某变曲率摩擦摆隔震支座设计与有限元分析

介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的特点,分析了不同参数对变曲率滑动曲面的影响.将某球面摩擦摆隔震支座改进设计为变曲率滑动曲面的摩擦摆支座,并利用有限元软件ABAQUS对隔震支座进行实体单元建模.对比了不同曲率变化程度的变曲率摩擦摆支座和球面摩擦摆支座在低周反复荷载作用下的滞回性能.数值分析结果表明:变曲率摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回耗能能力,且其滞回耗能能力优于球面摩擦摆支座;当滑动曲面方程选择合适时,该支座的耗能能力可达到最佳.     

双凹摩擦摆隔震支座理论分析与数值模拟研究

介绍了双凹摩擦摆隔震支座的基本构成和隔震原理,从力学平衡原理出发对双凹摩擦摆隔震支座进行了理论分析,推导了双凹摩擦摆隔震支座的刚度,分别构造了双凹摩擦摆隔震支座在上下滑动面摩擦系数相同和不同情况下的滞回模型,并探讨了支座的回复特性,得到了其最大残余位移的计算公式.采用ABAQUS软件对双凹摩擦摆隔震支座进行了实体单元建模,数值模拟了低周反复荷载作用下的双凹摩擦摆隔震支座在上下滑动面摩擦系数相同和不同情况下的滞回特性及其回复特性.研究结果表明:①理论分析和数值模拟结果吻合较好,验证了提出的滞回模型和最大残余位移计算公式的正确性;②双凹摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能;③该支座的刚度与上下滑动面的球面半径之和成反比,其隔震周期也仅与半径有关,与上部结构质量无关;④其最大残余位移为上下两滑动面的摩擦系数和球面半径的乘积之和.     

高度可调摩擦摆隔震支座的力学性能

为了抗御强震动和基础不均匀沉降,研制出具有圆弧滑动面的新型高度可调摩擦摆隔震支座.通过滑动试验测定了可调节摩擦摆隔震支座的摩擦系数,在此基础上得到摩擦摆隔震结构的等效自振周期.理论分析证明:摩擦摆隔震支座的自振周期只和弧面半径R、摩擦系数μ、摩擦摆水平位移Dd有关,与结构质量等参数无关,具有良好的稳定性.高度可调摩擦摆隔震支座能够抗御强震动和基础不均匀沉降,并具有良好的自限、自复位功能和振动稳定性,无需附设阻尼向心机构,且在上部结构中不必考虑复杂的抗震措施.高度可调摩擦摆隔震支座结构简单,应用方便,宜在工程中推广应用.     

高速铁路桥梁减隔震装置研究进展

我国已建及在建的高速铁路中,桥梁总长占线路总长度的70%～80%,这些高速铁路桥梁不可避免地穿过地震区域,因此桥梁的抗震是亟待解决的问题.高速铁路桥梁具有刚度大、周期小、基频高等显著特征,理论上更适合采用减、隔震技术.本文介绍了桥梁减隔震装置的工作机理,重点介绍了铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座、摩擦摆支座、液体粘滞阻尼器及金属阻尼器等减震支座在高速铁路桥梁中的应用进展,为高速铁路减隔震装置的进一步研究提供参考.     

双滑动面摩擦摆隔震支座的隔震效果

以 Lagrange 方程和龙格-库塔方法为基本方法,采用 MATLAB 编制求解程序,计算了在一个7层结构中设置双滑动面摩擦摆隔震系统的地震动力反应,并与未设置隔震系统的数值比较分析了双滑动面摩擦摆隔震系统的性能,分析与计算结果表明：结构基础设置双滑动面摩擦摆支座具有明显的隔震效果,当μ=0.01、r =3.5时隔震效果已达70%左右。     

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.     

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.     

地下爆炸波冲击下隔震连续梁桥动力响应分析

针对地下隧道内意外爆炸所引起的地下爆炸波的冲击作用，对带有摩擦摆支座的隔震连续梁桥进行动力响应分析，同时考虑土与桥墩基础以及桥台之间的动力相互作用．在土-结构动力相互作用分析中，采用有限元、无穷元和梁元等多种数值模型相耦合的方法建立了由地下隧道及其周围包含河道的有限土区、远场半无限土区以及跨越河道的摩擦摆支座连续梁桥等3部分构成的整体计算模型；在摩擦摆支座隔震分析中，提出了连续摩擦力模型以取代库仑摩擦力模型，从而避免跟踪啮合滑移的过渡边界并可减小计算误差．通过数值仿真以及与Lysmer透射边界法和修正阻尼透射边界法的计算结果进行对比分析，验证了所建立的耦合方法的有效性；通过与板式橡胶支座和刚性球铰支座的隔震效果进行对比分析，揭示了摩擦摆支座连续梁桥的顺桥向隔震效果以及不同参数对隔震效果的影响．分析结果为城市地下隧道及桥梁的抗爆设计的理论研究和工程实践提供了重要的参考依据．     

探讨采用摩擦摆支座的隔震结构设计

隔震建筑与普通建筑物相比具有不同的特点,因此,在建筑设计及日常维护中需要从隔震支座选取、设计方法、竣工检查事项、定期检查、应急检查等方面入手加强管理.首先,应根据建筑物高宽比、平面规则性等特点对隔震支座加以选取,通过对摩擦摆隔震支座与铅芯橡胶支座性能对比,摩擦摆隔震支座具有更加良好的稳定性和可靠性,因此在隔震建筑中推荐使用摩擦摆隔震支座;其次,通过对现有隔震设计方法的描述,针对设置摩擦摆隔震支座的隔震建筑,一般应采用隔震建筑的直接设计法,并以一个六层框架结构办公楼为例进行了仿真分析;最后,提出竣工验收及日常维护注意事项,以保证隔震建筑在地震来临时能够正常运行.     

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.     

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.     

变系数摩擦摆系统的隔震研究

基于摩擦摆隔震结构的振动微分方程 ,将摩擦摆系统的滑动摩擦系数作为速度的函数 ,通过数值模拟研究了摩擦摆系统参数对结构最大地震响应的影响。结果表明 ,摩擦摆具有良好的隔震性能。     

基于响应面法的高铁隔震桥梁地震风险分析

考虑高铁桥梁结构自身和地震动的不确定性,采用SAP2000分别建立隔震与非隔震高铁桥梁模型,运用中心复合设计法建立试验样本,对桥梁结构模型进行非线性动力时程分析,分别建立以墩柱位移延性系数和支座剪切位移为输出的响应面函数。基于拉丁超立方抽样,获得隔震与非隔震桥梁构件的易损性曲线;基于结构易损性和地震所造成的损失分析,得出桥梁结构在其全寿命期内的总费用。研究结果表明：通过中心复合设计法得到响应面函数的方法,可以大幅提高高铁隔震桥梁易损性分析的计算效率;隔震墩柱发生各级破坏的超越概率均明显低于非隔震墩柱,说明摩擦摆隔震支座通过延长结构周期和摩擦耗能对高铁桥梁墩柱起到了很好的保护作用;隔震桥梁全寿命期内地震经济损失、检修费用及全寿命总费用等均低于非隔震结构,说明隔震桥梁在全寿命周期内的经济性好。     

采用摩擦摆隔震支座的某营房地震响应分析

采用摩擦摆隔震支座对某部队营房的六层钢筋混凝土框架结构进行基础隔震设计。通过理论推导得到摩擦摆支座的初始刚度和等效刚度,利用有限元软件ETABS对结构进行动力时程分析。分析结果表明:在设防地震作用下,结构的层间位移角、层间剪力响应比抗震结构减小十分明显;在罕遇地震作用下,支座水平位移未超出限值,表明摩擦摆支座隔震效果显著。     

摩擦摆支座对高速列车-简支梁桥耦合系统的减隔震分析

为研究摩擦摆支座(FPB)对地震下高速列车-简支梁桥耦合系统的减隔震作用,基于ANSYS和SIMPACK平台,建立了高速列车-多跨简支梁桥耦合系统的三维有限元模型.模型中采用104~#力元模拟FPB,将轨道不平顺和地震力作为耦合系统的激励,开展了FPB对地震荷载下车-简支梁桥耦合系统的减隔震研究.结果表明,在El Centro地震波作用下,车-桥系统的动力响应随着车速、地震强度、墩高度的增大而增大.地震强度小于0.12g时,FPB能减小车-桥系统除墩顶横向加速度以外的其他动力响应,车速越大、墩身越高, FPB的减振效果越显著;地震强度大于0.12g时,FPB会增大车桥系统的动力响应.建议在高速铁路简支梁桥减隔震设计中,墩高不宜超过16 m,摩擦摆支座的参数应根据具体桥梁进行选择.     

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．     

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.     

磁式滑移隔震体系及其在基础隔震中的应用

研究了一类基于电涡流自适应耗能机制和可变限位模式的磁式滑移隔震体系,并考虑不同的界面摩擦特性,研制了以聚四氟乙烯板(PTFE)-铝板为滑动界面的内磁式滑移隔震支座(IMB)和以高压机油-铝板为滑动界面的液磁式滑移隔震支座(HMB).通过开展隔震支座磁电耦合有限元模拟、理论推导和拟静力试验,深入研究了磁式滑移支座力-位移...     

不同支座对异形斜交梁桥减隔震性能的影响研究

随着城市桥梁发展,城市立交匝道上异形梁斜交梁桥大量增加,对于高烈度地区异形斜交连续梁桥减隔震的问题,以甘肃(天水)国际陆港城陆港大道上异形斜交梁桥为研究对象,采用非线性时程分析方法,研究异形斜交梁桥采用普通橡胶支座、超高阻尼SHDR支座和摩擦摆FPQZ支座的地震反应.结果表明:异性斜交桥梁结构采用FPQZ支座,结构前三...