墩高及支座剪切刚度对连续梁减震性能影响的试验研究

通过对有机玻璃连续梁桥模型振动台试验，分析了支座剪切刚度和墩高对模型梁和墩减震性能的影响，探讨了支座刚度与墩高的配置对梁的减震效果的影响，所得结论对工程实践有一定的指导作用。     

采用拉索支座的桥梁振动台试验

以南昌朝阳大桥为背景,设计了半结构振动台模型试验,介绍了模型设计的过程.根据桥梁是否采用拉索支座,将模型分为拉索支座体系与摩擦支座体系两种,选取了南昌朝阳大桥场地人工波与El Centro地震波进行两种体系下模型振动台试验加载.分析了各工况下结构关键位置的响应,分析解释了拉索支座限位原理.结果表明,在地震作用下,墩梁位移响应较小时,拉索支座具备与普通摩擦支座相似的减震特性;而在墩梁位移响应较大时,拉索支座通过为主梁提供瞬时加速度,控制墩梁位移,限制其进一步增加.     

考虑动水压力的拉索减震支座深水桥梁地震响应分析

以某跨海连续梁桥为例,研究动水压力对拉索减震支座减隔震体系下深水桥梁地震响应的影响,分析拉索减震支座在深水区连续梁桥中的适用性。首先建立考虑动水压力下的深水桥梁地震响应分析方法,然后针对拉索减震支座减隔震体系对该桥进行动力响应分析,并与摩擦摆减隔震体系进行对比。结果表明:动水压力增大了深水桥梁的地震内力和位移响应;拉索减震支座减隔震体系下,动水压力对地震响应的影响程度明显小于摩擦摆减隔震体系,体现了拉索减震支座在深水桥梁抗震设计中的优越性。     

考虑PGA和PGV比值影响的板式橡胶支座连续梁桥减震控制

为解决板式橡胶支座连续梁桥在强震作用下可能发生支座滑动进而产生桥梁碰撞、甚至落梁的问题,基于ANSYS平台建立了某板式橡胶支座连续梁桥的有限元模型,进行地震反应时程分析,研究了地震动峰值加速度(PGA)与峰值速度(PGV)的比值(fg)对桥梁板式橡胶支座滑动效应的影响,并给出了相对不利地震动输入方式.在相对不利地震动输入下,引入拉索减震支座进行减震研究,并对该支座的拉索刚度和初始间隙进行参数敏感性分析.结果表明,fg在一定程度上能够表征地震动频谱特性,板式橡胶支座的滑动能力与支座位移随fg的减小而增大;在相对不利的fg较小的地震作用下,拉索减震支座具有良好的限位能力,合理设置拉索刚度和初始间隙能有效防止桥梁碰撞、落梁等灾害.     

采用拉索减震支座的斜拉桥地震易损性分析

利用易损性方法对斜拉桥设置拉索减震支座与否进行了细致的研究,并得到了塔底弯矩和墩梁位移的易损性曲线.通过基于概率的分析研究表明,拉索减震支座能够有效地限制墩梁的相对位移,同时还能够适当地减小塔底的弯矩.对斜拉桥安装拉索减震支座的减震机理进行探讨表明,依靠摩擦增加阻尼以及通过拉索改变地震力的传力路径是减小斜拉桥地震响应的主要方式.     

采用摩擦摆支座的超大跨连续梁桥隔震效果

为了研究超大跨连续梁桥采用摩擦摆支座的隔震效果,以某主跨为240 m的七跨钢-混凝土连续梁桥为工程背景,建立桩土相互作用动力分析模型,采用非线性连接单元模拟盆式滑动支座及摩擦摆支座的非线性受力性能.非线性地震响应分析结果表明:采用传统抗震体系时,超大跨连续梁桥的固定墩及其桩基础的内力需求非常大;采用摩擦摆支座的隔震体系可以减少固定墩及其桩基础内力约40%,并显著改善其他桥墩的地震力分配.摩擦摆支座对超大跨连续梁桥的减震机理主要体现为:延长结构自振周期、减小固定墩有效振动质量、改变地震力传递途径、增强附属装置耗能,从而显著地改善了超大跨连续梁桥的地震响应.     

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.     

大跨连续梁桥纵向减震机理和减震效果分析

基于一座实际大跨度连续梁桥,分析比较了采用动力锁定装置、黏滞阻尼器和双曲面减隔震支座的减震机理和减震效果,讨论了这些减震装置的适用范围.结果表明:动力锁定装置不耗散地震能量,在活动墩处设置该装置,可以合理分配梁体的地震惯性力,但同时结构周期减小,可能增加梁体总的惯性力;黏滞阻尼器不改变结构的周期、振型等动力特性,主要通过阻尼力消耗地震能量,减小结构动力反应;采用双曲面减隔震支座后结构的周期延长,阻尼耗能能力增加,相对于基准模型,显著减小了固定墩的内力,但同时增加了活动墩墩梁相对位移.     

桥梁铅销橡胶支座减震效果的影响因素研究

建立了各墩台高度相等且与地基固结的连续梁桥模型,采用自主开发的"桥梁结构非线性地震反应分析程序",对影响公路连续梁桥铅销橡胶支座减震效果的因素进行了正交试验计算分析,并对计算结果进行了方差分析,证明了支座铅销面积和桥墩高度是影响减震效果的2个显著性因素;分析了支座铅销面积对减震效果的影响规律,结果表明,改变各墩台支座的铅销面积比可在一定限度内调节地震作用下位移与内力响应在各墩台之间的分配;计算了8°,9°设防烈度和Ⅰ,Ⅱ类场地土条件下不同桥墩高度时模型桥的最大减震率,给出了相应设防烈度和场地土条件下铅销橡胶支座能实现30%减震率的最大桥墩高度,提出了一个无量纲常数--界限常数,据此常数可以判断出一定设防烈度和场地土条件下连续梁桥是否可以采用铅销橡胶支座进行减震设计实现30%的减震率.     

采用拉索模数伸缩缝的斜交桥地震易损性分析

为了研究拉索模数伸缩缝对一座30°斜交角的三跨混凝土斜交连续梁桥抗震性能的影响,利用理论易损性分析方法分析了脉冲地震动和无脉冲地震动作用下拉索模数伸缩缝的减震效果,并提出了以震后维修费用曲线评价桥梁结构体系抗震性能的方法。结果表明,采用拉索模数伸缩缝后桥墩和支座的易损性均显著降低;速度脉冲效应不会改变结构的破坏模式,但对于采用拉索模数伸缩缝的斜交桥,速度脉冲效应会显著增加支座和桥墩的易损性;无论是脉冲地震动还是无脉冲地震动作用下,采用拉索模数伸缩缝均能有效减小斜交桥的震后维修费用。     

双曲面球型减隔震支座的开发及应用

首先比较了现行的几种保证连续梁桥顺桥向抗震安全的减隔震措施，然后详细介绍了同济大学桥梁工程系新近开发的双曲面球型减隔震支座的抗震机理和构造特点，接着简要介绍、分析了对该支座进行的抗震性能试验的研究结果，最后通过对一个11跨连续梁桥算例的抗震分析，表明这种减隔震支座非常适用于连续梁桥的减隔震设计．     

双曲面球型减隔震支座的竖向位移分析

介绍了双曲面球型减隔震支座的构造特点和工作机理,表明其能够满足减隔震支座的三个基本要求,并具有结构简单、抗震性能稳定可靠的优点.分析了在地震作用下该支座产生竖向位移的原因和影响因素,并通过试验验证了理论分析的结果.通过对一个2跨连续梁桥算例的非线性时程反应分析,表明此竖向位移对梁体的响应不会有很严重的影响,该支座完全可以满足连续梁桥的减隔震要求.     

组合减隔震装置在双塔斜拉桥中的设计应用

为了研究组合减隔震装置在双塔斜拉桥中的减隔震效果,以乐清湾双塔斜拉桥为例进行分析。采用Midas/Civil有限元软件建立桥梁空间有限元模型,分析对比仅采用铅芯橡胶支座和组合减隔震装置时双塔斜拉桥的减隔震效果。结果表明,桥塔和过渡墩均设置减隔震装置的组合减隔震方案能获得更好的减隔震效果。过渡墩仅使用铅芯橡胶减隔震支座能有效减小过渡墩墩底弯矩,使用组合减隔震装置方案可以令能力冗余构件承担一部分地震力,在限制位移和控制地震力方面效果显著;组合减隔震装置可以对桥梁受力进行更好的分配,达到了优化减隔震效果。     

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.     

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.     

考虑地震动空间效应的深水桥梁减震性能

以大跨深水连续梁桥为研究对象,提出了拉索减震体系.对考虑地震动空间效应的不同激励地震动输入的实现方法做了阐述,对比常规体系和弱固定体系,研究考虑地震动空间效应时深水桥梁拉索减震体系的减震效果,并进一步探讨了考虑地震动空间效应时,动水压力对深水桥梁地震响应的影响.研究结果表明,拉索减震支座具有良好的减震性能,且其对地震动空间效应非常敏感;考虑地震动空间效应时,动水压力对拉索减震体系、常规体系动力响应的影响较一致激励有所差异,且该差异随视波速、失相干系数及局部场地条件的不同而变化.     

考虑不均匀沉降的大跨网架结构地震反应分析

针对不均匀沉降对大跨网架结构地震反应的不利影响,提出在柱顶设置不同隔震支座以减小不均匀沉降下结构的地震反应.建立大跨网架结构数值模型,进行模态分析,对比其动力特性.耦合不均匀沉降与地震作用,数值分析得到未发生不均匀沉降和发生不均匀沉降的三种结构在水平地震和竖向地震作用下的动力反应.结果表明,不均匀沉降导致结构发生内力重分布,使不同类型的杆件有大小不同的附加应力;不均匀沉降增大了网架结构的地震反应,也降低了隔震效果;三维隔震支座的竖向刚度较小,能够适应不均匀沉降带来的竖向变形,且对竖向地震作用的隔震效果显著,在发生不均匀沉降时仍具有一定隔震效果,而水平隔震支座则没有.     

减隔震装置在飘浮体系斜拉桥纵桥向的应用

以某双塔飘浮体系斜拉桥为工程背景,对比分析了拉索限位器和黏滞阻尼器两种减隔震装置在飘浮体系斜拉桥纵桥向的减震特点,并进一步探讨了拉索限位器和黏滞阻尼器联合使用方式对飘浮体系斜拉桥纵桥向地震响应的影响.结果表明:拉索限位器同黏滞阻尼器相比,可以更有效地控制结构位移,而黏滞阻尼器在内力控制上具有一定的优越性;联合使用方式有助于发挥各自的优势,达到拉索限位器控制梁端位移、黏滞阻尼器改善塔底受力的理想状况,是一种更为经济有效的减震措施,且在脉冲型地震动作用下同样具有良好的减震效果.