基于系统地震易损性的桥梁隔震支座优化设计

隔震支座对桥梁抗震有重要意义,优化支座的参数可有效提升隔震效率。以一座三跨连续梁桥为例,建立了考虑桩-土-结构相互作用的有限元模型。将铅芯橡胶支座的特征强度及初始刚度视为优化变量,以最小化桥梁结构的系统地震易损性为目标。通过动力时程分析,得到支座参数对桥梁系统地震易损性的影响规律,确定支座参数的合理区间。高斯过程模型用来取代耗时的动力时程分析,降低隔震支座优化设计的计算成本。分析结果表明:铅芯橡胶支座的特征强度和初始刚度对桥梁系统地震易损性有明显影响;支座优化设计有效降低了桥梁系统地震易损性,大幅减小支座的剪切应变,提高了支座的隔震效率。     

基于热老化作用的橡胶隔震支座力学性能时变规律研究

在对近海桥梁橡胶隔震支座和橡胶材料进行老化试验的基础上,分析橡胶材料参数随老化作用的时变规律,进而采用ABAQUS有限元软件对橡胶隔震支座的力学性能进行了模拟分析,得到了橡胶隔震支座力学性能时变规律。结果表明:老化试验前和老化试验20 d(折合时间环境40年)后的试验结果和有限元分析水平刚度误差分别为5.29%(未考虑温度修正)、10.96%(未考虑温度修正);老化试验前和老化20天后竖向刚度误差分别为3.01%、-7.88%,上述误差值均在可接受范围内,因此,由橡胶材料参数随老化作用的时变规律通过有限元分析得出的橡胶支座力学性能时变规律结果较可靠,本文的研究内容可为橡胶隔震支座老化性能的研究及桥梁结构全寿命抗震性能分析提供理论依据。     

基于不同参数的基础隔震结构非线性概率密度演化

为了研究不同设计参数条件下基础隔震结构非线性响应的概率密度演化特征,采用两质点模型来模拟基础隔震结构,隔震层与上部结构分别采用Bouc-Wen模型与刚度退化的Bouc-Wen模型来描述其非线性特征,运用概率密度演化理论,进行隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化分析。采用基于物理的随机地震动模型生成人工地震动,提出基础隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化分析的基本步骤。通过改变基础隔震结构的设计参数,同时考虑激励的随机性,研究基础隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化规律。结果表明,基础隔震结构的阻尼比、周期比和屈重比取合理范围,能使隔震结构上部和下部的位移可控。     

基于性能的RC桥梁地震易损性分析

桥梁的地震易损性分析大多数基于桥梁的破坏状态,基于结构性能的易损性分析直接给出结构对应于不同功能等级的失效概率,因此基于性能的易损性分析更具有实用价值。迄今为止,在桥梁领域尚没有基于结构性能的易损性分析,其主要困难在于定义与结构性能水准相适应的量化性能指标。基于结构极限状态定义了钢筋混凝土桥梁的4个性能水准,以目标墩顶漂移率为量化性能指标,提出基于性能的钢筋混凝土桥梁的地震易损性分析方法。由于桥墩是桥梁结构中极易受到破坏且不易更换的构件,因此常通过研究桥墩的易损性来研究桥梁结构的易损性。在地震作用下,隔震装置将会影响桥墩的易损性,但是目前缺少相关研究。以4跨连续钢筋混凝土桥梁为例,采用Open Sees分别建立非隔震桥梁和隔震桥梁的有限元模型,考虑地震动随机性,对两种桥梁进行了基于IDA(增量动力分析方法)的非线性动力时程分析。最后用文中提出的方法分别对非隔震桥梁和隔震桥梁的中墩进行基于性能的地震易损性分析,并形成易损性曲线。对比非隔震桥梁和隔震桥梁中墩的易损性曲线,分析隔震支座对桥墩易损性的影响。     

强震下港珠澳连续梁隔震桥抗震性能研究

以实际港珠澳大跨度连续梁隔震桥为研究对象,采用纤维塑性铰单元模拟钢筋混凝土桥墩的非线性状态,建立其三维全桥有限元模型,对隔震及非隔震桥梁进行时程分析,采用桥墩曲率延性比和支座极限容许位移作为桥梁损伤破坏指标,定量评价隔震及非隔震桥梁在罕遇和极罕遇地震作用下的抗震性能,探讨隔震桥梁和非隔震桥梁的破坏模式;并研究材料非线性对桥梁结构地震响应的影响。研究结果表明：是否考虑材料非线性,对非隔震桥梁结构地震响应影响较大,对隔震桥梁影响较小;强震下隔震桥梁抗震性能明显高于非隔震桥梁,且破坏模式也不同于非隔震桥梁;隔震桥梁很好地保护桥墩构件,桥墩未发生任何损伤,而非隔震桥梁其桥墩在极罕遇地震作用时进入了严重破坏状态,且桥墩构件先于盆式支座发生损伤破坏。     

隔震桥梁承受近断层地震之反应分析

台湾集集大地震造成台湾中部地区许多桥梁之倒塌及损坏.本文之主要目的为探讨对一隔震桥梁当其承受由集集大地震记录到的近断层记录时桥梁所具有的动态反应,及比较桥梁在有隔震及无隔震下行为之差异.本文于此选用一三跨连续主梁,混凝土桥柱之高速公路桥梁为分析之范例.桥梁之支承分别采用铰接型式及采用铅心橡胶支承之隔震支承垫两种形式进行分析模拟,并藉此比较隔震桥梁与无隔震桥梁之动态反应的差异性.输入地震记录采用集集地震记录到的近断层地震记录,分析案例包含采用三维动力分析方法去分析桥梁承受实测地震时之动态反应及针对影响隔震桥梁结构隔震效果之参数进行探讨.     

单轴平扭耦联基础隔震结构动力简化分析

为了建立单轴平扭耦联基础隔震结构的动力简化分析方法,探讨了影响结构扭转反应的参数取值规律,首先基于层单元模型,通过假定上部结构楼层回转半径、偏心距、弹力半径相等,推导了单轴平扭耦联基础隔震结构线性化的动力计算方程;其次,运用该简化分析方程,通过一算例进行了动力响应的参数分析。结果表明:调整隔震层刚心使其与上部结构质心位置接近,可显著降低偏心隔震结构扭转反应;增大隔震层刚度半径及阻尼半径可有效减少或抑制结构扭转反应;所建简化分析方程能有效模拟偏心隔震结构动力响应。     

摩擦隔震结构中不同摩擦力模型在地震作用下结构响应分析

本文选用两种摩擦力模型来分析隔震结构的地震响应，运用newmark方法推导了隔震结构采用库仑摩擦力模型在地震作用下结构响应的计算公式。并编程计算了实例，进行了综合分析，得出质量比、摩擦系数对隔震效果的影响；并给出在其他结构参数相对稳定的条件下，滑移面摩擦系数的取值范围。     

基于隔震技术的桥梁结构抗采动变形抗地震保护

为了提高采动区桥梁在竖向开采沉陷变形作用下的抗变形隔震能力,提出抗开采沉陷变形隔震保护控制的思想,首先分析了桥梁抗开采沉陷变形隔震保护控制的原理,提出一种新型的抗开采沉陷变形隔震保护控制装置,并分析了其抗采动变形抗地震的保护原理,其次利用数值分析软件建立一座三跨连续板桥有限元模型,对比分析了在开采沉陷变形和地震耦合作用下该装置的竖向抗变形隔震效果,并量化分析了开采沉陷和地震对桥梁结构损害程度,提出的抗变形隔震双重保护装置可以有效地抵御煤矿采动对桥梁的损害,减小桥梁结构的地震动力响应。抗变形隔震双重保护装置有效改善了采动区桥梁结构的抗震性能和抗开采沉陷变形性能,为我国矿区桥梁工程的安全建设和运营提供了科学的理论方法和依据。     

滑动摩擦隔震桥梁振动台试验研究

滑动摩擦隔震支座具有良好的耗能能力、较大水平位移能力和较好的耐久性能,为桥梁减隔震设计提供了一种新方法。本文针对分别安装有单球面摩擦摆支座、双凹面摩擦摆支座、多球面滑动摩擦支座的3种隔震桥梁模型开展了振动台试验研究。通过观察和量测模型桥梁位移、加速度等反应,得出采用3种滑动摩擦支座的隔震桥梁反应特性和隔震效果。由此可知,滑动摩擦隔震支座能有效减小地震对桥梁上部结构的影响,滑动摩擦隔震支座的自振周期与桥梁上部结构无关,只与支座摩擦系数和等效曲率半径相关。     

减隔震技术在连续梁桥中的应用

介绍了桥梁减隔震技术的基本原理,系统地归纳了目前常用的减隔震装置的隔震机理和力学模型。以外砂河大桥为实际工程背景,进行了采用减隔震技术的桥梁的有限元分析,介绍了下部结构的强度验算方法,研究了高阻尼橡胶支座和粘滞阻尼器对该桥引桥减隔震的效果。隔震装置采用非线性弹簧单元模拟,利用非线性动力时程分析,在该桥采用了高阻尼橡胶支座后研究其地震响应,然后与引入阻尼器后结构的地震响应进行了比较。分析表明:把桥梁结构和隔震装置作为整体结构考虑时,可达到很好的减隔震效果,使内力分配合理,并且减小结构的相对位移。     

竖向地震动对滑动摩擦隔震桥梁结构地震反应的影响

利用接触摩擦单元建立了滑动摩擦隔震桥梁支座在竖向地震动作用下的有限元模型,通过算例讨论了竖向地震动对不同支座摩擦系数和不同刚度(墩径)滑动摩擦隔震桥梁地震反应的影响,初步探讨了竖向地震动的激励方向对分析结果的影响,分析结果表明,竖向地震动对滑动摩擦隔震桥梁结构的地震反应有较大的影响,在竖向地震动较为明显地区的滑动摩擦隔震桥梁结构设计时,应予以考虑。     

基于位移的隔震桥梁非迭代设计方法研究

基于双线性系统的最大位移与弹性系统的最大位移关系,提出了一种适于隔震桥梁设计的非迭代计算方法．对一座5跨连续隔震桥梁用3个不同参数的模型进行了计算,并与等效线性化计算结果及时程分析结果进行了比较,结果表明,该方法偏于安全,能有效地计算出隔震桥梁位移反应的最大值,且应用简便,易于被设计工程师接受。     

桥梁隔震体系振动台试验研究(Ⅰ)──试验意义与模型设计

本文归纳了桥梁结构采用隔震技术时存在的主要问题，指出了模型桥梁进行模拟地震振动台试验研究的意义，简要介绍了模型试验设计情况及三种隔震体系模型桥梁动力特性测试结果。     

SMA自复位隔震桥梁基于位移的抗震设计方法

本文针对隔震桥梁结构的抗震设计方法展开研究。首先对隔震桥梁结构进行模型简化,得到可用于设计的精简模型,并通过合理的构造设计,得到可实用的SMA隔震层;经过推导得到简化模型的等效延性和刚度;在非线性反应谱的基础上,建立直接基于位移的抗震设计方法;最后通过数值模拟分析对设计方法进行验证,结果显示在设计地震作用下,桥梁的地震反应与预期的设计指标相差很小,说明该位移设计方法具有较好的可靠性。     

基于振动台试验的RC框架模型修正及模拟损伤识别

利用有限元模型修正技术综合利用理论建模和实验建模的优点,可以得到更加符合结构实际的基准模型,为结构动力分析、损伤诊断及健康监测提供更可靠的依据。基于一12层钢筋混凝土框架模型振动台试验测点加速度记录,采用特征系统实现算法对该模型结构进行模态参数识别,识别结果与有限元分析结果之间存在明显的差异。采用基于灵敏度分析的参数型有限元模型修正技术,选择识别精度较高的实测模态频率为修正基准,以构件的弹性模量和密度为修正参数,对该框架的初始有限元模型进行了修正,得到基准有限元模型。进一步以基准有限元模型为标准,以构件弹性模量的降低模拟结构的损伤,对两种假设工况下的损伤结构进行修正,得到构件弹性模量的变化值并与假设的降低值对比,验证了有限元模型修正技术在结构损伤识别中应用的可行性。     

结构特征及场地类别对复合隔震结构地震反应的影响

对并联复合隔震结构的地震反应性能进行了分析。通过有限元软件模拟并联复合隔震结构试验确定了软件分析所需的一些参数,利用这些参数建立了并联复合隔震结构工程模型,并对其进行了时程分析。结果表明,复合隔震结构的基底剪力和位移在不同结构特征、不同场地类别和不同地震烈度下反应不敏感,说明其在设计与应用时非常有利。     

桥梁隔震体系振动试验研究（Ⅰ）—试验意义与模型设计

本文归纳了桥梁结构采用隔震技术时存在的主要问题，指出了模型桥梁进行模拟地震振动台试验研究的意义，简要介绍了模型试验设计情况及三种隔震体系模型桥梁动力特性测试结果。     

多球面滑动摩擦隔震支座的设计原理和理论模型

介绍一种用于桥梁抗震的多球面滑动摩擦隔震支座,分析这种支座的设计原理,阐明其构造特点,分析了其工作机理和滑动隔震过程,并由此建立了该隔震支座的力—位移关系恢复力模型。理论分析表明,该支座除具备完善的减隔震支座所要求的功能之外,还构造简单、隔震机理清楚、数学物理模型明确,能够满足实际应用中简单性的要求。此外,该支座在不同强度的外部激励下,可以表现出不同的阻尼和刚度。并且具备单独优化性能,即该支座可以基于多性能目标或多水准地震,对于给定的桥梁隔震系统的各个参数分别进行优化。这两种特性使得该支座适合多水准地震动作用下,基于性能的隔震桥梁抗震设计。     

隔震曲线梁桥不同等级地震的振动特性模拟分析

曲线桥梁抗震特性模拟分析对于曲线桥梁隔震、减震有着重要意义。基于隔震曲线桥梁设计过程中的特点,通过非线性水平弹簧单元对铅芯橡胶支座双向非线性的能力进行模拟,根据SAP2000科学选择强震观测地震波,并考量曲线桥梁本身存在的特性对桥梁振动特性产生的影响,针对隔震曲线桥梁在不同等级地震下振动特征进行模拟分析,其中,通过隔震曲线桥梁铅芯橡胶支座模型的构建和梁桥不同等级地震计算模型、输入地震波与传感器量测等步骤得到的模拟结果为:不同地震波与加速度峰值输入过程中,地震动较小下的支座水平刚度比较大,且结构相对稳定;地震幅值增大时,桥梁支座水平刚度减小,且支座的恢复力位移滞回变化曲线面积比较大,能够更多地将地震输入能量消散掉,减小能量不断向曲线桥梁上方传递的速度,可有效减轻地震反应,起到隔震的效果。