大跨度连续梁桥减、隔震设计与分析

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大跨度连续梁桥减隔震技术研究综述

大跨度连续梁桥减隔震技术研究综述

大跨度连续梁桥由于造价经济合理、设计施工技术成熟、养护工作量小、整体性好、行车舒适等优点成为大跨度桥梁及其引桥中广泛采用的桥型。

但是大跨度连续梁桥体形庞大,头重脚轻,地震作用时下部结构的强度和变形需求较大。

传统结构抗震设计方法是依靠增加结构的强度和延性变形能力来抵抗地震,这就需要增大桥墩和基础的截面尺寸及配筋量,不仅大大增加了下部结构的造价,还给施工带来了一定困难。

在一些高烈度地区,即使采用延性抗震设计的概念也很难满足桥梁的抗震性能目标要求。

采用减隔震技术将桥梁上下部结构振动分离开来,减小桥墩承担的地震力是解决大跨度连续梁桥抗震问题的新思路。

大跨度连续梁桥对隔震支座的竖向承载力和侧向变形能力要求较高,限制了一些常用减隔震技术的使用,给减隔震设计带来了困难。

本文将对大跨度连续梁减隔震技术的研究现状进行调查研究,探讨大跨度连续梁桥减隔震技术问题的解决思路和研究方向。

1减隔震方案设计研究很多学者对现有减隔震技术在大中跨度连续梁桥中的适用性进行了探讨。

徐秀丽等对某大型跨江桥梁的引桥(50m+9×75m的连续梁桥)综合比较了四种减隔震方案,其分别采用了具有复位弹簧的滑动摩擦支座、粘滞阻尼器、lock-up装置、铅芯橡胶支座。

最后作者得出结论:滑动支座可以显著降低桥墩地震力,但是在支座处会产生较大的相对位移,纵桥向震后纠偏比较困难,此方案仅适用于横向抗震;粘滞阻尼消能减震设计方案不仅可以降低桥墩的内力,还可以降低墩梁之间的相对位移,但由于地震作用下横桥向墩梁间速度差较小,此方案一般只适宜用于纵向减震;lock-up装置可以使地震作用下固定墩和自由墩的内力分布均匀,并且其价格便宜、施工方便,但其仅适用于纵向隔震;铅芯橡胶支座使墩底内力降低很多,减震效果优于滑动支座,且产品性能稳定,但对于大跨度桥梁,由于正常使用状态下主梁的伸缩变形比较大,铅芯橡胶支座的纵桥向应设计为滑动支座,所以其仅适用于连续梁桥的横向抗震。

大跨度桥梁常见震害及抗震设计方法浅析

大跨度桥梁常见震害及抗震设计方法浅析

大跨度桥梁常见震害及抗震设计方法浅析摘要:我国是一个地震多发国家,地震灾害给人们的财产安全带来了巨大的损失;为更好的对大跨度桥梁进行抗震设计,现对桥梁的一些常见震害进行了汇总和分析,阐述了桥梁抗震设计的原理和方法,利用Midas/civil 2015对某大跨径连续刚构桥进行有限元建模,并对模型进行地震反应谱分析和时程分析得到各控制截面的位移响应数据,通过对计算数据进行分析,对桥梁抗震设计的计算方法提出相关建议。

关键字:大跨度桥梁;震害;抗震;设计方法0 引言我国位于世界两大地震带之间,是一个地震多发的国家。

据不完全统计中国大陆平均每年发生5级以上地震20次。

随着经济的发展和现代化水平的提高,人们对现代交通的依赖越来越强。

大跨度桥梁是整个交通工程中的核心工程,其投资大对国民经济有着重大的影响,故对大跨径桥梁进行抗震设计分析是很有必要的。

本文着重对常见震害进行列举并对震害原因进行分析,同时对大跨度桥梁抗震设计原理进行分析,形成一套比较常规的设计思路并提出自己的建议。

1 桥梁震害桥梁按照破坏位置的不同,主要分为桥梁上部结构破坏,支座破坏和下部结构破坏。

桥梁上部结构震害主要分为桥梁上部结构的自身震害、位移震害和碰撞震害。

在地震过程中桥梁由于自身遭受地震作用而破坏的情况并不多见。

其中对整个结构影响比较大的是位移震害中的桥梁上部结构纵向位移和落梁震害。

落梁震害主要是由于桥梁上部结构的位移超过了墩(台)的支撑面尺寸所致。

撞击震害比较典型的有:相邻跨上部结构的碰撞,相邻桥梁间的碰撞,以及上部结构与桥台的碰撞。

撞击力会大大增加墩柱的剪力,严重时会导致墩柱的剪切破坏,从而引起桥梁倒塌。

桥梁支座历来被人们认为是整个桥梁结构中抗震性能最为薄弱的环节。

支座的破坏形式一般为:支座的脱落、锚固螺栓剪断、支座垫石破坏、支座本身构造破坏等。

造成桥梁支座震害的原因主要是在进行桥梁设计时没有充分考虑支座抗震的要求,支座连接和支挡构造措施设置不足,以及支座本身材料性能方面的缺陷。

大跨度桥梁抗震设计减震隔震桥研究梁桥

大跨度桥梁抗震设计减震隔震桥研究梁桥
多学科交叉研究
将土木工程、物理学、材料科学等多学科的理论和方法结 合起来,深入研究大跨度桥梁的抗震性能和优化设计方法 。
Байду номын сангаас
智能化监测与控制
利用物联网、传感器和大数据技术,实现对桥梁实时监测 和预警,及时发现潜在的安全隐患,提高桥梁的运维效率 。
国际合作与交流
加强国际间的合作与交流,共同应对地震等自然灾害的挑 战,推动大跨度桥梁抗震设计技术的进步和发展。
例如,中国香港的青马大桥采用了减震设计,在桥墩和桥面之间设置了阻尼器来 减小地震对桥梁结构的破坏;美国的金门大桥则采用了隔震设计,在桥墩底部设 置了隔震支座来隔离地震动对桥梁结构的直接作用。
04
大跨度桥梁抗震设计研究
大跨度桥梁的特点与挑战
跨度大
大跨度桥梁通常具有较大 的主跨,对地震作用下的 位移和变形控制要求更高。
大跨度桥梁抗震设计减震 隔震桥研究
• 引言 • 桥梁抗震设计基础理论 • 减震隔震技术 • 大跨度桥梁抗震设计研究 • 减震隔震桥研究 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
随着交通事业的不断发展,大跨度桥梁在国内外得到了广泛 的应用。然而,地震是一种常见的自然灾害,对大跨度桥梁 的安全和正常使用构成了严重威胁。因此,对大跨度桥梁进 行抗震设计具有重要的现实意义和工程价值。
根据地震风险和桥梁重要 性,确定合理的设防标准, 保证桥梁在预期地震下能 够保持安全。
结构整体性
强调桥梁各部分之间的连 接和协同工作,以提高整 体结构的抗震能力。
优化抗震设计
采用合理的抗震设计方法 和措施,降低地震对桥梁 的破坏程度。
桥梁抗震设计方法
基于性能的设计方法
根据不同的地震强度和破坏程度,制定相应的抗震性能目标和设 计准则。

基于减隔震设计的大跨度连续梁桥抗震性能评价_李贞新

基于减隔震设计的大跨度连续梁桥抗震性能评价_李贞新

— 142 — 公 路 2011年 第1期
部结构回到原来 的 位 置。 与 其 他 支 座 相 比,这 一 性 能可有效防止在一次强烈地震后的余震引起的位移 叠加进而超出结构允许的位移限制情况的发生。
支座尺寸主要由最大设计位移控制。采用的物 理模型如图4所示。
黏滞阻尼 器 工 作 原 理:活 塞 把 缸 体 分 为 两 个 液 腔 ,活 塞 上 的 小 孔 及 活 塞 与 缸 体 间 的 间 隙 使 两 个 液 腔 总的阻尼介质在一定的活塞压力下往复流动耗能。
当黏滞阻尼器的阻尼力与相对速度成比例时, 称为线性阻尼器,其 恢 复 力 曲 线 形 状 近 似 椭 圆。 在 桥墩达到最大变形 时,黏 滞 阻 尼 器 的 阻 尼 力 反 而 最 小,接近于零;而黏 滞 阻 尼 器 的 阻 尼 力 最 大 时,桥 墩 变 形 最 小 ,弹 性 力 也 最 小 。 可 见 ,黏 滞 阻 尼 器 的 阻 尼 力和结构的弹性力 之 间 有 90°的 相 位 差,因 此,并 不 增加桥墩的受力。这是黏滞阻尼器的特点之一。
滑动面改为球形曲 面,使 其 在 竖 向 力 作 用 下 具 有 滑 动位移的自恢复能力。它包括一个具有双曲面的核 形 钢 体 ,上 面 是 球 形 铸 钢 滑 动 面 ,下 面 是 球 形 铸 钢 转 动 面 ,如 图 3 所 示 。
图 3 双 曲 面 球 型 减 隔 震 支 座
双曲面球型减隔震支座可以在任何方向转动, 但 滑 动 方 向 随 支 座 类 型 而 定 ,如 固 定 支 座 ,则 在 销 子 剪 断 后 纵 、横 向 都 可 以 滑 动 并 提 供 自 恢 复 力 ;纵 向 滑 动支座在横向的滑 动 面 呈 柱 面 状,因 此 在 销 子 剪 断 后虽然两个方向都 能 滑 动,但 只 有 在 横 向 能 提 供 自 恢复力。通过结构 自 重 提 供 的 自 恢 复 能 力,帮 助 上

大跨度桥梁结构振动与减振控制研究

大跨度桥梁结构振动与减振控制研究

大跨度桥梁结构振动与减振控制研究大跨度桥梁结构是现代工程建设中的重要组成部分,其在交通运输中的作用不容忽视。

然而,由于自然因素和交通载荷等原因,桥梁结构在使用过程中会发生振动,严重时甚至会影响到桥梁的使用寿命和安全。

因此,对大跨度桥梁结构的振动特性进行研究和控制具有重要意义。

大跨度桥梁结构的振动特性主要受到结构的固有频率、阻尼比、质量等因素的影响。

其中,固有频率是指桥梁本身在没有外力作用下自然振动的频率,阻尼比则是指桥梁振动时能量损失的程度。

在实际工程中,为了减小桥梁结构的振动幅度,通常采用减振措施来控制桥梁振动。

目前,常用的减振控制方法主要包括被动减振和主动减振两种。

被动减振是指通过添加阻尼器、质量块等被动元件来吸收桥梁振动的能量,从而达到减小桥梁振幅的目的。

被动减振具有结构简单、成本低等优点,但其减振效果受到外界环境和载荷变化等因素的影响较大。

相对而言,主动减振则是通过在桥梁结构上安装传感器和执行器等主动元件,实时监测桥梁振动状态并对其进行控制,从而达到减小桥梁振幅的目的。

主动减振具有响应速度快、减振效果稳定等优点,但其成本较高,需要较为复杂的控制系统。

除了传统的减振控制方法外,近年来还出现了一些新型的减振技术。

例如,利用形状记忆合金等材料制作智能阻尼器,可以根据桥梁振动状态实时调整阻尼器的阻尼力,从而实现更加精确的减振控制。

此外,利用光纤传感技术等新型传感技术也可以实现对桥梁结构振动状态的高精度监测和控制。

综上所述,大跨度桥梁结构的振动与减振控制是一个复杂而重要的问题。

随着科技的不断进步和新型材料、传感技术的不断发展,相信未来会有更多更加有效的减振技术被应用于大跨度桥梁结构中,从而保障其安全可靠地运行。

大跨度连续梁桥抗震性能分析

大跨度连续梁桥抗震性能分析
连 续 梁桥 的抗 震 设 计提 供 一 定 的 参 考 。
关键词 :大跨度连 续梁桥 ;弹性单元 ;质量一 弹簧一 阻尼一 模型 ;抗震 性能分析
D I l . 9 9 Js .6 1 6 9 . 0 00 . 1 O : 05 6 / .s 1 7 - 5 6 1 . 70 Jn 2 5
e gn e i g i at q a e . us i i e e s r o m a e eald a d i d p h td f t e s imi e p n e o n ie rn n e rh u k sTh t s c sa y t k a d ti n n— e t su y o h es c rs o s f n e
b i g se p cal o o g・p n b ig sI ti a e , rd e ,s e il f ln s a rd e .n h s p p rMADI / v1 iie lme t ot r i s d a lto m o y S Ci. n t ee n s fwae s e s a pa fr t f u
n t n wi ih・ e u n y o a t q a e n d itiu in ofs imi o e n rd e r e a d d a i l e a i t hg f q e c fe rh u k sa d a wi ed srb to es cz n sa d b i g sa erg r e sl ei o h r f n
同时 ,我 国也是一个 多地 震的 国家,因此 ,对作 为生命 线工程的桥梁建筑特别是 大跨度 桥梁建筑在地 震作 用下的反应做 深 入 细 致 的 分 析 是 非 常必 要 的 。 本 文 利 用M D / il 型 有 限 元 软 件 为平 台 ,建 立 大跨 度 连 续 梁桥 的 模 型 ,通 过 引 入 弹 AI Ci S v大 性 单元 ,对支座进行 了模拟 ,采用质量一 弹簧一 阻尼一 模型对桩 土相互作 用进行模拟 ,并对桥 梁进行 了抗震性 能分析 ,为

大跨度连续梁拱组合体系桥梁减震设计

大跨度连续梁拱组合体系桥梁减震设计

As im i sg fLo -p n Co tnu u a - r h Co bi a i n Brdg s es e De i n o ng s a n i o s Be m a c m n to i e
C oXi-a a nj n,Y a n c eg,G o Y n i un —h n a o g,We iSa e aoao r i s r eut ni Cv n i en , ogi i (tt KyL brtrf s t d co il gn r g T nj Ka e y o D a eR i n iE e i
移 控 制装 置进 行 了参 数 敏感 性 分 析 。最 后 以一 实 桥 为 例 , 绍 了 大 跨度 连 续 梁 拱 组 合 体 系 桥 梁 的减 震 设 计 。研 究 表 明 , 性 介 弹 连 接 装 置 和粘 滞 阻 尼 器 均能 有 效 地 控 制 结 构 的地 震 位 移 响 应 , 如 果 考 虑到 经 济 性 和 耐久 性 因素 , 但 弹性 连 接 装 置 稍有 优 势 。 [ 键 词 ] 桥 梁工 程 ; 拱 组 合 体 系 ; 性 索 ; 滞 阻 尼 器 ; 震 设计 ; 移 控制 关 梁 弹 粘 减 位 [ 中图 分类 号 】 U 4 . ; U 5 . 425 T 321 [ 献标识码] A 文
U i ri , h n h i 0 0 2, hn ) nv st S a g a 0 9 C ia e y 2
Ab tac Th une a l h r ce itc o o g s a oni o s b a a c o bnain brd e sa l z d,a d a ra o be o d ro s r t: e v l r b e c a a t rsi fl n —p n c t nu u e m— rh c m i t ig s i nay e o n e s na l r e f plsi i g s pop s d The c nto c a s o es c diplc me tr s n e a d t ip a e n o to e ie ,e a tc l a tc h n e i r o e . o r lme h nim fs imi s a e n e po s n wo ds lc me tc nr ld vc s l si i nk d v c s a d vs o a p r r rel n rdu e e ie n ic usd m e ,a e b ify ito c d.Th a a t rs n i vt n lsso h wo d vc si are utwi e po s en p r mee e st iy a ay i fte t e ie sc rid o t r s n e i h s cr pe tum t o . F n ly,t e es c e in f a rd e s n rdu e a a e a pe. The r s t s w ta b t h ea tc i me h d i al h s imi d sg o b ig i ito c d s n x m l e uls ho h t oh t e lsi l nk d vc sa d te v s o s d mp rwih r to a r me es ma e c h es i ip a e n i iia ty,b he ea tclnk d vc e ie n h ic u a e t a in lpaa tr y rdu e te s im c d s lc me tsgnfc nl utt l si i e ie i etr i e o o n u a iiy fco sa e c n i e e s b t f c n my a d d r b l a tr r o sd rd. e t Ke ywo d brd e e g n ei g;be m —r h c mbia in s se ; ea tc c be; vs o sda e ;a e s c d sg r s: ig n i e rn a ac o n to y tm l si a l ic u mp r s imi e in;d s l c me tc nr l ip a e n o to

大跨长联连续梁桥纵向减隔震设计研究

大跨长联连续梁桥纵向减隔震设计研究

朱鹏 志 , 培 华 2 夏 , 3
(. 1 安徽省城乡规划设 计研 究院 , 安徽 合肥 2 0 2 2长大桥梁建设施 工技术交通行业重点实验室 , 30 2; . 湖北 武汉 404 ) 30 0 武汉 4 04 30 0; 3中交第二航务工程局有限公司 , . 湖北

要: 文章 结合汉寿沅水 大桥主桥 工程 , 开展 大跨 长联连 续梁桥 纵
究 与

时魄 () s

墩及上部结构的地震响应 , 从而保护桥梁结构不受地震破坏 。
图4 El t c nr e o南北 向的地震波加速度时程记录
1 工 程概 况
本 文以湖南 常德汉寿沅水大桥为例 , 对该桥进行减隔震分
析。 汉寿沅水 大桥是湖南省道 ¥0 2 5线跨越沅水的重要桥梁 , 位
图 3 粘 滞 阻 尼器 构 造 图
交 通

程 研
隔震是 通过采用隔震装 置 , 隔离地震对 结构 的作 用 , 而减少 从
传递到上部结构的地震作用。 减隔震设计 可以从根本上 减小桥
0 O Ⅱ 1 O0 1 5O 2 0 0 2S O 3 0 O s 0 4 0O 4 0 5 s 0 O 5 50
。 = … 一 — … 一
5 0 + 0 0 + 8 0 8 0 6 l0 0 5 0 x
向减 隔震设计研 究。通过分析 比较得 出大跨长联连续梁桥 纵向粘滞阻
尼 器布 置 的相 关 结论 。
一 …
一一
一 一 一 一
一 一
一、
2 8墩 脚墩2 #
3 墩
士; 工程 师, 主要从 事道路桥 梁设计及 其相关的研究工作。
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伸缩缝 小箱梁



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I 灌 注 桩 l 杆 F + = 7 4
1 5 0 0mm 钻孑 L
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在 固 定 墩 处 采 用 E型 弹 塑 性 阻 尼 器 连 接 桥 墩
和梁体 , 在使用荷载作用下 , E型阻尼器保持弹性 , 当地震水平力超 过其屈 服强度后 ,E型 阻尼器进入 塑性 ,利用 弹塑性变形延长结构 周期 , 耗散地震能
量 ,达 到 减 小 固定 墩 地 震 力 的 目的 。
面, 梁高 3 . 5 m, 挑臂长 4 . 0 m。 图I 为主桥 总体布置 。 大治 河桥 6号墩 采 用 固定 支座 ,其 他桥 墩 采
4 7
9 2
1 5 8
9 2



凝 土叠合梁 伸缩缝

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… ! ‘ ‘ ≥l I 】 . 2
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图 3) 。
唐 祖宁, 聂 志宏, 李建中: 大跨度连 续梁桥 减、 隔震 设计与 分析
为 E型 阻尼 器 的屈服 力 ,k N,
k N ・m一。
J l
2 0 1 3 年第6 期
为 E型阻尼器
初 始 刚度 ,k N・ m 一; / q 为 E型 阻尼 器屈 后 刚度 ,
~ 一
图 3 E型 阻 尼 器 构 造
图5 E型 阻尼 器 的 力 一位 移 滞 回 曲线 模 型
为研究 E型阻尼器 的滞 回耗能性能 ,对 E型 阻 尼器模 型进行往 复循环荷载试验 ,试验在 同济大学
2 0 0 0 t 双 向试 验 加 载 机 上 进行 ,试 验 模 型试 件 与大
大跨度连续梁桥减 、隔震设计与分析
唐 祖 宁 , 聂 志宏 ’ , 李 建 中
( 1 . 上 海 市城 市 建 设 设 计z 0 t -  ̄总 院 , 上 海 2 0 0 1 2 5 ;2 . 同 济 大 学 桥 梁 工 程 系 ,上 海 2 0 0 ( ) 9 2 )
摘要 :以两港公路 大治河桥为 例 ,针对 大跨 度连续梁桥 结构 的特点 ,在对 E型 阻尼 器滞 回耗能性 能研究 的基础 L,
孔 灌 注 桩 - " 7 A
西1 5 0 0 mm 钻
孔 灌 注 桩 一 柿 = 7 4
l 5 0 0 mm钻
西1 5 0 0mm 钻
_
_
孔 灌 注 桩 一 桩长 = 7 4
图 1 主桥总体布 置图 ( m)
E型 阻尼器滞 回耗能性能与计算模型 纠 用 纵 向活 动 支座 ,在 纵 向地 震作 用下 由于活动 支 2 座 滑 动 ,梁 体地 震 惯性 地震 力将 主要 由同定墩 承
受 ,减 小 固 定 墩 的 地 震 反 应 是 大 治 河 桥 抗 震 设 计
的关键 。
E型 阻 尼 器 的耗 能 原 理 是 利 用 发 生 弹 塑性 变 形
的 E型 钢板 进行 弹塑 性耗 能 ( 见图 2 ) ,E型钢板 在其 大部分体积 中进行塑性变形 的扩展 ,同时能防 止 局 部 变形 和应 力 集 中 。
1 工 程 概 述
1 . 5 0~2 0 . 0 0 1 1 5 1 ,按 二 次抛 物 线 变 化 , 以满 足 结 构
大 治 河 桥 是 上 海 两 港 公 路 重 要 桥 梁 工 程 ,其
受 力要 求 。上 部 结 构 的主 梁 采 用 单 箱 多 室 箱 梁 横 断
主桥跨径组合 为 9 2 m+ l 5 8 m + 9 2 m,桥梁横断面整 幅布 置 ,并 采 用垂 直梁 格腹 板 系。鱼 脊立 墙 高度
收 稿 日期 :2 0 1 3 -1 0 2 8
图2 E型 钢 板
第 一作者简 介 :唐祖 宁 ( 1 9 7 7 一 ),男,高级 工程 师 ,硕 士 ,
主要 从事 大跨 度桥 梁结构研 究
20
在 大治 河桥 使用 的实 际 E型 阻 尼器 的构 造 主 要 由与桥墩 、梁体 连接的轴承 、E形钢板组成 ( 见
第 6期 ( 总第 1 7 0 期)
2 0 l 3 年 1 2月
中圄寺盛 z
CHI NA M UNI CI PAL ENGI NEERI NG
No 6( S e r i a3
D OI : 1 0 . 3 9 6 9 4 . i s s n . 1 0 0 4 — 4 6 5 5 . 2 0 1 3 . 0 6 . 0 0 6
采 用 E型 阻 尼 器 进 行 大 跨 度 连 续 梁 桥 的 减 、隔 震 设计 ,并 应 用 非 线 性 时 程 方 法 研 究 了 E型 阻 尼 器 的减 震 效 果 。 结
果表 明 :E型阻尼器构造 简单 , 能有效 减小大跨度连续 梁桥 的地震 反应 。
关 键 词 :大 跨 度 ; 鱼 脊 连 续 梁 桥 ; 减 隔震 ; E型 弹 塑 性 阻 尼 器 中 图分 类 号 :U4 4 8 . 2 1 5 . 2 5 5 文 献 标 志 码 :A 文章编号 :1 0 0 4 — 4 6 5 5( 2 0 1 3)0 6 — 0 0 2 0 — 0 3
3 E型 阻 尼 器 减 震 效 果 分 析
3 . 1 动 力计算模型 为研 究 在大 治河 桥 固定 墩处 采 用 E型 阻尼 器 的减震效果 ,采用 S a p 2 0 0 0 有限元程序建立大治河
治 河桥 采用 的实 际 E型 阻尼 器 的缩尺 比为 1 :2 。
图4 a ) 为试 验 加载情 况 ,图 4 b ) 为 试 验 得 到 的 E型
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