不同场地条件下连续梁桥锁死销减震应用研究

介绍了利用地震动加速度激活的锁死销装置,其核心思想是通过在墩梁间设置锁死销,实现地震时限制滑动墩和梁体的相对位移,利用滑动墩的抗震潜能协同固定墩共同承受地震水平力,提高桥梁抗震性能的目的.结合工程实例,研究了不同场地条件下锁死销的减震效果,同时分析了不同场地条件对锁死销合理参数选取及墩高适用性的影响.研究结果表明:设置锁死销结构的连续梁桥可以有效地减小固定墩和梁体的纵向地震响应,明显提高连续梁桥的整体抗震性能;锁死销参数取值范围受场地条件影响较为明显;利用锁死销进行减震设计,对于Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类场地具有很好的适应性,但对于I类场地,常规设计的连续梁桥减震效果不明显,中等高度或高墩桥梁减震效果较好.     

应用正交法的锁死销减震效果影响因素研究

为充分利用活动墩的抗震潜能提高连续梁桥的整体抗震性能,提出了加速度激活的锁死销减震装置.为明确影响连续梁桥锁死销减震效果的影响因素,结合某七跨等高连续梁桥,对激活阈值、锁死间隙、桥墩高度、场地类型和连接刚度5个影响因素进行研究,其中每个影响因素安排了5个水平,运用正交试验设计原理,进行了相关数值模拟试验,分析了锁死销的减震效果,并通过极差分析找到了影响减震效果的主要因素和次要因素,给出了锁死销应用的分析步骤.进一步研究了主要因素激活阈值的取值范围和连接刚度对减震效果的影响规律,研究表明,墩顶加速度与桥墩自振周期密切相关,根据桥墩自振周期即可确定激活阈值取值范围;锁死销连接刚度的改变对减震效果具有一定影响,连接刚度越大,连续梁桥应用锁死销减震效果越好.     

行波效应对连续梁桥锁死销体系减震性能影响研究

连续梁桥锁死销体系的减震机理是利用墩顶加速度激活位于梁墩之间的锁死销装置,用以限制活动墩和梁体的相对位移,降低连续梁地震响应.行波效应将致使各墩墩顶加速度产生差异,继而影响各墩墩顶锁死销锁死时机,为明确行波效应对连续梁桥锁死销体系减震性能的影响,通过大质量法研究行波效应作用下连续梁桥的纵向地震响应.研究表明:行波效应会对连续梁桥锁死销体系减震效果产生一定影响,但会明显加大布设锁死销活动墩的地震响应,且对于端部活动墩的影响明显大于中部桥墩,行波效应对连续梁桥各墩的具体影响程度取决于视波速大小、各活动墩与固定墩及震源相对位置、各活动墩激活状态,忽略行波效应将会对连续梁桥锁死销体系震中结构安全可靠性分析造成不利影响.     

长联大跨连续梁桥锁死销减震布设方法研究

为明确长联大跨连续梁桥应用锁死销减震的布设方法,以某铁路主桥(62.5+5×96+62.5)m连续梁桥为工程背景,利用ANSYS建立整体有限元模型,以四种地震波为激励源,对不同锁死销布设数量连续梁桥的地震响应进行非线性时程分析,探求连续梁桥滑动墩墩顶锁死销布设数量的取值范围,进一步以不同墩高、不同跨数的连续梁桥为研究对象,对研究所得锁死销布设数量取值范围进行适用性分析,并研究了锁死销最佳布设位置.结果表明:长联大跨连续梁桥利用锁死销减震可明显改善连续梁桥抗震性能,锁死销布设数量取值范围较为宽泛.当锁死销布设数量小于墩台数量时,在固定墩两侧及紧邻端部墩台的桥墩上进行锁死销布设可取得最佳减震效果.     

抗剪栓钉对隔震桥梁地震响应的影响

目的研究抗剪栓钉对城市轨道交通隔震桥梁纵向地震响应的影响,分析考虑栓钉的摩擦摆支座组合刚度.方法以某在建城市轨道交通矮墩连续梁桥为研究对象,基于非线性时程分析方法,对比了不同工况下桥梁结构关键部位的地震响应,并分析了不同栓钉抗力对桥梁地震响应的影响.结果曲线、制动墩墩底纵向弯矩时程曲线及梁端纵向最大位移有较大影响;当栓钉剪断时,栓钉抗力对制动墩支座纵向最大位移几乎没有影响,制动墩墩顶纵向最大位移、制动墩墩底纵向最大弯矩随着栓钉抗力的增大而增大,抗剪栓钉的极限抗剪能力宜控制在竖向荷载的6%以内.结论对于城市轨道交通矮墩连续梁桥,进行摩擦摆支座减隔震设计时,要充分考虑抗剪栓钉抗力的影响.     

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.     

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.     

连续梁桥设置阻尼器参数分析

连续梁桥由于应用广泛 ,在历次地震中震害均有发生 ,因而对于其抗震性能的研究倍受重视 .对于提高连续梁桥抗震性能的措施 ,国内外学者也提出了很多种 ,利用阻尼器提高结构抗震性能就是其中的一种 .通过在一 10m墩高的 7跨 5 0m连续梁桥上设置阻尼器 ,并对阻尼器作参数分析 ,结果表明 ,在设置一个固定墩 (4号墩 ) ,其他各墩墩顶均设置滑动支座和阻尼器 ,阻尼器能够明显降低结构的地震反应 .     

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.     

多跨连续梁桥横桥向抗震的概念设计

连续梁桥是具有较好抗震性能的桥型之一.针对某桥梁工程进行抗震分析,利用连续梁桥等效模型的简化分析,并结合反应谱理论探讨桥墩刚度的分布对横桥向抗震性能的影响.提出对于坚实的地基,应采取在独柱墩上设置纵向竖缝的方案调整刚度分布;而针对软土地基则应采取改变制动墩或伸缩缝的位置,并在关键点将独柱墩分解为双柱墩的方案,以改善受力.2种方案的目的都是要尽量减小转动位移,从而提高横桥向抗震性能.并利用SAP2000进行了横桥向反应谱分析与验证.研究结果可应用于地震区连续梁桥的概念设计中.     

连续梁桥的减隔震设计

在对桥梁减隔震原理进行分析的基础上,依据连续梁桥在地震作用时受力的特点,对连续桥梁的固定支座进行了减隔震设计,将原来的固定支座改为相对固定.对该桥在地震荷载作用下的抗震性能分析表明,采取减隔震措施后,固定墩的受力情况得到明显改善,主梁的纵向位移以及梁、墩的相对位移虽有所增大,但即使在8°的地震荷载作用下,位移幅度仍在支座允许的位移范围内.     

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。     

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.     

梁墩刚度分布对连续梁桥横桥向规则性的影响

以4跨连续梁桥为例,研究了梁、墩横向刚度比,桥墩横向刚度分布情况与连续梁桥横桥向规则性的关系.利用推倒分析方法,将全桥结构简化为单自由度体系,比较在不同地震动输入下,分别由全桥模型和等效单自由度体系计算所得最大位移响应的差异,并以此来判断连续梁桥横桥向规则性的好坏.研究表明:梁、墩横向刚度比对连续梁桥横桥向规则性起控制作用,梁、墩横向刚度比越大,梁桥规则性越好;而桥墩刚度分布情况只有在梁、墩横向刚度比较小时,对规则性影响较大.最后,在大量分析基础上,将梁、墩横向刚度比作为规则连续梁桥划分指标,建议了量化的规则连续梁桥划分标准.     

门式墩上高速铁路连续梁桥梁轨相互作用

采用非线性弹簧模拟梁轨接触,并用相关文献的试验数据对该模型进行了验证,在此基础上建立了考虑门式墩和桩基的高速铁路连续梁桥梁轨共同作用模型.以合福线上采用钢混组合门式墩结构的某连续梁桥为算例,比较了钢轨纵向力对不同下部结构的影响,探讨了纵向阻力模型、活载模式、梁柱节点刚度等因素对钢轨纵向力的影响.研究表明：门式墩梁柱节点刚度对轨道受力影响较小;采用门式墩支撑的连续梁桥的钢轨制动力将增大约22%,但其墩顶受力优于普通桥墩;当在风速较大的地区修建门式墩时,应考虑风荷载对钢轨纵向力的影响.     

长联大跨复杂桥梁抗震设计及其方案优化

长联大跨连续梁桥因其跨越能力大、伸缩缝少等优点,应用较为广泛,且跨径联长有不断增大的趋势。该类桥梁在地震作用下的地震响应较为复杂,并且温度变形较大,受减隔震方案的支座选取及约束体系影响较大,在抗震设计时应予以考虑。本文以某长联大跨复杂连续梁桥为研究对象,建立有限元模型,对其抗震性能进行分析。结果表明:采用常规的设计方案不满足抗震要求,需进行减隔震设计。分别设计了单墩固定和双墩固定两种形式的墩梁连接方式,并从温度作用下产生的附加内力、伸缩缝位移、支座和墩柱的地震响应、减震率等方面进行了系统的对比分析,提出最优减隔震方案。分析表明:双墩固定方案的地震响应相对于单墩固定方案稍小,减隔震效率相对较高,且伸缩缝位移相对较小;双面摩擦摆+黏滞阻尼器方案地震响应最小,减震效果最好,但阻尼器易漏油,维护成本高;钢支座(边墩)+高阻尼橡胶支座(中墩)方案支座剪力偏大;综合考虑温度变化影响、地震响应、减震效果以及减隔震方案的可维护性和经济性等各方面的影响,双墩固定的钢支座(中支座)+高阻尼橡胶支座(边支座)方案较优。     

新型抗震挡的减震作用

针对当前抗震挡多为刚性,在地震作用下,易与上部结构发生碰撞而产生脆性破坏这一情况,提出一种具有耗能减震作用的柔性抗震挡,并建立了碰撞模型,探讨了碰撞力与碰撞刚度和阻尼比之间的关系.同时,选取一座双层三跨连续梁桥进行有限元计算研究.结果表明:随着碰撞刚度的不断增大,碰撞力也随之增大,墩梁相对位移相应减小,但通过设置合理的碰撞刚度、初始间隙等参数,新型抗震挡就可以取得良好的减隔震效果.     

预应力混凝土刚构-连续组合梁桥的减震设计

以324国道乌龙江大桥复线桥为工程背景,对刚构-连续组合梁桥进行两级设防地震水平下的地震反应分析及抗震验算.结果表明,在两级设防地震作用下,上部结构产生的纵桥向地震力主要由2号刚构墩承担;在E1地震作用下,组合梁桥满足抗震强度要求,但在E2地震作用下,组合梁桥的2号刚构墩无法满足抗震强度要求.为改善结构的整体抗震性能,对刚构-连续组合梁桥进行减震方案设计及比选.比选结果表明,仅在5号墩墩顶增设Lock-up装置,就可以较大幅度降低2号刚构墩的控制地震内力,满足预期的抗震设防目标,是一个优化的减震方案.     

预应力混凝土刚构-连续组合梁桥的减震设计

以324国道乌龙江大桥复线桥为工程背景,对刚构-连续组合梁桥进行两级设防地震水平下的地震反应分析及抗震验算.结果表明,在两级设防地震作用下,上部结构产生的纵桥向地震力主要由2号刚构墩承担;在E1地震作用下,组合梁桥满足抗震强度要求,但在E2地震作用下,组合梁桥的2号刚构墩无法满足抗震强度要求.为改善结构的整体抗震性能,对刚构-连续组合梁桥进行减震方案设计及比选.比选结果表明,仅在5号墩墩顶增设Lock-up装置,就可以较大幅度降低2号刚构墩的控制地震内力,满足预期的抗震设防目标,是一个优化的减震方案.     

带贴板销轴耳板连接参数化分析及设计方法研究

由于销轴耳板连接力学性能良好,施工安装方便,是索节点常用的连接形式．工程中为了提高无贴板销轴耳板连接的极限承载力,常在耳板两侧焊接贴板．然而现阶段针对带贴板销轴耳板连接的研究相对较少,其极限承载力计算方法尚未明确．为探究带贴板销轴耳板连接的破坏形式和极限承载力影响因素,设计了20个销轴耳板连接试件,包括4个无贴板销轴耳板连接试件和16个带贴板的销轴耳板连接试件,并进行破坏性试验．采用有限元软件ABAQUS对其力学性能和破坏形式进行数值模拟,模拟得到的破坏形式、极限承载力与试验结果基本一致,验证了有限元方法的正确性．基于有限元模型对带贴板销轴耳板连接进行参数化分析,研究销孔直径、耳板端距、耳板边距等参数对销轴耳板连接极限承载力的影响．通过理论推导和线性拟合的方法得到了带贴板销轴耳板连接孔壁承压破坏、净截面拉断破坏、端部截面剪切破坏下的极限承载力计算公式．由于贴板通过焊缝与耳板连接,在焊缝的作用下与耳板协同承受荷载,因此必须保证焊缝的强度,通过理论推导得出了环形角焊缝极限承载力的计算公式,并与有限元模拟计算结果对比,结果较为接近．本文为实际工程中验算带贴板的销轴耳板连接的极限承载力提供了理...