近场地震作用下支座布置对连续梁桥的抗震性能影响分析

针对我国中小跨径混凝土连续梁桥的4种传统支座布置以及目前常用的5种新型支座布置形式,以一典型四跨连续梁桥为例,分别建立有限元模型并输入7组近场实测地震动,然后进行非线性动力分析。研究了在近场强震作用下不同的支座布置形式对主梁位移、支座和桥墩变形的影响,探讨了各类传统支座布置形式存在的问题,以及新型支座布置形式在改善桥梁抗震性能方面的优势。分析结果表明,近场强震作用下传统支座布置形式难以同时保证梁体位移和桥墩受力的合理性,尽管直接搁置的板式橡胶支座能大大减小桥墩受力,但在近场脉冲激励下会导致主梁产生不可恢复的滑移;采用铅芯橡胶支座的新型支座布置形式能有效协调梁体位移和桥墩受力,减小桥梁整体的破坏概率。     

高速铁路大跨长联连续梁桥减隔震方案优化研究

结合某高烈度区高速铁路大跨长联连续梁桥的特点,通过全桥引入粘滞阻尼器、Lock-up和双曲面减隔震支座3种减隔震方案,建立全桥有限元模型,从分散抗震角度出发,采用非线性时程分析法研究3种方案的减隔震效果,总结3种方案的利弊,并基于3种方案提出粘滞阻尼器+Lock-up联合使用的优化方案。结果表明:对于桥墩高矮相差较为明显的高速铁路大跨长联连续梁桥,全桥布置粘滞阻尼器减震效果较差,全桥布置Lock-up方案对较矮墩十分不利,双曲面减隔震支座减震时会产生较大的墩梁相对位移,而粘滞阻尼器+Lock-up装置联合使用的优化方案在实现高效减震的同时很好地控制墩梁相对位移。     

非规则连续梁桥减隔震支座的合理布置

非规则连续梁桥墩高差异较大,地震反应复杂,传统的单固定墩抗震支座布置会使各墩之间地震力分配不合理。基于某两联三跨连续梁桥,探讨了水平地震力在非规则连续梁桥高矮墩之间的分配问题。采用非线性时程分析方法,分析了多种参数下的高阻尼橡胶支座与四氟滑板支座及板式橡胶支座与四氟滑板支座组合下各墩地震力的分配规律,并与传统单固定墩的地震力分配进行了比较。结果表明:高阻尼橡胶支座与滑板支座组合可使水平地震力在非规则连续梁桥的各墩之间得到合理分配。非规则连续梁桥可通过减隔震支座的合理布置获得较好抗震性能。     

某城市天桥减隔震设计研究

通过对某城市天桥进行非线性动力分析,计算结果表明固定墩墩底弯矩远大于自由墩墩底弯矩,且固定墩墩底弯矩已经超越桥墩结构抗力。针对这一问题,为了使桥墩均匀地承受地震作用,提高结构抗震性能,文章采取了将固定墩的固定支座改为减隔震支座的设计方案,并对不同减隔震支座的屈服力和屈服前刚度进行了计算,分析了各工况下的地震响应,最后建议了选用支座的型号。     

隔震与非隔震支座对混凝土箱梁桥地震易损性的影响

为评估隔震和非隔震支座对桥梁地震易损性的影响,以一座3跨连续混凝土箱梁桥为分析对象,首先建立采用铅芯橡胶隔震支座与非隔震型盆式橡胶支座下桥梁的数值模型,求得不同程度地震作用下墩顶与支座的最大位移响应;再定义转角延性比损伤指标,结合支座剪应变,分析桥墩和支座的地震易损性情况;最后通过宽界限法建立全桥地震易损性曲线。研究结果表明,支座是较容易发生损坏的构件,而桥梁系统比桥墩或支座更易发生破坏,同时铅芯橡胶支座的破坏概率明显低于非隔震型盆式支座,可见采用隔震支座能有效减小桥墩墩顶在地震作用下的最大位移,此时桥墩地震易损性优于采用非隔震支座的情况。     

某城市天桥减隔震设计研究

本文通过对某城市天桥进行非线性动力分析,计算结果表明固定墩墩底弯矩远大于自由墩墩底弯矩,且固定墩墩底弯矩已经超越桥墩结构抗力。针对这一问题,为了使桥墩均匀地承受地震作用,提高结构抗震性能,本文采取了将固定墩的固定支座改为减隔震支座的设计方案,并对不同减隔震支座的屈服力和屈服前刚度进行了计算,分析了各工况下的地震响应,最后建议了选用支座的型号。     

某城市天桥减隔震设计研究

本文通过对某城市天桥进行非线性动力分析,计算结果表明固定墩墩底弯矩远大于自由墩墩底弯矩,且固定墩墩底弯矩已经超越桥墩结构抗力。针对这一问题,为了使桥墩均匀地承受地震作用,提高结构抗震性能,本文采取了将固定墩的固定支座改为减隔震支座的设计方案,并对不同减隔震支座的屈服力和屈服前刚度进行了计算,分析了各工况下的地震响应,最后建议了选用支座的型号。     

不同支座布置下组合基础隔震结构能量反应分析

通过对5种不同支座布置方案的组合基础隔震结构施加不同场地条件下的双向水平地震波,研究了场地类别和地震波加速度峰值及支座布置方式对结构总输入能量的影响,并进行了耗能分析。结果表明,随着地震波峰值的增大,结构总输入能量增大;相同地震峰值条件下,场地土越软,总的输入能量越大;组合隔震结构应用于软土场地时隔震层滞回耗能比更大,隔震效果更好;组合隔震结构两种支座中选择分散布置方案时,隔震层耗能比更大,隔震效果优于支座集中布置方案。     

预应力筋布置对节段拼装桥墩抗震性能的影响

预制节段拼装桥墩具有施工工期短、对交通影响小、质量易保证等优点,但其在抗震性能方面存在不足。为获得具有较强抗震能力的节段拼装桥墩的预应力筋布置方式,分析了四种预应力筋布置方案,基于ABAQUS建立实体有限元模型,将拟静力分析结果与既有试验结果进行对比,验证分析模型的准确性,然后分析预应力筋的布置方式对节段拼装桥墩耗能能力和残余位移等抗震性能的影响。研究结果表明中心布置预应力筋的桥墩耗能能力较好,但同时残余位移也较大;分散布置预应力筋的桥墩耗能能力较弱,但残余位移较小。本文研究结论可为预制节段拼装桥墩的抗震设计提供借鉴。     

曲线桥梁摩擦滑移隔振试验及隔振机理研究

针对曲线桥梁在地震中因固定支座处及桥墩底部受力过大而破坏严重的现象,提出考虑支座摩擦滑移隔震的曲线桥梁抗震设计方法,通过大型振动台模型试验,研究曲线桥梁考虑支座摩擦滑移时的隔震机理。试验结果表明:支座摩擦滑移可有效减小地震作用下曲线桥梁的桥墩加速度响应,但同时会增加桥墩与梁体间的相对位移;曲线桥梁进行隔震设计后,桥墩的应变响应明显减小,证明该设计方法可有效避免地震作用下桥墩底部产生较大的损伤;最后,探讨了考虑支座摩擦滑移时曲线桥梁的隔震机理并与震害进行了对比验证。研究成果可为曲线桥梁的减震隔设计提供新的视角。     

考虑上部结构影响的山区桥梁支座刚度设计方法研究

为了合理计算山区桥梁支座刚度,针对桥墩高度不相同的特点,考虑上部结构对桥墩顶部的转动约束作用,提出在横桥向可将墩顶视为自由约束,而在纵桥向将墩顶视为定向约束。分别按照地震作用下各墩底剪力和弯矩相等的原则,推导桥梁支座纵、横桥向的刚度设计公式,并给出各桥墩支座的设计方法。为验证方法的正确性,以墩底剪力相等的原则为例,利用OpenSees建立一座墩高不等的5跨连续梁桥模型,并依支座刚度取值不同分三种工况:工况一各桥墩支座刚度相同;工况二按墩顶自由计算各支座的纵、横桥向刚度;工况三按墩顶定向约束计算各支座的纵、横桥向刚度。分别对三种工况下的桥梁结构输入三条地震动记录进行时程分析,考察各桥墩的底部剪力。分析结果表明:工况一各桥墩纵、横桥向的底部剪力均不相同;工况二各桥墩横桥向的底部剪力相同而纵桥向的底部剪力不同;工况三各桥墩纵桥向的底部剪力相同而横桥向的底部剪力不同。上述结果表明在桥梁支座设计时,横桥向桥墩的抗推刚度应按墩顶自由计算,而纵桥向桥墩的抗推刚度应按墩顶为定向约束计算。     

活动支座摩擦力对简支梁桥地震反应的影响

本文介绍在地震作用下活动支座摩擦力简支梁桥桥墩内力和活动支座外墩,梁相对位 影响,以及水平地震系数,摩擦系数变化对固定支座水平地震荷载的影响。文中建议了考察活动以座摩擦力的简支梁桥整体分析模型。     

不同约束方式对匝道桥动力特性的影响研究

近年来,地震作用下的匝道桥表现出较高的地震易损性。为建立匝道桥的有效约束方式,以减小其地震损伤,本文基于汶川地震中连续梁桥约束方式的调研结果,建立了4种不同匝道桥支座约束方式,并以石家庄石环线某匝道桥为例,对比分析了不同约束方式下匝道桥的自振特性及地震响应。结果表明:板式橡胶支座具有一定的剪切变形能力,可降低桥墩与支座组成的体系刚度,有效分散了上部结构的地震惯性力,保护了下部结构,但应注意其引起的较大主梁位移;固定支座或墩梁固结形式会放大桥墩受力,增加下部结构的损坏,不宜设置在高度较矮、刚度较大的桥墩上;双层挡块和垫石凹槽分级限位支座具有较好的限位能力,并可耗散部分地震能量。     

桥梁结构在地震和冰荷载作用下的响应

本文采用杆系有限元方法,研究了桥墩结构在地震和冰荷载作用下的响应问题。根据桥梁的结构特点,建立其力学模型,考虑柱墩受支座的约束作用,推导了桥墩结构的动力平衡方程,分别研究桥墩结构在地震和冰荷载作用下以及在其共同作用下的响应问题,比较了考虑柱墩受支座的约束作用与不考虑柱墩受支座的约束作用2种情况下桥墩结构的响应问题,为研究桥墩结构在多荷载作用下的响应问题提供理论依据。     

设计地震下铁路简支梁桥支座水平地震力计算方法研究

为研究设计地震作用下铁路梁桥支座水平地震力按静力法计算的准确性和适用性,以一墩高为5～20 m、跨径为32 m的简支梁桥圆端形重力式桥墩为研究对象,建立单墩抗震模型,采用反应谱法分析不同场地条件下支座的水平地震力,探讨设计地震作用下桥墩截面的合理刚度取值。分析结果表明设计地震下桥墩均处于开裂状态,应以开裂截面刚度作为反应谱计算的截面刚度;静力法计算支座水平地震力会造成设计值偏大或偏小;桥墩越矮,场地条件越差,动力效应越明显,建议支座水平地震力采用动力法进行分析。     

连续梁桥隔震方案比较

连续梁桥一般采用减隔震支座组成隔震支座体系进行抗震设计,不同的支座布置方式决定着结构的抗震性能与工程造价两个工程建设中主要关注的因素。在简要介绍铅芯橡胶支座的基础上,针对所有支座均设置铅芯橡胶支座以及组合使用铅芯橡胶支座与滑板支座的隔震方案,脉冲与非脉冲的两组不同地震动下,采用两种不同墩高,对墩高一致的三跨连续梁桥建立三维有限元模型进行地震响应计算,并对抗震性能与经济性进行了分析研究。结果表明,采用普通的滑板支座与铅芯橡胶联合使用同样能够获得较好的抗震性能,能有效地减少工程造价,节约成本;并且隔震支座的布置位置、墩高以及地震动输入的脉冲特性对隔震性能与经济性影响较大,对于墩高不大以及墩高基本一致的连续梁桥,当边墩设置隔震支座而中墩采用普通支座的情况下能获得良好的抗震性能与经济效益。     

高速铁路桥梁的隔震研究

以某高速铁路桥梁为工程背景,开展了高铁桥梁的隔震研究。针对该工程现已应用的摩擦摆支座的不足,研发了适用于高铁桥梁的四铅芯橡胶隔震支座,并与我国高速铁路常用的盆式橡胶支座进行了对比分析。采用ABAQUS软件对该工程中典型五跨简支高铁梁桥建立了三维精细化有限元分析模型,分析模型中摩擦摆式支座与四铅芯橡胶隔震支座均采用双线性来模拟,盆式橡胶支座采用水平刚度较大的线弹性模型,桥墩中混凝土和钢筋采用纤维模型。对比分析了高铁桥梁当分别采用摩擦摆式支座、四铅芯橡胶隔震支座与盆式橡胶支座时的地震响应。研究结果表明:采用的四铅芯橡胶隔震支座的高铁桥梁在大震下支座没有破坏且桥墩墩顶位移、墩底弯矩、墩底曲率均得到显著降低,能确保高铁桥梁在强震下的安全性。     

地震作用下简支梁桥支座-挡块-桥墩相互作用研究

为了提高中小跨径简支梁桥的抗震能力,促进多级抗震设计思想的完善,以汶川地震中的寿江大桥为背景,构建了支座-挡块-桥墩相互作用分析模型,采用增量动力分析（IDA）方法,以挡块强度和墩高作为变化参数,研究了支座滑移、挡块限位和桥墩塑性三者之间抗震性能状态的耦合关系。研究表明:提高挡块强度可有效地控制支座的滑移,但会增大桥墩的曲率延性系数,且桥墩越矮,曲率延性系数增长越快;随着挡块强度的变化,支座滑移比的变化幅度明显大于桥墩曲率延性系数;随着墩高的增大,挡块的相对限位能力会提高;对于中小跨径简支梁桥而言,理想的抗震状态为:允许挡块破坏,使得支座出现小幅滑移,桥墩出现可修复的塑性损伤。因此,在挡块设计中,可优先考虑支座的限位效果,再综合考虑桥墩的地震响应,当桥墩为矮墩时,挡块的设计强度不可过大。     

曲线桥梁摩擦滑移隔震性能分析及试验研究

为探讨曲线桥梁的隔震性能,应用摩擦滑移隔震理论,研究了摩擦滑移隔震橡胶支座在两种典型工作状态下支座的受力、变形和位移关系,建立了摩擦滑移本构关系,推导并分析了摩擦滑移支座的计算方法和耗能机理。结合振动台试验,分析了不同场地类型地震波、不同等级加速度荷载对不同刚度桥墩的破坏规律及隔震效果的影响。研究表明,桥墩裂缝开展主要以弯曲裂缝为主,桥墩刚度对裂缝开展部位影响较大;支座以剪切破坏为主;强震作用下,主梁加速度响应与地震波类型基本无关,而与支座和主梁间的摩擦系数有关;随着荷载等级的增大,摩擦滑移隔震支座的隔震效率提高。     

基于IDA的隔震桥梁易损性分析

针对目前减隔震技术在我国桥梁领域的推广应用,建立一座隔震桥梁,基于增量动力分析(IDA)方法研究了桥梁在单条地震动下的动态响应,得到了桥墩以及支座在地震动作用下的响应曲线(IDA曲线)。以桥墩位移延性系数和支座剪应变作为损伤指标,对IDA曲线进行损伤状态区间的划分。通过IDA曲线发现隔震桥梁具有良好的抗震性态,支座比桥墩更容易损伤。最后,将支座和桥墩综合考虑计算得到桥梁结构整体易损性(DS)。