铅芯橡胶支座隔震桥双向地震响应影响因素研究

考虑铅芯橡胶支座双向耦合作用更能模拟LRB隔震桥在地震波作用下的实际响应。文章以一座典型三跨连续梁桥为工程背景,通过对结构的离散建立包含铅芯橡胶支座出力的全桥有限元分析模型,采用Bouc-wen模型模拟LRB的非线性双向耦合特性,采用增量形式的Newmark方法和龙格库塔法联合求解非线性动力方程。通过比较在不同的桥梁结构几何参数和支座参数下的地震响应来研究这些参数对双向隔震桥地震响应的影响。数值结果表明,桥墩刚度和支座初始刚度、硬化比和屈服强度对LRB隔震桥响应影响很大,在进行隔震设计时,必须对以上参数进行优化设计,选择最合理的参数,使地震响应降到最低。     

铅芯橡胶支座隔震公路桥梁车桥耦合的振动响应

采用有限元软件ANSYS建立铅芯橡胶支座(LRB)隔震公路连续梁桥模型,利用Newmark时间积分法求解依据达朗贝尔原理建立的车桥耦合振动方程,并编制相应的MATLAB程序,利用该程序对LRB隔震公路连续梁桥在车辆荷载作用下的动力性能进行分析.分析结果表明:随着隔震周期的增大,桥墩处的LRB已发生屈服,严重影响车辆的行驶安全;隔震周期的改变对车体侧翻角位移影响较大,而对车体点头角位移影响甚微;增大LRB的阻尼,可有效降低支座和梁体横桥向位移;LRB阻尼的改变对车体竖向振动加速度、侧翻角加速度和点头加速度的影响均不明显;增大行车速度,会降低梁体横桥向位移;加速与减速行驶时,各验算点梁体横桥向位移峰值出现的位置有显著不同.     

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。     

时效及环境因素对隔震连续梁桥地震反应的影响

为考虑时效及环境因素对隔震支座力学特性的影响,介绍了国外学者和规范提出的支座特性修正系数、调整系数和界限分析方法,结合中国隔震橡胶支座的特点给出了力学特性修正过程.构造了12座具有不同外型特征的连续梁桥作为研究对象,分别采用3种常用的隔震支座(即铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座和超高阻尼橡胶支座),基于Open Sees地震分析计算平台建立了隔震桥梁的3维动力分析模型,通过大量的非线性动力时程分析考察了时效及环境因素对不同高度桥墩地震反应的影响程度及其在不同外型桥梁中的离散情况,还采用增量动力分析技术研究了不同地震动强度(PGA)的影响.分析结果表明:时效及环境因素对隔震桥梁地震反应的影响较大,尤其是对处于0.2~0.4g加速度峰值下隔震桥梁的较低墩的位移反应;对于采用铅芯、高阻尼和超高阻尼橡胶支座的隔震桥梁,不考虑其影响则可能低估较低墩10%、50%和100%及以上的墩顶位移需求.     

高速铁路铅芯橡胶支座桥梁隔震研究

针对铁路桥梁减隔震设计的关键技术,给出了铅芯橡胶支座的等效线性模型及主要动力参数的计算方法,建立了高速铁路车桥系统全桥模型,计算了隔震前后高速铁路桥梁的动力响应,分析了铅芯橡胶支座（LRB）的隔震效果．分析结果表明：当支座动力参数选择适当时,采用隔震装置既可有效降低墩底弯矩剪力等动力响应,又不增加梁体位移和支座变形,起到良好的隔震耗能效果．     

基础隔震技术的应用及其经济性分析

以某框架结构为例,对其采用不同隔震支座进行基础隔震设计,对采用不同的隔震支座的隔震结构和抗震结构采用大型有限元分析软件SAP2000进行地震作用下的动力时程分析,同时,还对采用铅芯叠层橡胶支座方案进行了经济性分析.分析结果表明,该框架结构在应用铅芯橡胶隔震支座时隔震设计效果明显,采用铅芯橡胶支座结构具有明显的社会效益和经济效益.     

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.     

基于IDA方法的连续梁桥地震易损性分析

连续梁桥因跨越能力强、行车舒适性好以及施工方法成熟等优点被广泛采用,因此,保障连续梁桥在地震作用下的安全性,研究连续梁桥抗震性能具有重要意义。使用Midas civil软件建立典型三跨连续梁桥模型,采用增量动力分析(incremental dynamic analysis, IDA)方法对桥梁结构进行地震易损性分析,得到桥梁结构构件地震易损性曲线,从而对桥梁结构抗震性能进行研究。研究结果表明：地震作用下,使用盆式固定支座的桥墩损伤概率始终大于使用活动支座的桥墩,盆式固定支座的破坏概率也大于活动支座;隔震桥墩损伤概率与墩高密切相关,墩高越高,墩顶位移越大,桥墩损伤概率也越大;与非隔震桥墩相比,隔震桥墩损伤概率明显降低,隔震效果明显;与非隔震活动支座相比,由于采用隔震支座后,桥梁结构刚度下降,隔震支座破坏概率反而更高;但相比于非隔震固定支座,隔震支座破坏概率改善明显,总体结果符合桥梁抗震设计思路。     

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.     

框架结构隔震技术的应用及其经济性分析

文章以某栋框架结构为例,采用大型有限元分析软件SAP2000分别对其建立传统抗震结构、普通叠层橡胶支座隔震结构和铅芯橡胶支座隔震结构模型,通过在罕遇地震作用下对结构进行动力时程分析,得出3种结构的楼层加速度、楼层剪力和层间位移反应,并进行对比分析.结果表明,该框架结构在应用铅芯橡胶隔震支座时隔震设计效果明显,采用铅芯橡胶支座结构具有明显的社会效益和经济效益.     

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。     

高烈度区新型减隔震连续梁桥的抗震性能

在满足支座耗能能力的同时,兼顾其在桥梁运营期间的变形适应能力,研发了一种新型多功能减隔震支座.以地处地震高烈度区的太白大桥为研究对象,基于实测参数分析了时域内新型支座用于该连续梁桥的减震效果,并分别与传统非隔震体系、摩擦滑移支座隔震、铅芯橡胶支座隔震等措施的减震效果进行了对比.结果表明,新型减隔震支座具有较好的综合使用效果,对桥梁在环境作用下的变形适应能力较强,并且可以满足桥梁在强震下的耗能需求,保证了桥梁的安全性.     

铅芯橡胶支座在敞开式桁架组合梁桥抗震中的应用研究

以某敞开式钢管-混凝土桁架组合梁桥为研究对象,采用大型有限元分析软件MIDAS/CIVIL建立全桥结构的有限元动力分析模型,为研究铅芯橡胶支座对桁架组合梁桥抗震性能的影响,采用时程分析的方法,对不同支座条件下桁架组合梁桥的地震响应及隔震率进行计算分析,得出结论,铅芯橡胶支座可以大幅降低敞开式桁架组合梁桥的地震响应,从而改善桥梁结构的抗震性能,因此其在地震高烈度区具有较高的工程实用价值,同时也为敞开式桁架组合梁桥的减隔震设计提供了参考。     

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.     

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.     

铅芯橡胶隔震支座火灾中温度场及其火灾后力学性能的数值模拟

为研究火灾不同的时长对铅芯橡胶隔震支座温度场和力学性能的影响,采用ABAQUS进行有限元分析,利用国内外学者所做的铅芯橡胶隔震支座足尺模型试件参数信息,开展火灾温度场数值模拟.结果表明:火灾发生时,直接受到温度荷载作用的铅芯橡胶支座表面温度增加迅速,温度由外到里依次递减;火灾发生后,铅芯橡胶支座的竖向刚度和等效水平刚度受火灾作用时长的影响较为显著,并随着火灾发生时长的增加而逐渐降低;铅芯橡胶隔震支座保护层对减缓其耐火性能的衰减发挥着重要作用.     

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.     

多层框架结构基础隔震有限元分析

以一幢8层框架结构的隔震建筑和传统抗震设计建筑的抗震效果进行分析对比,应用ABUQUS软件建立框架计算模型,分别采用普通叠层橡胶支座(RB)和铅芯橡胶支座(LRB)作为隔震装置的基础隔震2种隔震抗震方案,对其框架结构模型的底部输入E-l centro形地震波.分析结果表明,RB方案与LRB方案的抗震效果均优于传统方案,且RB方案抗震效果略好于LRB方案.     

基于负刚度原理的结构隔震效果分析

针对长周期结构隔震效果较差的问题,提出了在普通隔震层附加负刚度阻尼装置(NSD)的新型隔震系统,并讨论了NSD对隔震体系性能的影响.首先,通过推导和讨论NSD隔震体系的自振频率、阻尼比和动力放大系数,指出该隔震系统可以显著延长结构自振周期和增加结构阻尼比,较适合长周期结构隔震.然后,采用ANSYS有限元软件分析了铅芯橡胶支座(LRB)隔震体系、隔震橡胶支座(LNR)与NSD并联隔震体系的地震反应,结果表明后者的各种反应均比前者要小,对层间位移和柱底剪力降低更明显,并且LNR隔震层附加负刚度比不超过-0.30的NSD可以获得较好的隔震效果,更易实现长周期结构的隔震目标.     

基于SHDR支座的异形斜交梁桥减隔震分析

随着城市桥梁的发展,城市立交匝道上异形斜交梁大量增加,由此引起高烈度地区异形斜交连续梁桥减隔震问题日益突出.本文以甘肃(天水)国际陆港城陆港大道第一联(30+28.5)m异形斜交连续梁桥为实际工程背景,采用有限元分析软件Midas Civil—2019建立桥梁空间三维抗震模型,采用反应谱及非线性时程分析方法,对普通橡胶支座和SHDR支座的地震反应的影响分别进行分析,研究在纵向及横向地震作用下1#固定墩和2#活动墩墩顶左右支座位移及内力的变化规律.结果表明:SHDR支座对该异形斜交连续梁具有很好的减隔震作用,采用SHDR支座能增加桥梁结构前三阶振型的自振周期,避开地震动卓越周期;与普通支座相比,采用SHDR支座后,活动墩分担了较大的地震力,固定墩墩底弯矩和墩顶位移反应显著减小,使结构处于弹性受力状态,以满足抗震设防目标.