高阻尼隔震橡胶支座在桥梁设计中的分析与运用
桥梁工程设计中的隔震设计要点分析
桥梁工程设计中的隔震设计要点分析【摘要】隔震设计在桥梁工程中起着重要作用,通过植入隔震设备,可以有效减少地震对桥梁结构的破坏。
隔震设计的基本原理是利用隔震设备消耗地震能量,减少结构受力。
其主要目的是提高桥梁的抗震性能,保障人员和财产安全。
影响因素包括桥梁结构、地震威力以及建设预算。
常见方法有橡胶支座、减震层等。
隔震设计适用于高速公路桥、铁路桥等各类桥梁工程。
隔震设计的重要性在于提升桥梁的抗震性能,减少灾害损失。
未来隔震设计将成为桥梁工程设计的趋势,为建设更安全、稳固的桥梁贡献力量。
隔震设计在桥梁工程中的应用前景广阔,值得进一步深入研究和推广。
【关键词】关键词:桥梁工程设计、隔震设计、原理、目的、影响因素、方法、应用范围、重要性、应用前景1. 引言1.1 桥梁工程设计中的隔震设计要点分析桥梁工程设计中的隔震设计是一项关键的技术手段,通过对桥梁结构进行隔震设计,可以有效地减少地震对桥梁造成的破坏,提高桥梁的抗震能力和安全性。
隔震设计在桥梁工程中扮演着至关重要的角色,为桥梁结构的设计提供了新的思路和方法。
隔震设计的基本原理是利用隔震装置将桥梁结构与地基之间隔离,减少地震作用对桥梁结构的传递,从而减小结构的位移和加速度。
隔震设计的主要目的是降低地震对桥梁造成的影响,保护桥梁结构和使用者的安全。
隔震设计的影响因素包括地震烈度、桥梁结构类型、地质条件等。
隔震设计的常见方法包括隔震支座、隔震墩柱、隔震承台等,这些方法在不同的桥梁结构和地震条件下有着不同的应用。
隔震设计的应用范围涵盖了各种桥梁类型,包括高速公路桥、铁路桥、城市桥梁等。
2. 正文2.1 隔震设计的基本原理隔震设计的基本原理是通过在桥梁结构中引入一定的隔震装置,将地震产生的能量转化为其他形式,减小或消除结构的振动响应,从而降低地震对结构的破坏程度。
隔震设计的基本原理可以分为几个方面来解释:隔震设计利用隔震装置的柔度与结构的刚度差异,使地震作用下的结构产生位移差,进而减小结构的振动响应。
桥梁结构设计中减隔震技术的有效应用
Qiao liang jie gou she ji zhongjian ge zhen ji shu de you xiao ying yong 桥梁结构设计中减隔矗技术的有效应用■喻必容随着我国社会建设进程的深入以及经济水平的提升,交通行业获得了迅猛的发展,桥梁建设工程项目的数量和规模在不断增加,也使得桥梁结构设计质量得到了社会各界的广泛关注。
而减隔震技术作为桥梁结构设计的重要组成部分,对桥梁整体质量以及功能的发挥有着重要影响。
本文简单分析了减隔震技术的原理以及应用现状,并简单阐述了桥梁结构设计中减隔震装置的类型及其应用。
减隔震技术主要是利用减震以及隔震装置消减进入桥梁结构的能量,从而确保桥梁整体结构的安全性与稳固性,随着我国公路桥梁事业的不断发展,减隔震技术在桥梁结构设计中得到了广泛的认可和应用。
一、减隔震技术原理及其运用现状1.减震技术原理桥梁减震技术的原理是利用某些减震装置将已进入桥梁结构的能量进行排除和消耗,从而降低能量对桥梁结构的损害。
桥梁减震技术主要是在桥梁结构中的重要抗震部位设置阻尼以及耗能构件,改善桥梁主要抗震结构的动力性能,吸收强力震动所产生的巨大能量并为桥梁结构提供缓冲,从而减少震动对桥梁结构带来的影响和破坏,可以有效提升桥梁结构的抗震性能,确保桥梁整体结构的安全性和稳固性。
2.隔震技术原理桥梁隔震技术属于一种隔震结构体系,主要是利用某种隔震装置而形成的特殊结构设计,其目的是利用特殊隔震结构将可能影响或破坏桥梁的运动与桥梁结构分隔。
隔震结构体系通常包括上部结构、隔震装置以及下部结构,并通过隔震装置降低桥梁结构的加速度反应以及将地基处震动隔开,从而提升桥梁的整体抗震性能。
例如,由法国著名公司主导设计及建造的Rion-Antirion大桥,其底部就是利用钢管桩进行固定并铺设砂砾层作为隔震装置(图1)。
图]Rion-Antirion大桥底部结构3.目前我国桥梁减隔震技术应用现状虽然桥梁减隔震技术在国际上已得到了广泛的应用,但是我国对这一技术的运用时间较短,对于桥梁减隔震技术的研究以及应用还存在很多不足,而且也没有形成完善的技术规范,这些都对桥梁减隔震技术的实际运用和发展带来了一定的影响。
对桥梁橡胶支座设计要点的分析(全文)
对桥梁橡胶支座设计要点的分析一、前言在桥梁的建设中,桥梁的设计尤为重要,桥梁的橡胶支座的设计有效的缓解了桥梁的运力问题,提高了桥梁的使用寿命。
本文通过分析桥梁橡胶支座的构造和作用,结合相关的理论和实践经验,重点介绍了桥梁橡胶支座的设计要点,具有一定的现实理论指导意义。
二、桥梁橡胶支座作用分析桥梁支座种类以及形式较多,现阶段应用最为广泛的便是板式橡胶支座与盆式橡胶支座,橡胶支座在桥梁结构体系中的作用主要有以下几点:1.荷载传递作用利用桥梁橡胶支座可以及时的将桥梁上部结构的自身恒载以及活荷载及时的传递给桥梁下部结构,发挥连接传力的功能。
2.自由变形桥梁上部结构由于在荷载的作用下会出现水平位移或者是转角等自有变形,而利用桥梁橡胶支座可以适应这些变形,确保桥梁结构的安全可靠。
此外,桥梁橡胶支座可以使得桥梁整体能够适应桥梁结构由于环境温度、湿度等原因造成的结构胀缩变形。
3.幸免桥梁结构在恶劣环境下的结构损坏对于风力或者是地震等不可抗拒因素造成的桥梁结构平移,桥梁橡胶支座可以这些情况下的较大变形,确保桥梁结构的安全可靠。
三、橡胶支座的构造橡胶支座并非完全的橡胶,将橡胶和钢板配合适用。
橡胶支座通常采纳薄钢板(厚度为2mm、3mm、5mm等)和橡胶垫(厚度为5mm、8mm、11mm等)通过高温硫化粘结,层叠而成。
支架竖向受力时钢板由于弹性高变形小,橡胶板在受压变形时受到钢板的约束,整个支架中心在受压下呈三轴状态,具有较高的竖向承载力。
当横行作用力大时,支架则成为橡胶片的变形叠加,支座的水平变形较大。
橡胶垫对任何水平方向的运动均呈柔性约束。
当橡胶支座承受水平荷载时,其橡胶垫的相对侧移大大减小,使橡胶支座可达到很大的整体侧移而不失稳,而且保持较小的水平刚度(仅为竖向刚度的l/500—1/1500)。
四、桥梁橡胶支座的设计要点1.桥梁支座的布置支座的布置形式要结合桥梁的结构进行设计,不科学的支座布置会缩短支座的使用时限。
橡胶支座在桥梁结构中的应用和研究
橡胶支座在桥梁结构中的应用和研究第一章引言橡胶支座作为一种新型桥梁支座,在桥梁结构中得到了广泛的应用。
这种支座具有较强的承载能力、优异的缓震效果和超长的使用寿命。
在建设高速公路、大桥等重要工程中,橡胶支座扮演着非常重要的角色,它可以有效地减少交通噪音和震动,提高桥梁的安全性和可靠性。
本文将介绍橡胶支座的结构特点、应用领域、设计原理和研究进展等方面的内容。
第二章橡胶支座的结构特点橡胶支座由上下两部分组成,上部为钢板,下部为橡胶垫片。
钢板与橡胶垫片通过黏结连接固定在一起,其间通过钢板与橡胶的协同作用承担桥梁的荷载。
橡胶支座的特点主要有以下几点:(1)具有较强的承载能力。
橡胶支座不仅能够根据桥梁的荷载大小和分布形式来确定其最佳支座布置形式,还能够通过优化设计实现更加均匀的力传递。
(2)具有优异的缓震效果。
橡胶支座的减震效果主要表现在其弹性模量较小,能够有效地吸收来自桥面的震动和荷载,从而减少桥梁上的振动。
(3)具有超长的使用寿命。
由于橡胶支座采用优质的橡胶材料,其具有优异的耐磨性和防老化性能,因此使用寿命较长。
第三章橡胶支座的应用领域橡胶支座在桥梁结构中得到广泛的应用,主要应用领域包括高速公路桥梁、高架桥、铁路桥梁、城市轨道交通桥梁等。
其主要功能是承受桥梁的荷载和缓解来自桥面的震动和噪声。
在现代城市中,随着交通工具的不断发展,橡胶支座作为桥梁支座的重要基础设施,将继续得到广泛的应用和研究。
第四章橡胶支座的设计原理橡胶支座的设计需要考虑多个因素,包括荷载、温度、湿度和环境等。
其设计原理主要包括以下几个方面:(1)荷载计算。
根据桥梁荷载的分布形式和大小,确定支座的数量、类型和布置形式,并计算支座的承载能力,以保证桥梁的稳定性和安全性。
(2)温度效应。
橡胶支座的温度效应主要表现在橡胶垫片的变形和弹性模量的变化上。
通过有效控制橡胶材料的配方和强度,可以实现橡胶支座的稳定性和可靠性。
(3)湿度与环境。
橡胶支座的使用环境可能会受到水分、化学物质等的影响,必须针对不同情况采用不同的材料和设计措施,以保证橡胶支座的耐久性。
桥梁用高阻尼HNBR隔震支座的设计
摘要 :介绍了桥梁用高阻尼氢化丁腈隔震支座的原理、结构、模具、配方、工艺设计和产品性能。产品设计成叠加结构,模
具设计成三开形式,主体橡胶选用高阻尼氢化丁腈,配合剂选择吸收能量大的原材料。产品具有耐高低温、耐臭氧、耐屈挠、高
阻尼的特点。使用 10 年性能不变,设计使用寿命 70 年其性能仅下降 3%,达到国外同类产品水平。
4 配方设计
试验表明动载荷作用下,阻尼特性显著影响结构 的 响 应 程 度。 产 生 阻 尼 的 主 要 因 素 :空 气 阻 尼、 材 料 阻尼、连接部位阻尼 [2] 。橡胶是最常用的阻尼粘弹性 材料。橡胶包覆金属板后可以减弱金属弯曲震动的强 度。叠层橡胶支座是橡胶与金属板一层一层交错贴合 硫化成型的。震动能量从金属板传递到橡胶层,首先 引起橡胶内部分子的摩擦、错动。橡胶阻尼材料强大 的内摩擦、内磨损,足以将震动能量耗损、变成热能 散掉,减弱金属板的弯曲震动,同时缩短金属板受到 激励而震动的时间,起到隔震作用 [3]。
第47卷 第13期
产品与设计
周英志 等·桥梁用高阻尼 HNBR 隔震支座的设计
图 3 回转位移 析。通过对比,可以看出当单层橡胶和叠层橡胶当体 积 相 同 时, 受 力 后 叠 层 橡 胶 有 明 显 的 优 势 :可 以 支 撑 表 面 上 更 加 强 大 的 压 力、 弹 性 变 形 小、 坚 固 ;水 平 受 力后长久不变形、柔韧性高。
成 半 封 闭 结 构。 这 样 设 计 的 好 处 :一 方 面 模 具 定 位 精 准,另一方面橡胶在模具内部压力大、均匀,产品尺 寸稳定、余胶边薄节约原料。流胶槽设计在上模板与 中模板靠近产品分型面处,流胶槽设计为 R3。
模 具 粗 糙 度 设 计 :模 腔 粗 糙 度 Ra=0.4, 配 合 面 粗 糙度 Ra=0.8, 其余表面粗糙度 Ra=1.6。未注倒角设计 为 1×450。模具制作完成后表面镀铬处理,一方面防 止生锈,另一方面为了产品脱模方便、胶料流动均匀 外观缺陷少。由于模具体积比较大,为了开合方便设 计了热板与上模板、下模板的连接装置,实现自动开 合模具。这种模具的好处是半成品成型工序简单、一 次成型预压,然后稍加修理就可以直接硫化。
公路桥梁板式橡胶支座减震原理与应用分析
公路桥梁板式橡胶支座减震原理与应用分析摘要:桥梁支座是桥梁结构的重要组成部分,直接影响桥梁的使用寿命和结构安全。
其中,板式橡胶支座由于具有构造简单、性能可靠、安装更换方便、造价低等优点,被广泛应用于公路、城市桥梁建设中。
本文聚焦于桥梁支座在桥梁整体抗震性能中的重要作用,在对桥梁相关抗震设计方法及新的设计理论进行研究的基础上,结合其在设计选用、建筑施工中等问题,提出了应对策略以及日常养护方法。
关键词:板式橡胶支座;减震原理;板式支座设计;施工与日常养护。
Abstract:Bridge bearing is an important part of the bridge structure, which directly affects the service life and safety of the bridge. Because of the advantages of simple structure, reliable performance, convenient installation and replacement, and low cost, the plate type elastomeric pad bearing is widely used in highway and urban bridge construction. Focusing on the bridge supports an important role in the overall seismic performance of the bridge. Basing on the research of bridge seismic design method and theory, this essay will put forward the coping strategies and daily maintenance method to solve the common problems in the process of designing and construction.Key Words: Plate type elastomeric pad bearings; Aseismic theory; Plate type pad bearing design; Construction and daily maintenance.2004年3月17日,交通部以交科教发[2004]124号批准发布了《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T 4-2004)以及相关的设计规范文件,该文件于2004年6月1日实施。
高阻尼隔震橡胶支座在桥梁设计中的分析与运用
减隔震支座是一种 经济 、 先进 的桥梁抗震技术 . 汶川地
震后 , 桥梁工程抗震设计受 到了相关部 门的高度重 视 , 减 隔
所以, 不管采 用何种分析方 法 , 在对 HD R高阻 尼橡 胶
支座进行分析时 ,都需要取得其相关 的线性和非线性力学
震支座的运用也随即在桥梁工程界兴起 . 但部分技术人员对 减隔震支座 的分析方式不清楚 ,造成潜意识里 回避 减隔震
— —
由图 2可得 H D R支座的等价阻尼常数为
h
-
A W =
2 耵
..
b 0 + b 1 + h 2 + …+ b i
( 2 )
48 . .
I
F ( S a )
s
一
s d 一
一
一
F( S d )
图 3 隔震支座的等价刚度 与等价阻尼常数 式 中: △w— —支座吸收 的总能量 , 即图 2中滞 回 曲线
震作 用下 , 墩柱 、 连接装置 均进入非线性 , 应通 过对结构 进
行非线性反应分析来求解结构 的地震反应 , 目前最 常用的 方法是非 弹性 反应谱 ( 等效线性化分析法 ) 或非线性 时程分
析法 .
在有 限元分析程序 中 ,对 于设置 隔震 支座的非线性连 接单 元的结构 , 并非所有 的分析工况都 是非线性分析. 比如
力.
图2 D H R滑板支座滞 回曲线的等价线性化模 型 图中 : I ( 0 为屈服前刚度 , x q 为屈服位移 , 为滑动摩擦 以固定 支座为例 , 由图 1可得 , HD R支座 的等价 刚度
为 嘲:
一
一
现的是线性属性 ,所使用的刚度是线性特性值 中的有效 刚 度. 有效 刚度的输入一般 为非 线性 弹性支承 的刚度值 , 这样 既可防止在动力非线性分析 中因为输入值地过高或过低 而
高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及隔震效果分析研究
参考文献 [1] 王岩松,冷曦晨.桥梁健康监测技术研究与应用[J].吉林
交通科技,2005,1. [2] Muria Vila D., GomezR., King C. Dynamics Structural Properties
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其次,为了研究加载经历对新型高阻尼橡胶 隔震支座的力学性能的影响,对未进行过实验的 1件新试件进行逆应变加载实验。实验中竖向荷 载还是保持960kN不变,水平方向输入频率为0.5 的正弦波,其振幅按250%、175%、100%应变顺 序进行改变,每一应变往返进行6次。同样对于 每一振幅实验之间将支座静置24小时,使其能恢 复到弹性状态。 2.4 实验结果及其分析
浅析隔震建筑及橡胶隔震支座在建筑设计中的运用
浅析隔震建筑及橡胶隔震支座在建筑设计中的运用摘要:文章首先释义了什么是隔震建筑及橡胶隔震支座的隔震原理,接着简述了橡胶隔震支座在建筑设计中运用的一个实例。
关键词:隔震建筑;橡胶隔震支座;设计中的运用Abstract: this article is about what is the Seismic isolation building and the isolated principles of seismic isolation rubber pedestal. To illustrate the principle, this article also gives an example of seismic isolation rubber pedestal how to apply in architectural design.Key words: Seismic isolation building; seismic isolation rubber pedestal; architectural design application引言地震是人类社会面临的最严重的自然灾害之一。
地震留给社会最惨烈的一幕莫过于建筑物的破坏和倒塌。
近十年来,全世界平均每年约有一万人在地震中丧生,五十万人无家可归。
“减轻地震灾害”已经成为一项世界关注的问题。
目前,一种用以柔克刚新理念建造的隔震建筑,正在日益受到人们的关注。
2什么是隔震建筑隔震建筑是在建筑物上部结构与基础之间设置一层由建筑隔震支座组成的隔震层,把房屋上部结构和基础分开,起到隔离和吸收地震能量以阻止其向上部建筑物传递的作用,达到强震时建筑物只做轻微平动,保建筑物的安全。
3隔震原理传统的抗震是将房屋上部结构和地基牢牢地连在一起,地震时地面运动的能量经过地基毫无障碍地传输到上部房屋结构,使房屋发生震动和变形,当结构变形过大,达到某个极限时,房屋便发生破坏甚至倒塌。
超高阻尼隔震橡胶支座在桥梁中的应用
超高阻尼隔震橡胶支座在桥梁中的应用摘要:超高阻尼隔震橡胶支座是继铅芯隔震橡胶支座后的一种新型隔震橡胶支座,20世纪90年代在国外兴起,2000年开始在国外进行了实际工程应用,然而在国内,对超高阻尼隔震橡胶支座的应用研究较少。
文章对超高阻尼橡胶支座在西安某桥梁工程应用进行了效果分析研究,并对其生产安装注意事项进行了说明。
关键词:超高阻尼隔震橡胶支座;抗震设计;桥梁前言汶川地震后,国内对桥梁抗震安全格外重视,颁布了新的桥梁抗震规范[1],对桥梁抗震安全和抗震方法都进行了全面修订,将桥梁按重要等级分别进行抗震安全设计,体现了小震不坏、中震可修、大震不倒的设防思想。
规范中增加了减隔震设计方法及验算要求的内容,将桥梁减隔震技术作为一种抵抗地震技术方案主要方法之一。
国内也已出现多种减隔震技术所需要的减隔震装置[2]。
橡胶支座是一种应用广泛的桥梁支撑,它由加劲钢板和橡胶组成,具备了结构简单、生产要求不高、价格低、安装维护方便的优点而使用最广。
然而普通橡胶支座不满足高烈度震区桥梁的抗震需要。
铅芯隔震橡胶支座由于在橡胶支座中加入了高纯度铅棒,增大了支座的阻尼,其阻尼比可达到0.18甚至更高,具有良好而稳定的耗能能力,在水平剪切变形时的力学模型呈双折线型,是一款效果优良、性能稳定的结构减隔震技术产品,因此在国内外均有大量的工程应用并取得了良好的效果,经受了多次强震考验。
最近20年,国外兴起阻尼比为0.12的高阻尼橡胶支座,现阶段已发展到阻尼比高达或超过0.18的超高阻尼橡胶支座,并且已有具体的工程应用,但公开发表对其性能研究的论文非常少[3]。
1 超高阻尼橡胶支座的力学性能要求超高阻尼橡胶(以下简称支座)是在橡胶中加入助剂而提高了橡胶的阻尼耗能能力,用超高阻尼橡胶生产的超高阻尼橡胶支座,应当满足桥梁支座的基本力学性能要求:即支座等效水平刚度、等效阻尼比的变化率在±30%的范围以内,水平极限变形能力达300%以上[4]。
试析橡胶支座在建筑结构隔震技术中的应用
试析橡胶支座在建筑结构隔震技术中的应用摘要:橡胶支座在建筑结构隔震技术中的应用优势显著,可以减少地震或风等自然灾害带来的结构损伤和人员伤亡,提高建筑物的安全性和稳定性。
通过确定橡胶支座类型和数量,进行基础设计和安装,以实现有效的隔震效果。
基于此,本文首先分析橡胶支座在建筑结构隔震中的应用优势,同时对其应用策略进行研究,以供参考。
关键词:橡胶支座;建筑结构;隔震引言:随着科技的发展,建筑结构隔震技术越来越受到关注。
橡胶支座是其中一种重要的隔震设备,被广泛应用于大型建筑及工程项目中。
因此,在现代建筑设计中,有必要探讨橡胶支座在建筑结构隔震技术中的应用优势以及应用策略,以确保建筑的隔震性能符合要求。
1.橡胶支座在建筑结构隔震中的应用优势橡胶支座是一种常见的建筑结构隔震装置,它与传统的钢筋混凝土支座相比,在一些方面表现出更好的优势。
具体来说,首先,橡胶支座可以有效地减震降噪。
由于橡胶具有非常好的弹性和减振性能,因此在地震或其他振动情况下,橡胶支座可以吸收震动能量,从而减轻地震或其他外力对建筑物的影响,减小噪声污染。
这对于建筑物所在的城市的居民来说具有很大的意义,能够提高居住环境的安全性和舒适度。
其次,橡胶支座可以提高建筑物的抗震性能。
随着科技的发展,人们对建筑物的抗震性能的要求也越来越高。
这就需要建筑工程师采用一些新的抗震技术和装置,其中橡胶支座就是一个比较好的选择。
它能够提高建筑物的抗震性能,降低建筑物在地震或其他振动情况下的位移和变形,从而保护建筑物的结构安全,确保建筑物和人员的安全。
再次,橡胶支座节省空间,不影响美观。
相比传统的钢筋混凝土支座,橡胶支座结构简单、体积小,设计灵活性强,能够充分利用楼板、墙体等空间,从而达到减小空间占有的优势。
此外,橡胶支座安装简单便捷,不会对建筑外观产生影响,使建筑物呈现整齐美观的外观。
最后,橡胶支座使用寿命长,维护成本低。
橡胶支座有较好的耐久性和防腐蚀性,使用寿命一般可达20年以上。
基于高阻尼橡胶支座的连续梁桥抗震性能的比较分析
基于高阻尼橡胶支座的连续梁桥抗震性能的比较分析摘要:经济的不断发展加快了城市化进程,城市化水平越高,地震产生的危害便越大,特别是桥梁这个生命线工程,一旦因地震而遭受破坏,将会给人们带来不可预知的损失,若加重次生灾害,则损失会进一步加大,因此应科学地进行桥梁的抗震性能设计。
本文将从梁桥的抗震设计主要理论出发,阐述当前高阻尼的橡胶支座概况,探究以高阻尼橡胶支座为基础的地震响应比较分析,希望为相关人员提供一些帮助和建议,让连续梁桥具备更好的抗震性能,不断增加使用安全性。
关键词:抗震性能;连续梁桥;橡胶支座引言:自然灾害包括地震、泥石流、海啸、沙尘暴、洪涝等,具有不可抗拒的特点,而桥梁在人们赖以居住的城市中作为交通生命线,这使得桥梁抗震设计一直都是桥梁相关工程的重要研究内容和领域。
我国曾发生过多次大型地震,很多连续梁桥都出现了垮塌、碰撞、落梁等情况,使得灾后重建、抗震救灾等工作遭受巨大阻碍。
由此可见,增强梁桥抗震性能十分重要,因此,研究以高阻尼橡胶支座为基础的地震响应比较分析具有一定现实意义。
一、梁桥的抗震设计主要理论现阶段,国内在桥梁的抗震设计方面没有制定明确的规范,设计人员通常参考公路的抗震设计规范来展开抗震设计。
对连续梁桥进行抗震设计时一般会使用减隔震设计、延性设计、强度设计这三种理论。
第一,连续梁桥以强度设计理论为基础进行抗震设计。
这一理论主要是将梁桥重要构件尺寸增加,以此实现让连续梁桥提升抗震性能这一目的,不过容易浪费材料,有时该理论无法充分满足抗震设计要求。
第二,连续梁桥以延性设计理论为基础进行抗震设计。
这一理论主要是将塑性铰事先设置在桥墩底部等连续梁桥的构件中,借助塑性铰具有的延性来实现连续梁桥减震耗能这一目的,然而,塑性铰的设计较为繁琐、复杂,并且在地震后的修复工作十分困难。
第三,连续梁桥以减隔震设计理论为基础进行抗震设计。
这一理论主要是把减隔震装置安装到连续梁桥中,使其结构的刚度降低、阻尼增加,从而达到减震耗能这一目标。
隔震设计在市政桥梁设计中的应用分析
隔震设计在市政桥梁设计中的应用分析摘要:近年来,随着经济的发展和社会的进步,城市化建设加快,由于桥梁结构具有特殊性,容易产生震动,如果结构设计不当,在地震作用下容易发生震害,因此在桥梁设计中要做好减隔震工作,保证其结构稳定,从而延长桥梁的使用寿命。
为此,文章首先分析了桥梁减隔震装置的基本原理,然后结合工程实例,对该工程减隔震装置的选择、减隔震装置的配合、减隔震细节设计进行了较为详细的阐述。
通过分析发现,支座的结构形式与减隔震效果关系密切,合理的支座结构能够明显改善桥梁的抗震性能。
关键词:隔震设计;市政桥梁;设计;应用引言与公路不同,桥梁的承重结构主要取决于桥梁整体结构,桥梁的结构稳定性和抗震性通常相对较弱。
在地震导致的桥梁问题中,公路钢筋混凝土结构桥梁多表现出落梁、拱桥破坏、支座滑动、梁体滑移、碰撞破坏、墩台破坏等问题,而铁路钢结构桥梁则多表现为支座破坏、墩台破坏、落梁等现象。
由此可见,在不同的桥梁设计结构中,地震所带来的影响和破坏位置不同,而加强隔震设计不仅有助于提高桥梁的稳定性和安全性,在防震方面也起着很大的作用。
1桥梁隔震设计的重要性桥梁无论在结构复杂性上还是在整个生命线工程中,均为重要的工程结构类型。
基于此,桥梁抗震及其设计得到了很多专家学者的高度重视。
抗震设计主要是从结构强度与延性两个方面考虑,确保桥梁整体抗震能力可以承受设计确定的地震荷载。
为实现这一目标,要投入大量材料,增加工程造价,而且还很难达到预期抗震效果。
近年来,很多国家都进行了桥梁减隔震方面的研究,在隔震技术中引入了相关科研成果。
我国是一个地震灾害多发的国家,一旦发生强震,将会引起桥梁震害。
桥梁使用功能如果失效,将对整个交通系统造成严重破坏,除了造成重大的经济损失外,还会给之后的抗震救灾带来较大困难,对桥梁进行隔震设计是解决此类问题的关键途径。
2隔震设计在市政桥梁设计中的应用2.1明确应用原则在路桥结构设计阶段,为了增强桥梁结构的安全性和经济性,确保减隔震技术的有效应用,应用减隔震技术需要遵循以下两个原则。
高阻尼隔震橡胶支座在桥梁中的应用
高阻尼隔震橡胶支座在桥梁中的应用【摘要】支座是连接桥梁上下部结构的重要构件。
本文介绍了高阻尼隔震橡胶支座在桥梁中的应用,它是使用高阻尼橡胶材料制成的,与桥梁上下部结构连接稳固,具有较高的水平变位能力和较好的复位能力,避免了因上部结构蠕变或翘曲变形而移位或脱空,在弯斜坡桥梁中具有较高的使用价值。
同时,在地震力的作用下,能延长结构自震周期,隔离桥梁上、下部结构的地震运动,有效的吸收地震能量,减小地震作用力。
【关键词】支座;阻尼;剪应变;复位能力前言:桥梁支座是将桥梁上部结构的支承反力有效传递到桥梁墩台的构件,同时能保证桥梁上部结构在汽车荷载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下的自由变形。
其中普通板式橡胶支座是目前使用最多的一种支座,它具有构造简单、价格便宜、安装方便且使用性能较好而在中小跨径的桥梁中普遍使用。
但近年来对营运的桥梁检查和检测中发现板式橡胶支座也出现了不少病害,如裂缝、剪坏、移位和脱空等,尤其在弯、斜、坡桥梁中,病害更为严重。
现介绍一种桥梁用的高阻尼隔震橡胶支座,它可有效减轻或避免板式橡胶支座产生的上述病害,供广大桥梁设计工作者在桥梁设计中参考选用。
高阻尼隔震橡胶支座:高阻尼隔震橡胶支座的本体仍然是一种橡胶支座,不过这种橡胶支座是采用高阻尼橡胶材料与钢板等结构硫化而成,具备良好的阻尼性能,延长结构自震周期。
橡胶支座本体的上下分别是顶钢板和底钢板,在顶钢板之上是上支座钢板,底钢板之下是下支座钢板,顶钢板、底钢板与上支座钢板和下支座钢板之间采用螺栓连接。
上支座钢板与预埋在梁底的上预埋钢板之间、下支座钢板与预埋在墩台支承垫石顶部的下预埋钢板之间均采用螺栓连接。
这样支座就与桥梁上下部结构连接稳固。
具体结构如图所示。
高阻尼隔震橡胶支座的橡胶本体既保持了叠层橡胶支座所具有的良好力学特性,又具有较高的阻尼值,阻尼效果好,耗能能力强。
在地震中可以有效的吸收地震能量,延长结构自震周期,隔离桥梁上、下部结构的地震运动,减小地震作用力。
高阻尼橡胶支座对连续梁桥抗震性能的影响
高阻尼橡胶支座是采用特殊 的橡胶材料配制 , 其形状与构造和天然橡胶支座相 同。它不仅保持了 叠层 橡胶 支 座 的 良好力 学性 能 ,又具 有较 高 的阻尼 比,在地震 中通过高阻尼橡胶在水平方向的大位移 剪 切变形 及滞 回耗 能 吸收地 震 能量 , 隔离桥 梁上 、 下
部 结构 的地 震运 动 , 延 长结 构 自振周期 , 减 小地 震作 用力 , 从 而实 现减 隔震 功能 。 高 阻尼橡 胶支 座 的隔震 原 理如 图 3所示 , 滞 回 曲线 如 图 4所示 。
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0 引 言
地震 是 一种不 可抗 拒 的 自然灾 害 ,桥梁是 城 市 交 通 的生命 线工程 ,桥 梁抗震 问题 历来 都是 桥梁 工 程 研究 领域 的热 点和难 点 问题『 1 ] 。汶川 地震 中 , 大 量 的连 续 梁桥 发 生落 梁 、 碰撞 、 垮塌等震害 , 给抗 震 救
的抗震 设计 值得 关注 。 目前 ,在桥 梁工 程抗 震设计 中通 常采 用 的 3种 理论 分别 是强 度设计 理论 、延性 设计 理论 和减 隔震 设计 理论 。 其中, 强度 设计 理论 的基本 思想 是通 过增 大桥 梁关 键构 件 的截 面 尺寸 和配筋 达到 提高桥 梁抗 震性 能 的 目的 , 但造 成 的结果是 材料 的浪 费 , 而且有
座, 结 构模 型如 图 1 所 示 。桥 梁标 准宽 度为 3 3 . 5 1 T I , 分为 上 、下行分 离 的两 幅桥 。上 部结 构采用 现 浇箱 梁, 宽翼缘 , 斜腹 板 ; 下部构 造采 用花 瓶型桥 墩 , 墩高 为8 . 5 ~ 3 8 . 2 m。桥墩 基础 采用 矩形 墩 和钻孔 灌 注桩 基础, 桩径 1 . 8 m。地质条 件 为 : 承 台下 2 . 6 ~ 8 . 5 i n范
减隔震技术在桥梁结构设计中的应用分析
Engineering Design | 工程设计 |·183·2019年第15期减隔震技术在桥梁结构设计中的应用分析周 嵬(中国华西工程设计建设有限公司,重庆 400000)摘 要:作为人们日常生活中重要的交通枢纽,桥梁的重要性不言而喻。
在桥梁结构设计中,科学合理地使用减隔震技术,可以有效提高桥梁的使用寿命,避免桥梁受到地震的损害。
文章简单阐述减隔震技术的原理,分析了常见了减隔震技术,并对其在桥梁结构设计中的应用展开分析,为相关工作者提供参考借鉴。
关键词:桥梁工程;减隔震技术;结构设计中图分类号:U442 文献标志码:A 文章编号:2096-2789(2019)15-0183-02作者简介:周嵬(1981—),男,硕士,高级工程师,研究方向:市政工程设计。
地震灾害的发生,在给社会造成巨大经济损失的同时,还会严重影响各类工程结构的稳定性,桥梁工程也不例外。
为了提高桥梁本身的抗震性能,很多设计师在进行桥梁结构设计时都采用了减隔震技术,一定程度上保障了桥梁结构的整体性和稳定性。
因此,研究分析减隔震技术在桥梁结构设计中的应用具有重要的现实意义。
1 减隔震技术概述1.1 减隔震技术的概念在桥梁结构设计过程中,减隔震技术的应用主要在于减震、隔震两个方面。
前者主要是利用阻尼、耗能等装置的合理设计,来优化桥梁本身结构的动力学,确保地震发生时,桥梁可以利用自身的结构来对地震所产生的冲击力进行吸收缓冲。
而后者则是利用特殊的结构设计,利用震动周期结构缓冲震动输入的能量,降低地震所产生的作用力,最终达到保护桥梁结构稳定性的目的。
1.2 减隔震技术的原理减隔震技术的功能应用是基于减隔震装置,在对其进行设计过程中应注意以下两个方面的内容。
(1)延性设计:所谓延性设计,就是在桥梁结构设计过程中,通过对桥梁结构的细节进行优化设计,在合适的位置设置最佳的塑性铰,来达到结构抗震的目的。
通过延性设计,有助于提高整个桥梁结构的整体性,需要格外注意的是,延性设计过程中要格外注意桥梁本身的最大基底剪力差距,以避免对桥梁造成结构性的损害,如图1所示。
公路桥梁高阻尼隔震橡胶支座选型指南
公路桥梁高阻尼隔震橡胶支座选型指南随着现代交通事业的发展,公路桥梁建设成为了国家基础设施的重要组成部分。
而在桥梁设计中,为了提高桥梁的抗震性能,减小地震对桥梁的破坏,高阻尼隔震橡胶支座作为桥梁隔震的重要组成部分,被广泛应用于公路桥梁建设中。
本文将为大家介绍公路桥梁高阻尼隔震橡胶支座的选型指南。
一、高阻尼隔震橡胶支座的作用高阻尼隔震橡胶支座是一种能够减小地震作用对桥梁的影响, 降低地震反应力的装置。
其主要作用有以下几点:1. 隔离作用:高阻尼隔震橡胶支座通过减震效果能够将地震作用隔离,降低地震反应力,从而减小桥梁的震动。
2. 缓冲作用:高阻尼隔震橡胶支座能够吸收地震能量,减小地震对桥梁的冲击,使桥梁结构免受严重破坏。
二、高阻尼隔震橡胶支座的选型指南1. 荷载要求:根据桥梁的设计荷载和使用环境,确定高阻尼隔震橡胶支座的负荷承受能力。
一般来说,荷载承受能力较大的高阻尼隔震橡胶支座能够更好地保护桥梁结构免受地震破坏。
2. 阻尼特性:高阻尼隔震橡胶支座的阻尼特性对桥梁的抗震性能影响较大。
较高的阻尼能有效减小地震反应力,提高桥梁的抗震能力。
因此,在选型时需要根据桥梁的设计要求和地震作用程度选择适当的阻尼特性。
3. 压缩变形量:高阻尼隔震橡胶支座的压缩变形量决定了其对地震作用的减震效果。
较大的压缩变形量能够更好地吸收地震能量,减小地震作用对桥梁的影响。
因此,在选型时需要根据桥梁的设计要求和地震作用程度选择适当的压缩变形量。
4. 耐久性:高阻尼隔震橡胶支座的耐久性对桥梁的使用寿命和抗震性能具有重要影响。
选用具有良好耐久性的高阻尼隔震橡胶支座,能够有效延长桥梁的使用寿命,提高桥梁的抗震能力。
5. 施工便利性:在选型时要考虑高阻尼隔震橡胶支座的施工便利性,包括安装、更换和维护。
选择施工便利的高阻尼隔震橡胶支座可以降低施工难度和成本,提高工作效率。
三、高阻尼隔震橡胶支座的市场应用高阻尼隔震橡胶支座作为现代桥梁工程中的一种重要技术手段,已在国内外桥梁工程中得到广泛应用。
现代桥梁结构设计中减隔震技术的应用分析
现代桥梁结构设计中减隔震技术的应用分析随着城市化进程的不断加速和经济的发展,桥梁作为城市交通的重要组成部分,其安全性和稳定性愈发受到人们的关注。
而在桥梁的设计和建设中,减隔震技术的应用成为了一个备受关注的话题。
减隔震技术是利用柔性或半柔性支座减小桥梁结构所受地震力的一种方法,通过将地震能量转化为桥梁的动力响应,从而减小其对桥梁结构的影响,提高桥梁的地震抗性。
本文将对现代桥梁结构设计中减隔震技术的应用进行分析,探讨减隔震技术在桥梁结构设计中的意义和作用。
一、减隔震技术的意义和作用1.提高桥梁结构的地震抗性地震是造成桥梁结构破坏的重要原因之一,尤其是对于地震多发地区的桥梁来说,其地震抗性显得尤为重要。
减隔震技术通过采用柔性或半柔性支座,可以将地震能量有效地转移和吸收,从而减小桥梁结构所受地震力,提高桥梁的地震抗性,降低地震破坏风险。
2.保护桥梁结构和使用寿命在桥梁结构受到地震作用时,如果没有采取相应的减隔震措施,其结构很容易遭受损坏或破坏,从而影响桥梁的使用寿命。
而减隔震技术的应用可以有效地保护桥梁结构,延长其使用寿命,减少维修和修复的成本。
3.提高桥梁的安全性和稳定性采用减隔震技术的桥梁对地震的响应更加柔韧和稳定,能够降低桥梁在地震作用下的振动幅值,减小结构受力,提高桥梁的安全性和稳定性,保障桥梁的正常运行。
1.常见的减隔震技术(1)橡胶支座橡胶支座是一种常见的减隔震技术,在桥梁结构中起到缓冲和分散地震能量的作用,能够有效减小桥梁结构的地震响应,提高桥梁的地震抗性。
(2)摩擦减隔震支座摩擦减隔震支座是通过摩擦力的作用来减小桥梁结构所受地震力的一种支座技术,其具有调节性能好、造价低廉等特点,适用于一些中小跨径的桥梁结构。
2.减隔震技术在桥梁结构设计中的应用案例(1)日本神户港大桥1995年日本神户港大桥在一场大地震中受到了严重破坏,随后经过重新设计和加固,采用了液体减隔震支座技术。
在2005年发生的一场地震中,神户港大桥的减隔震支座发挥了重要作用,有效吸收了地震能量,保护了大桥的结构和安全。
公路桥梁高阻尼隔震橡胶支座选型指南
公路桥梁高阻尼隔震橡胶支座选型指南1. 引言公路桥梁的设计与施工一直是工程领域的重要课题,其中桥梁支座的选型尤为关键。
而在桥梁隔震设计中,高阻尼隔震橡胶支座因其卓越的减震效果而备受关注。
本文旨在提供一份公路桥梁高阻尼隔震橡胶支座选型的指南,以帮助工程师和设计师在桥梁设计中做出最佳的选择。
2. 高阻尼隔震橡胶支座的定义与原理高阻尼隔震橡胶支座是一种特殊的桥梁支座,其主要由上下两个金属板和介于两板之间的高阻尼橡胶层组成。
高阻尼橡胶材料具有较高的阻尼特性,能够显著减少桥梁在地震或其他外力作用下的振动,保护桥梁结构的安全性和稳定性。
3. 高阻尼隔震橡胶支座的特点与优势高阻尼隔震橡胶支座相比传统的支座具有以下显著特点和优势:- 减震效果好:高阻尼橡胶材料能够有效吸收和耗散桥梁的振动能量,降低地震带来的损伤。
- 可控性强:通过调整橡胶材料的阻尼参数,可以使支座在不同频率和振动幅度下具有不同的减震效果。
- 稳定性高:高阻尼隔震橡胶支座具有较高的水平稳定性,能够保持桥梁结构的平衡。
- 维护成本低:高阻尼橡胶材料使用寿命长,不易老化,维护成本较低。
4. 高阻尼隔震橡胶支座的选型要素在选择高阻尼隔震橡胶支座时,需要考虑以下要素:- 载荷要求:根据桥梁的设计载荷和使用情况,确定支座的承载能力和刚度要求。
- 振动频率:根据桥梁的自振频率和地震作用频率,选择合适的阻尼参数。
- 橡胶材料特性:选择合适的高阻尼橡胶材料,要考虑其阻尼特性、耐久性和环境适应性。
- 安装与维护:考虑支座的安装与维护难度,选择适合的支座结构和材料。
5. 高阻尼隔震橡胶支座的选型流程高阻尼隔震橡胶支座的选型流程一般包括以下几个步骤:- 确定设计载荷和振动频率;- 根据载荷要求和振动频率,选择合适的支座类型和尺寸;- 选择合适的高阻尼橡胶材料,考虑其阻尼特性和耐久性;- 结合实际情况,进行支座的安装与调试;- 定期进行支座的维护与检查。
6. 高阻尼隔震橡胶支座的应用案例高阻尼隔震橡胶支座在实际工程中有着广泛的应用。
隔震设计在桥梁设计中的应用
隔震设计在桥梁设计中的应用摘要:近年来,我国桥梁建筑在不断增加,为了提升桥梁质量,做好隔振设计是必不可少的。
桥梁隔振主要通过安装隔振装置、阻尼器等设备来实现,本文主要就隔振设计在桥梁设计中的应用进行了相关的阐述和分析。
关键词:隔振设计;桥梁设计;设计原则随着城市建设的不断发展,交通压力日益增加,为了缓解交通运输压力,除了修建公路之外,桥梁的修建也是必不可少的。
桥梁的承载结构与公路不同,其主要由桥墩承载重量,所以缺少足够的稳定和抗震性能,如果桥梁上有载重过大的车辆经过,那么桥梁会出现轻微颤抖,着不仅会影响舒适行车,还会带来一定的安全隐患。
所以,为了提升桥梁的稳定性和抗震性,做好桥梁隔震设计是必不可少的。
隔震设计不仅能够提升桥梁日常使用的安全性,还能减少地震等自然灾害的影响,进而延长桥梁的使用寿命。
一、隔震设计在桥梁设计中的作用在桥梁设计施工的过程中,设计师不仅要考虑桥梁承载力、刚度等性能,还要做好抗震隔震的设计,避免桥梁因为外界震动而产生质量问题或引发安全隐患。
一方面,隔震设计可以改善扭力平衡,并且解决弹性过大所导致的各类问题;另一方面,隔震设计造价低廉,其只需要在原有的设计方案基础上进行适当的改造,施工时增加隔震装置即可,其对工程进度和施工成本不会产生影响,却能大幅改善桥梁承载、抗变形、抗震能力,对桥梁工程经济效益的提升有很大的帮助。
不仅如此,隔震设计还能降低后期养护难度,减少养护成本,有效延长桥梁使用寿命。
可见,在桥梁施工建设的过程中,隔震设计是必不可少的设计内容,我们需要对该技术进行完善和推广,积极引进先进的技术经验,进一步提升我国桥梁质量。
二、隔震设计的设计原理与设计原则(一)设计原理早期桥梁隔震设计,主要利用各种防震手段来减少震动对桥梁结构的手段,随着技术和设备的进步,隔震设计应运而生。
防震和隔震设计之原理之间存在一定区别,方针主要用于桥梁整体强度的提升,进而增加桥梁稳定性。
隔震以防震设计为基础,采取了柔性设计。
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高阻尼隔震橡胶支座在桥梁设计中的分析与运用杜鹏飞(国家林业局昆明勘察设计院,云南昆明650216)摘要:减隔震支座是一种先进的桥梁抗震技术,高阻尼隔震橡胶支座设计是复杂的非线性系统。
以芒瑞大道K75+095的大桥为例,建立高阻尼支座分析的线性和非线性力学模型,进行高阻尼支座选型的论述与计算。
采用非线性时程分析法进行桥梁结构地震响应分析,并与非隔震桥梁设计进行对比。
分析结果表明,隔震设计大大降低了桥墩的地震力,且均匀分摊各桥墩地震力,达到了全桥协同抗震的目的。
关键词:阻尼;减隔震;非线性时程;滞回曲线;自振周期;刚度。
Analysis and Application of HDR Pedestal of Rubber Vibration Isolatoron Bridge DesignDu Peng-fei(China Forest Exploration & Design Institute on Kunming, Kunming 650216, China)Abstract:Isolation Bearings is an advanced Bridge Seismic technology,the design of HDR pedestal of rubber vibration isolator is a complex nonlinear system.Based on bridge in Mangrui road at K75+095,the linear and nonlinear mechanical model are established on HDR bearing analysis ,which was used for discussing the type selection of HDR bearing.The nonlinear time history analysis method is used for seismic response analysis on bridge structure, then compared with which was no isolation design. The results show that with isolation design the earthquake force of pier is greatly reduced and it could be uniformly allocated,so as to achieve the goal that the whole bridge collaborative seismic.Keywords: damping; seismic mitigation and isolation; nonlinear time-history; hysteretic curve;natural vibration period; tiffness.1. 引言减隔震支座是一种经济、先进的桥梁抗震技术。
汶川地震后,桥梁工程抗震设计受到了相关部门的高度重视,减隔震支座的运用也随即在桥梁工程界兴起。
但部分技术人员对减隔震支座的分析方式不清楚,造成潜意识里回避减隔震支座的采用,阻碍了减隔震技术的推广。
高阻尼(HDR)隔震橡胶支座是采用特殊配制的橡胶材料制作,其橡胶材料粘性大,自身可吸收能量,使之在强震时产生大阻尼,大量消耗进入结构体系的能量,以达到控制结构内力分布与大小的目的[2]。
2. HDR隔震支座的力学性能进行减隔震设计的桥梁,由于减隔震装置的非线性,在设计地震力作用下,即使主体结构处于弹性状态,隔震、减震装置一般也应进入非线性阶段才能起到隔震耗能作用,此时可采用基于等效线性化的反应谱法进行分析。
在罕遇地震作用下,墩柱、连接装置均进入非线性,应通过对结构进行非线性反应分析来求解结构的地震反应,目前最常用的方法是非弹性反应谱(等效线性化分析法)或非线性时程分析法。
在有限元分析程序中,对于设置隔震支座的非线性连接单元的结构,并非所有的分析工况都是非线性分析。
比如说线性静力分析、模态分析等工况,这些线性分析工况中显然是不能够考虑单元中的非线性属性的。
但是如果某些单元的非线性属性不能考虑,可能就会带来结构的不稳定等一系列基本力学问题,因此这时也需要使用非线性单元的线性属性。
也就是说,对于所有线性分析工况,非线性单元所表现的是线性属性,所使用的刚度是线性特性值中的有效刚度。
有效刚度的输入一般为非线性弹性支承的刚度值,这样既可防止在动力非线性分析中因为输入值地过高或过低而导致结果不收敛,又能在线性静力分析、模态分析等工况中保证结构的稳定。
与线性有效刚度相对应,在非线性单元中需要定义线性有效阻尼。
线性有效阻尼的使用与线性有效刚度完全相同,主要用于非线性单元中线性自由度方向阻尼属性,以及所有自由度在线性分析工况的阻尼属性。
所以,不管采用何种分析方法,在对HDR高阻尼橡胶支座进行分析时,都需要取得其相关的线性和非线性力学参数。
图1 DHR固定支座滞回曲线的等价线性化模型图中:K1为屈服前刚度,K2为屈服后刚度,S y为屈服位移量,S d为设计阻尼位移,F y为屈服力,F d为设计阻尼力。
图2 DHR滑板支座滞回曲线的等价线性化模型图中:K0为屈服前刚度,X0y为屈服位移,F0y为滑动摩擦力。
以固定支座为例,由图1可得,HDR支座的等价刚度为[2]:(1)图3隔震支座的等价刚度与等价阻尼常数[3]由图2可得HDR支座的等价阻尼常数为:(2)式中:△W——支座吸收的总能量,即图2中滞回曲线所包围的面积;W——支座的弹性能,即图中三角形obS d的面积[3]。
公式(1)、(2)给出了HDR支座分析的线性化模型。
HDR支座的非线性分析模型为[2]:初始刚度:,(3)屈服后刚度:,(4)在文献[1]中,已给出了各标准型号支座的力学分析数据。
但对于特殊定制的支座,尚需利用上述公式建立其线性及非线性力学分析参数,以供有限元程序进行分析。
3. 工程实例分析3.1工程背景云南省德宏州芒瑞大道(芒市-瑞丽边境口岸城市连接线)是连接芒市与瑞丽,促进西南桥头堡建设的重要工程。
在K75+095处设置29×30m 预应力混凝土先简支后连续T形梁桥,双柱墩,桥墩高度在1.5~4.4m之间。
桥位处于泸水—龙陵大断裂带之间,地震动峰值加速度为0.20g、反应谱特征周期为0.45s、Ⅱ类场地,桥梁抗震设防烈度为8度。
图4桥墩一般构造图由于桥墩高度较低,导致其刚度较大、自振周期短。
所以地震时主要能量集中在高频段,符合做减隔震设计的原则。
3.2支座型号选择与普通板式橡胶支座不同,在选择HDR隔震支座时,除了要考虑支座的竖向承载力外,还需考虑支座的水平刚度及阻尼。
图5有限元分析模型取3跨一联建模进行桥梁结构分析:桥梁采用整体空间模型计算,桩基约束条件采用m法(即考虑桥梁与桩基的共同作用,将桩周土体对桩基的作用模拟为一系列沿深度变化的弹簧)。
假设上部结构与桥墩铰接,算得桥梁基本周期为0.58s。
通常,桥梁隔震周期至少应为非隔震周期的2倍以上[4]。
故假定桥梁的隔震周期为T,等效阻尼比ξ为0.20(等于支座等效阻尼比+其他原因引起结构耗能的阻尼比0.05)。
根据桥墩大致均匀分摊地震力,全桥协同抗震的原则,假定设滑动支座的桥墩和设固定支座的桥墩地震力分担率分别为0.2、0.3。
于是,结构的整体响应为:(5)式中:为作用于支座顶面的地震力;S为相应水平方向的加速度反应谱值;为支座顶面处的换算质点重力;为重力加速度[4]。
HDR隔震支座的近似位移为[2]:(6)反应谱函数阻尼调整系数为[4]:(7)支座总的等效刚度为[2]:(8)以式(5)、(6)、(7)、(8)为基础,编制桥梁在E1地震作用下,不同隔震周期对应的结构响应表(表1 ):表1 结构不同隔震周期的地震响应地震力急剧减少,约为非隔震状态的30%左右。
当T=2s时,支座的近似位移为4.2cm。
由于相关类型的HDR高阻尼支座的容许位移约在15cm以上,所以其位移在可控范围之内。
故认为当T 为1.5s ~2.0s 时,想。
取T=2.0s 于是,根据HDR 性化模型(图1),可以得出:对于HDR 高阻尼固定支座,有:初步拟定选择圆形支座,从文献[1]中可知:HDR (Ⅰ)-D350-G10/8支座的K1、K2分别为:4300.0KN/m 、1270.0KN/m ,与上述计算结果相近,可选择在本桥使用。
同理,可初步拟定出滑板支座的规格及型号。
3.3 E2地震作用下的非线性时程分析 E1地震结构响应分析相对简单,为节约篇幅,只介绍E2地震作用下的结构地震响应。
初步拟定固定墩采用HDR (Ⅰ)-D350-G10/8型高阻尼隔震橡胶支座,过渡墩采用HDR-D275-H/8 滑板型高阻尼隔震橡胶支座。
表2 HDR 隔震橡胶支座计算参数间有限元模型,主梁和桥墩均采用三维梁单元。
桥梁动力分析有限元模型如图5所示。
桥墩为双柱墩,墩身直径140cm ,墩高400cm ,桩基直径150cm 。
初步拟定桥墩的钢筋用量为30Φ28,据此计算桥墩的轴为力4100KN ,于是得到桥墩的M —Φ曲线图(图6)。
结构的约束条件为:采用表征土介质弹性值的m 参数计算的等代土弹簧刚度模拟桩土作用,桩底固结;主梁与桥墩根据实际支座的地震响应阶段分别建立线性和非线性连接。
地震时程分析时,按照瑞利阻尼模型选取结构阻尼,其中计算瑞利阻尼的第一阶振型为结构的基本振型,第二阶振型取有效质量率最大的振型。
地震波采用满足地震动三要素要求[5](即频谱特性、有效峰值和持续时间)的人工合成波(图7)。
图7人工合成地震波经过计算,图8给出了有限元程序计算的桥墩底部弯矩时程图。
最大弯矩为1522KN·m ,小于图6中的开裂弯矩(2413.8KN·m ),桥墩处于弹性工作状态。
计算结果表明,支座的最大位移为7.6cm ,满足要求。
图8墩底弯矩时程图图9给出了边梁在地震作用下,固定墩支座(HDR(Ⅰ)-D350-G10/8)的滞回曲线图,从图中滞回曲线所框定的面积可看出,隔震支座起到了良好的耗能作用。
图10为边梁滑板支座(HDR-D275-H/8)的滞回曲线图,从图中看出:在地震力小于支座摩阻力时,滑板支座也有滞回耗能作用。
图9边梁固定支座顺桥向滞回曲线图图10边梁滑板支座顺桥向滞回曲线图4. 隔震设计与非隔震设计的对比在不考虑桥梁隔震设计时,将上述模型中的固定支座及滑板支座分别更换为板式橡胶支座(GYZΦ450×84)及四氟滑板支座(GYZF4Φ350×74),进行E2地震响应下的非线性时程分析,并将其结果与隔震设计进行对比。