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。     

大跨曲线高墩连续刚构桥自振特性研究

以栗子坪大桥为实例,研究大跨径曲线高墩预应力混凝土连续刚构桥的自振特性。应用Midas有限元软件分别建立直线桥、曲率半径分别为1 500 m、2 000 m和2 500 m的曲线高墩预应力混凝土连续刚构桥的有限元计算模型,计算得到该桥梁结构的自振频率和振型。分析计算结果可以得出结论:曲线桥与直线桥的振型特征大致一样,随着曲率半径的减小,桥梁前几阶振型中各个方向振型的耦合程度变大;大跨径曲线高墩预应力混凝土连续刚构桥的第1阶振型为桥墩纵向振动,桥墩纵向弯曲刚度更弱;桥梁第2阶振型为主梁横向弯曲振动,且前15阶振型中有6阶是主梁和桥墩的横向振动,主梁横向抗弯刚度相对于竖向刚度较小;随着曲率半径的减小,基频逐渐减小,曲率半径较大(如1 500 m以上)时,曲率半径的变化对大曲率半径连续刚构桥周期的影响较小。计算结果对认识大跨径曲线高墩连续刚构桥的振动特点有较大参考价值。     

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.     

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.     

典型大跨连续梁桥悬臂施工全过程地震反应谱分析

考虑大跨连续梁桥悬臂施工所面临的各种因素,对3座典型大跨连续梁桥：花瓶型实体桥墩桥梁、矩形空心薄壁桥墩桥梁和双柱实体桥墩桥梁,进行施工全过程地震反应谱分析,获得悬臂施工全过程桥梁结构地震响应的变化规律及比较特性.结果表明,在整个施工过程中内力峰值较多地集中在6#梁段、8#梁段、9#梁段、边跨合拢和桥面施工阶段,位移峰值主要集中在9#梁段和桥面施工阶段.3座桥梁之间的比较表明,总体上矩形空心薄壁桥墩桥梁在整个施工过程中表现出较大的抗震刚度,双柱实体桥墩桥梁次之,花瓶型实体桥墩桥梁最小.从抗震安全和抗震经济性的角度来看,应综合考虑施工阶段的地震风险和多个施工状态来进行大跨连续梁桥悬臂施工全过程的抗震设计.     

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.     

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。     

多跨预应力连续梁桥摩擦摆隔震支座研究

以福州市闽侯县某多跨预应力连续梁桥为工程背景,建立空间动力模型,采用非线性时程分析法并自定义隔震率分析采用摩擦摆支座不同布置形式的隔震效果,研究了支座参数、桥墩高度等因素对桥梁隔震效果的影响,得出多跨预应力连续梁桥隔震设计参数的选取原则,可为同类型桥梁的隔震措施设计提供参考.     

双曲面摩擦摆支座参数对桥梁地震响应的影响

为研究粤东高烈度地区高速公路典型桥梁工程双曲面摩擦摆支座栓钉剪断后的桥梁地震响应特性,选取潮安韩江特大桥主桥为研究对象,采用有限元软件ANSYS建立全桥模型,并基于非线性时程分析法研究了固定支座参数对桥梁结构地震响应的影响.研究表明:栓钉对摩擦摆支座滞回曲线有显著的影响;摩擦摆支座摩擦系数、屈服位移对9#和15#桥墩地震响应影响较小,对固定墩地震响应影响较大,摩擦摆支座曲率半径对主桥所有桥墩地震响应均有较大的影响.建议摩擦摆支座设计时增大摩擦系数和屈服位移而适当减小曲率半径,以减小桥梁结构的地震响应.     

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.     

考虑桩土相互作用的连续刚构桥抗震性能分析

为研究大跨径连续刚构桥的静、动力特性及抗震性能,以某(65+110+65)m预应力混凝土连续刚构桥为工程背景,采用MIDAS Civil建立全桥有限元分析模型,计算不同荷载作用下主梁特征截面的剪力、弯矩和应力.结合反应谱法和时程分析法进行地震反应分析,对该桥抗震性能作出评价.结果表明:结构重力和预应力一次效应引起的内力占主要因素,主梁各截面应力均能满足规范要求;第1阶振型表现为主梁纵向漂移,桥墩纵向振动的模态,表明该桥顺桥向刚度较横桥向弱;比较成桥阶段与最长悬臂阶段桥墩关键位置处的地震作用,结构抗震性能需考虑的地震作用方向不同;地震作用下,桥墩强度和变形满足设计规范要求,结构动力特性及抗震性能良好.     

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。     

城际铁路变宽度连续箱梁桥的动力特性

研究了变宽度连续箱梁桥在成桥状态下的动力特性.以某五跨变宽度连续箱梁桥为背景,建立整桥三维空间有限元模型,对大桥的模态进行分析,并选用50年超越概率分别为3%(E1)和10%(E2)两个水准的反应谱进行成桥阶段的地震响应分析.结果表明:E1,E2概率下,变宽度连续箱梁桥制动墩上的内力较大,且顺桥向地震荷载作用对制动墩的内力影响比横桥向地震荷载作用大,竖向地震荷载作用对桥墩轴力影响较大,而对桥梁上部结构位移影响不大,变宽度连续箱梁桥地震反应随桥墩高度增加而增强.建议桥梁设计时,重点考虑固定墩及固定支座的设计,并对固定墩底部进行加固处理,抗震分析时,慎重考虑地震荷载竖向分量取值.通过地震反应谱分析,在规范要求的地震荷载作用下,变宽度连续箱梁桥整体抗震性能良好,满足抗震设计要求.     

两跨连续梁模型桥地震响应影响因素研究

以公路钢筋混凝土连续T梁桥为背景,结合振动台试验所用两跨连续梁模型桥地震响应,开展跨径、跨数、斜交角对该模型桥地震响应影响的数值研究,结果表明:在纵向地震输入时,跨径增加,支座水平剪力越大,墩梁纵向相对位移越大;跨数越多,支座和桥墩受力越大,远离固定墩侧的墩梁相对位移提高;斜交角增大,支座和桥墩受力由单向变为双向,纵向地震响应降低而横向地震响应不断增长;跨数和跨径增大时,主梁加速度响应的变化与地震动特性有关,而斜交角增大则纵向加速度不断减小.     

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．     

连续梁桥冲击系数与频率的对应关系

为明确在计算连续梁桥主梁不同荷载效应(位移、正负弯矩和剪力)的冲击系数时,采用哪一阶频率计算更加合理,以分联长度为r×30 m(跨数r=3,4,5,6)的预应力混凝土连续梁桥为研究对象,运用理论分析与有限元数值模拟相结合的手段,研究了位移冲击系数、正负弯矩冲击系数和剪力冲击系数与前3阶频率的对应关系。首先运用动力学和曲率模态理论得到了位移冲击系数、正负弯矩冲击系数和剪力冲击系数与各阶振型的关系式;接着运用梁格法分别建立r×30 m预应力混凝土连续梁桥的MIDAS Civil有限元数值模型,然后利用傅里叶级数分别对有限元分析中得到的前3阶竖弯振型进行拟合,最后将拟合得到的振型函数代入不同效应的冲击系数与各阶振型的关系式,从而分别得到前3阶竖弯模态对不同效应冲击系数的贡献百分比,并与已有研究成果进行对比,对该理论分析正确性进行了验证。研究结果表明:位移冲击系数、正弯矩冲击系数和剪力冲击系数根据第1阶竖弯频率来计算更加合理,在前3阶竖弯模态中,第1阶模态贡献了跨中最大动位移的84.4%～99.5%、跨中截面最大正动弯矩的77.2%～98.7%、支座截面最大动剪力的84.1%～99.1%;负弯矩冲击系数则根据第2阶竖弯频率来计算更加合理,在前3阶竖弯模态中,第2阶模态贡献了支座截面最大负动弯矩的70.0%～98.2%。     

非规则连续梁桥应用锁死销减震控制

为解决地震荷载作用下连续梁桥固定墩因单独承受上部结构纵向地震荷载而受损的问题,设计安装于滑动墩和梁体之间的锁死销减震装置,以便在地震突发时协同固定墩和滑动墩共同承受纵向地震荷载,提高连续梁桥整体抗震性能。鉴于非规则连续梁桥各墩抗侧移刚度差异较大,为合理利用非规则连续梁桥各滑动墩的抗震潜能,研究非规则连续梁桥利用锁死销减震的控制方式。以某七跨非规则连续梁桥为研究对象,建立有限元模型,分析非规则连续梁桥应用锁死销减震的地震响应。在此基础上,基于各桥墩抗侧移刚度相近和各墩承受最大剪力相等的原则,通过调整锁死销的连接刚度和滑动极限承载力,对非规则连续梁桥锁死销减震进行优化。研究结果表明:非规则连续梁桥利用锁死销减震可显著提高连续梁桥抗震性能,但会出现地震荷载向矮墩集中的现象。调整锁死销连接刚度和滑动极限承载力可有效调整各滑动墩所承受的地震荷载,避免矮墩集中损伤的出现,达到各墩协同受力的效果。     

支座高度和横向约束对连续梁桥抗震性能的影响研究

从桥梁抗震概念设计的角度,探讨了不同的支座高度对连续梁桥纵向抗震性能的影响,以及如何通过改变横向约束条件,来改善连续梁桥的横桥向抗震性能,这对于指导地震区连续梁桥的概念设计具有特别重要的意义。     

四主缆大跨悬索桥抗震性能分析及减震措施优化

以燕矶长江大桥为工程背景,首先,采用动力非线性时程法分析了燕矶长江大桥抗震性能,并研究了设置电涡流-摩擦组合型阻尼器和黏滞阻尼器对大跨悬索桥抗震性能的影响;然后,对附加电涡流-摩擦组合型阻尼器摩擦力、阻尼系数和阻尼指数开展了参数敏感性分析;最后,从耗能角度分析地震作用下电涡流-摩擦组合型阻尼器减震特点.结果表明：在E2地震作用下,桥塔关键截面抗弯能力均大于弯矩需求;在“纵向+竖向”地震作用下梁端纵向位移较大.设置塔梁处纵桥向阻尼器后,可有效降低主桥梁端纵向位移;增大摩擦力、阻尼系数与降低阻尼指数均可提升梁端纵向地震响应的控制效果,但参数变化对桥塔控制截面的地震响应影响较小.阻尼系数较大时,电涡流阻尼主导了电涡流-摩擦组合型阻尼器耗能,相较于黏滞阻尼器,电涡流-摩擦组合型阻尼器对梁端纵向位移控制效果更好.