的地震响应和支座的滞回性能,并与未考虑摩擦效应的地震响应进行比较.结果表明:非固定墩处的盆式橡胶支座在地震作用下形成了规则、饱满的滞回曲线,形状近似为矩形;相对未考虑盆式橡胶支座摩擦效应的模型,考虑支座滑动后,固定墩墩底顺桥向弯矩、剪力分别降低了25.91%、27.41%,固定墩墩顶顺桥向位移和非固定墩墩梁相对位移分别降低了26.15%、25.59%;对于多跨长联连续梁桥,滑动支座数量多且反力大,若不考虑滑动支座的摩擦耗能,桥梁结构地震响应结果偏大,抗震设计偏于保守.     

考虑限位器影响的山区连续梁桥地震响应分析

为研究限位器对桥梁结构抗震性能的影响,以一座山区典型连续梁桥为对象,采用非线性时程分析法对桥梁有限位器和无限位器时的地震响应进行对比分析,在此基础上进一步分析了梁端碰撞刚度、限位器刚度和限位器松弛长度3个参数对结构地震反应的影响。分析结果表明:伸缩缝处安装墩梁连接式限位器后,会显著增大过渡墩的地震需求;碰撞刚度、限位器刚度和限位器松弛长度的取值对结构的地震反应有重要影响,选取合理的参数可以有效提升桥梁结构的整体抗震性能。     

多联不规则减隔震梁桥过渡墩抗震性能评价

结合一个工程实例,研究多联不规则减隔震桥梁的地震反应及结构易损部位,并针对其地震响应特点,提出几种调整过渡墩引桥部分铅芯橡胶支座参数的方案,以改善桥梁的抗震性能.采用非线性动力时程分析方法,分析比较了各方案的抗震能力.研究结果表明,适当提高支座的屈前刚度和屈后刚度,或选择合适的屈服力,均可以有效改善过渡墩的抗震性能.     

减震技术在公路桥梁中的应用及地震反应分析

以四跨连续梁桥减震桥为例,采用动态时程分析方法对该桥梁的常规抗震方案及采用铅芯橡胶支座减震方案进行了对比计算,对桥梁的水平向和竖向地震反应进行了分析,计算结果表明,当遭受强地震作用时,减震桥梁相对于抗震方案桥墩水平位移可以得到显著地降低,桥梁的竖向地震反应是不容忽视的。     

铅销橡胶支座对桥梁抗震性能的影响

按等效线性化方法对一系列不同铅销含量的铅销橡胶支座进行了讨论,比较了其对桥梁的振动性能的影响,分析了产生影响的原因,并对一座安装铅销橡胶支座的钢筋混凝土连续箱梁桥进行了地震反应计算,对其抗震性能进行了对比分析,并与实测结果进行了比较,证明铅销橡胶减震支座的应用对桥梁的抗震性能有很大的改观。     

铅芯橡胶支座非理想工作状态下的力学试验研究

在大震作用下,桥墩会产生较大的变形,从而使得与之相联的铅芯橡胶支座处于整体倾斜、转动等非理想的工作状态,这样会对铅芯橡胶支座产生较大的影响。本文针对这样的情况,设计并进行了铅芯橡胶支座处于非理想工作状态下的水平性能试验研究,对比了铅芯橡胶支座非理想工作状态下与正常工作状态下的差异,分析了支座滞回曲线、水平等效刚度、等效阻尼比等随倾斜角度和剪切应变的变化规律,以及墩柱倾斜角度对支座的减隔震性能发挥的影响。试验结果表明：支座的倾斜状态容易导致钢板与橡胶脱胶,严重时会出现起鼓、开裂甚至爆裂。铅芯橡胶支座的水平等效刚度随倾斜角度的增大而减小,等效阻尼比随倾斜角度的增大而增大。铅芯橡胶支座边界倾斜会限制支座水平减隔震性能的发挥,随着角度的增大影响更加明显,最大会降低40%。     

公路桥梁铅销橡胶支座的标准化

为了解决铅销橡胶支座要根据桥梁的结构动力特性和桥位处场地土类型进行个例设计和制造的问题 ,结合中国新公路工程抗震设计规范的制定工作 ,在已完成交通部科研项目“公路桥梁减震装置及设计方法研究”的基础上 ,依据中华人民共和国交通行业标准 JT/T4- 93《公路桥梁板式橡胶支座》中列出的支座 ,配置铅销 ,计算出相应的等价刚度 KB 和等价阻尼系数 h B,并通过近 30座跨径 2 0～ 5 0 m梁式公路桥的恒载支座反力和固有周期的计算统计分析 ,确定了在 、 类场地土地基条件下铅销橡胶支座的标准规格 ,可供新建或旧桥改造采用减震设计时选择铅销橡胶支座使用。     

桥梁抗震剪力键的力学模拟及减震效应研究

针对一种带剪力键的滑板式橡胶支座系统的减震效果进行分析,根据基于性能的抗震设计思想以及我国抗震规范的规定,以桥墩内力和主梁位移为控制目标,明确了剪力键在正常使用、常遇地震、罕遇地震3种阶段下的性能目标,由此提出了剪力键的设计计算方法,结合数值分析方法建立了剪力键恢复力模型并给出了简易计算公式.以某等跨径桥梁为例,选取6条地震波,运用OpenSees建立了桥梁非线性动力模型并进行时程分析.结果表明:剪力键数目对滑板式橡胶支座的减震效果影响显著,合理布置剪力键能有效地防止主梁在常遇地震下发生滑移、明显减小震后残余位移,同时可大幅降低罕遇地震下桥墩内力.剪力键和滑板式橡胶支座的组合既能保证正常情况的适用性又能起到较好的减隔震效果.     

山区公路桥梁高性能板式减震橡胶支座振动台试验

为探究高性能板式减震橡胶支座对山区常见不等墩高中小跨径连续梁桥的隔震效果,对一座采用该类隔震支座隔震的、桥墩刚度不等的两跨连续梁桥简化模型进行了纵桥向振动台试验.采用多烈度多设防水准的人工波、Northridge地震波作为激励,分析各类地震下隔震模型的支座变形表现及结构关键位置响应的变化规律.试验结果表明该类支座的隔震效果可使主梁加速度相比台面减少达58%,且其翘曲滚动变形足以适应结构在9度E2地震作用下的墩梁相对位移,震后还可回复,无残余位移,可以用于此类山区公路桥的隔震.