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防落梁装置与铅芯橡胶支座耦合分析

工程抗震与加固改造 2019年第1期41卷 76-81页

作者：燕斌曹峰北京国道通公路设计研究院股份有限公司北京100053 中交第二公路工程局有限公司陕西西安710065

针对应用铅芯橡胶支座的桥梁存在落梁风险的问题,提出采用防落梁装置控制地震位移的方法。以某连续梁桥为例,采用非线性动力时程分析方法对防落梁装置和铅芯橡胶支座进行耦合分析,并对防落梁装置参数进行优化。结果表明:防落梁装置可以... 详细信息

针对应用铅芯橡胶支座的桥梁存在落梁风险的问题,提出采用防落梁装置控制地震位移的方法。以某连续梁桥为例,采用非线性动力时程分析方法对防落梁装置和铅芯橡胶支座进行耦合分析,并对防落梁装置参数进行优化。结果表明:防落梁装置可以有效控制铅芯橡胶支座在地震作用下的变形,避免了支座破坏,降低了落梁风险;防落梁装置会引起桥墩地震内力的增加,设计时应引起足够重视;初始间隙和抗压刚度是防落梁装置的主要参数,其中初始间隙根据支座设计位移选取,抗压刚度根据支座位移与桥墩受力共同确定。

关键词：桥梁抗震性能防落梁装置铅芯橡胶支座时程分析

耗能型防落梁装置铝蜂窝缓冲器轴向吸能特性研究

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世界地震工程 2020年第3期36卷 57-68页

作者：邢心魁林揽日覃荷瑛桂林理工大学有色金属矿产勘查与资源高效利用协同创新中心广西桂林541004 桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

耗能型防落梁装置是由普通拉索式防落梁装置改进而来的,其主要吸能部件为吸能控制管,由扩径管和铝蜂窝缓冲器组成。为了给铝蜂窝缓冲器的设计与优化提供可靠的理论依据,建立了铝蜂窝轴向压缩简化模型,对其轴向压缩应力进行了分析、推导... 详细信息

耗能型防落梁装置是由普通拉索式防落梁装置改进而来的,其主要吸能部件为吸能控制管,由扩径管和铝蜂窝缓冲器组成。为了给铝蜂窝缓冲器的设计与优化提供可靠的理论依据,建立了铝蜂窝轴向压缩简化模型,对其轴向压缩应力进行了分析、推导并采用有限元模拟和借鉴相关文献试验数据进行了验证,同时分析了加载速率对铝蜂窝材料吸能特性的影响。此外分析了铝蜂窝芯铝箔厚度和蜂窝边长对其吸能特性的影响,并通过桥梁工程实例来分析和评价铝蜂窝缓冲器在吸能控制管中的吸能作用。研究结果表明:铝蜂窝轴向压缩简化模型精度较高,理论计算值相对于有限元计算值的偏差平均值为4.53%,相对于文献试验值的偏差平均值为6.47%;随着加载速率的提高,铝蜂窝材料的单位体积吸能值、初始峰值应力和屈服平均应力均有所提高;在铝蜂窝芯铝箔厚度或蜂窝边长一定的情况下,两者之比β值越大,铝蜂窝缓冲器吸能性能越好;配置了铝蜂窝缓冲器的吸能控制管,其总吸能值平均增大率为18.56%,最大增大率为29.51%,吸能性能提升最大可达近30%,在消耗地震能量方面将发挥显著的作用。

关键词：防落梁装置铝蜂窝缓冲器轴向压缩应力有限元模拟吸能特性

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新型耗能防落梁装置研发及其效应研究

中国安全科学学报 2018年第2期28卷 139-144页

作者：李雪红李文琳顾以明王蕊徐秀丽南京工业大学土木工程学院

为提高混凝土梁式桥的整体抗震性能,研发一种具有耗能、限位双重作用的新型防落梁装置。首先,结合连梁装置的设计思想,将E形钢板与连接钢板相组合,通过设置合理的不工作长度和最大工作长度设计该装置,并试验研究其耗能能力;然后,将装置... 详细信息

为提高混凝土梁式桥的整体抗震性能,研发一种具有耗能、限位双重作用的新型防落梁装置。首先,结合连梁装置的设计思想,将E形钢板与连接钢板相组合,通过设置合理的不工作长度和最大工作长度设计该装置,并试验研究其耗能能力;然后,将装置用于一座混凝土连续梁桥,对比分析设置装置前后墩（台）梁相对位移、墩底剪力等参数,并分析装置在地震作用下的受力及耗能。结果表明：新型耗能防落梁装置滞回曲线形状饱满,有很好的耗能能力;设置该装置能有效降低桥梁的地震响应,其中墩（台）梁相对位移减小60%左右,非过渡墩墩底剪力减小40%左右。

关键词：防落梁装置耗能试验研究地震响应抗震性能

新型防落梁装置耗能元件的耗能影响因素及效果分析

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南京工业大学学报（自然科学版） 2012年第6期34卷 117-120页

作者：李雪红顾以明许祥徐秀丽李枝军南京工业大学土木工程学院江苏南京210009

利用ABAQUS有限元软件对开发的新型防落梁装置的耗能元件的耗能影响因素及效果进行系统研究,并对耗能元件的用钢量、刚度、允许位移和耗能能力等因素进行优化分析。结果表明:耗能元件具有良好的塑性性能,耗能能力较好,可通过改变元件数... 详细信息

利用ABAQUS有限元软件对开发的新型防落梁装置的耗能元件的耗能影响因素及效果进行系统研究,并对耗能元件的用钢量、刚度、允许位移和耗能能力等因素进行优化分析。结果表明:耗能元件具有良好的塑性性能,耗能能力较好,可通过改变元件数量来满足不同初始刚度或屈服力的技术要求;脊背高度、元件厚度和元件高度对耗能效果均有影响,其中脊背高度对耗能能力的影响最大,脊背高度的增加可有效提高耗能能力;耗能元件的厚度取为脊背高度的1/4～1/2,高度取为脊背高度的2.5～4倍较为合理,端肢倾斜角度为20°～35°较合适。

关键词：防落梁装置耗能元件耗能效果影响因素优化分析

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桥梁支座及防落梁装置抗震性能研究

桥梁支座及防落梁装置抗震性能研究

作者：乔海东中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

桥梁支座作为连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件,对于力的传递发挥着重要作用。在正常使用阶段,桥梁支座将上部结构承受的荷载(车辆荷载、人群荷载、风荷载等)传递给下部基础结构;在遭遇地震时,桥梁支座能够在一定程度上减少上部惯... 详细信息

桥梁支座作为连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件,对于力的传递发挥着重要作用。在正常使用阶段,桥梁支座将上部结构承受的荷载(车辆荷载、人群荷载、风荷载等)传递给下部基础结构;在遭遇地震时,桥梁支座能够在一定程度上减少上部惯性力向下部结构的传递,避免桥梁产生严重的结构破坏。当上下结构的相对位移大大的超过其许可位移时,防落梁装置则会形成保护桥梁的第二道防线,防止落梁的发生。它们之间的相互配合保证了桥梁使用的安全需求。桥梁支座及防落梁装置被大量的应用于现代化桥梁中。近年来国内外地震频发,由于地震而产生的桥梁破坏,乃至落梁现象十分普遍,造成了严重的经济损失和人员伤亡。如何能使桥梁支座及防落梁装置充分发挥作用,从而减小地震对桥梁整体结构的破坏就显得十分重要。本文在查阅国内外相关研究的基础上,主要研究了桥梁中应用比较多的四种支座(板式橡胶支座、高阻尼橡胶支座、滑板支座及盆式支座)的抗震性能,以试验研究和数值模拟相结合的方法分析了其力学性能。同时,本文以百花大桥为研究载体,比较有无抗震挡块及不同支座组合下桥梁的地震反应。本论文主要工作如下:(1)简要介绍各种桥梁支座及防落梁装置的结构特点,归纳整理国内外各种桥梁支座和防落梁装置的震害现象及其抗震性能的研究现状。(2)结合现有的试验条件,制定桥梁支座拟静力试验方案,研究四种支座在不同竖向荷载及频率下的水平本构关系,分析比较支座的耗能特点及同种支座单双向耗能的差异。(3)根据支座的实际尺寸建立ANSYS有限元模型,与实验室试验进行比较并拓展数值模拟范围,得到支座的单双向力-位移曲线,比较分析其耗能状况等抗震性能。(4)利用桥梁支座的试验数据及Midas Civil软件,建立整桥有限元模型进行桥梁地震反应分析,分析桥梁横向抗震挡块在地震中的作用及不同支座组合对桥梁抗震的影响。

关键词：桥梁支座防落梁装置拟静力试验支座耗能时程分析

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钢绞线拉索式防落梁装置抗冲击性能试验研究

钢绞线拉索式防落梁装置抗冲击性能试验研究

作者：雷芸桂林理工大学

学位级别：硕士

作为防止桥梁落梁的连接构造设施,钢绞线拉索式防落梁装置在地震频发的国家和地区得到高度的重视和广泛的应用,钢绞线拉索式防落梁装置能够有效地降低地震动荷载引起的桥梁上、下部结构间的相对位移,从而避免桥梁落梁破坏的发生,保障抗... 详细信息

作为防止桥梁落梁的连接构造设施,钢绞线拉索式防落梁装置在地震频发的国家和地区得到高度的重视和广泛的应用,钢绞线拉索式防落梁装置能够有效地降低地震动荷载引起的桥梁上、下部结构间的相对位移,从而避免桥梁落梁破坏的发生,保障抗震救灾工作的顺利开展。目前我国防落梁装置的研发仍处于仿制阶段,现有钢绞线拉索式防落梁装置缺乏抗冲击性能研究。钢绞线拉索式防落梁装置的抗冲击性能主要取决于钢绞线拉索的力学性能,现阶段钢绞线拉索的研究仍集中于拉索的静力性能,国内外对钢绞线拉索的研究极为有限。因此,本文针对钢绞线拉索进行理论分析、有限元模拟和静、动力试验研究,为钢绞线拉索式防落梁装置的研发升级和推广应用提供参考。本文主要研究内容及取得的成果如下:(1)钢绞线拉索锚固体系受力分析。在前人研究的基础上对钢绞线拉索锚固体系进行了简要的理论分析;根据规范要求对冷铸体进行了圆柱体单轴抗压试验,获得了各型号冷铸体的基本力学性能参数,分析确定了冷铸体型号;以获取的材料力学性能参数建立钢绞线拉索有限元模型并通过静载试验数据验证模型的有效性,详细分析了锚具、冷铸体和钢绞线的受力。(2)钢绞线拉索轴向拉伸静载试验研究。对采用新型多锥体锚具锚固的多筋束钢绞线拉索进行了轴向静力拉伸试验,基于试验结果分析了钢绞线拉索轴向静力拉伸的锚固效率、极限承载力、位移、锚具外表面应变和钢绞线应变,研究了钢绞线拉索在静力荷载作用下的破坏形态、破坏机理和受力性能。(3)钢绞线拉索抗冲击性能试验研究。对采用新型多锥体锚具锚固的多筋束钢绞线拉索进行了轴向高速冲击试验,实测并分析了冲击力、位移、应变时程曲线,对比了静、动力试验结果,研究了钢绞线拉索的抗冲击性能,明确了钢绞线拉索的冲击破坏机理。(4)通过内嵌多测点光纤光栅传感器精确测量钢绞线应变,揭示了静、动力荷载作用下拉索锚固段钢绞线应力分布规律和自由段钢绞线应力分布不均匀性。综上所述,本文对拉索式防落梁装置中的钢绞线拉索进行了系统研究,揭示了钢绞线拉索在静载和冲击荷载作用下的破坏形态、破坏机理和力学性能,推动钢绞线拉索式防落梁装置的发展和实际工程应用。

关键词：防落梁装置钢绞线拉索有限元静载试验冲击试验

地震作用下高效吸能合金防落梁装置受力性能研究

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地震作用下高效吸能合金防落梁装置受力性能研究

作者：杨德举重庆交通大学

学位级别：硕士

在地震作用下,桥梁上部结构的落梁是桥梁倒塌的主要原因,历次大地震的落梁震害均造成了严重损失。防落梁系统作为一种有效的限位和防止落梁手段,在桥梁的抗震设计中是十分重要的,其主要分为三个部分:梁的搁置长度、限位装置、连梁装置... 详细信息

在地震作用下,桥梁上部结构的落梁是桥梁倒塌的主要原因,历次大地震的落梁震害均造成了严重损失。防落梁系统作为一种有效的限位和防止落梁手段,在桥梁的抗震设计中是十分重要的,其主要分为三个部分:梁的搁置长度、限位装置、连梁装置。国内外的专家学者对这方面进行了大量研究,并取得了许多成果,防落梁装置在实际工程应用中也取得了不错的效果。目前国内的防落梁系统的研究主要是梁的搁置长度和拉索式的防落梁装置,对于具有耗能能力和防碰撞效果的防落梁装置的研究较少。通过本次高效吸能合金在交通安全领域的应用研究项目下,本文以“高效吸能合金钢阻尼限位装置研发”的科研创新课题为依托,运用高效吸能合金这种新材料,设计了一种具有耗能和限位双重作用的新型防落梁装置。主要完成了以下工作:(1)通过查阅大量有关防落梁装置研究的文献,总结了防落梁装置的应用现状及理论研究现状,分析了各种防落梁装置的优缺点。并基于耗能型防落梁装置的设计思想,结合高效吸能合金这一新材料,研发了一种具有耗能能力和多级抗震效果的新型防落梁装置,这种防落梁装置主要是通过塑性变形耗能来实现防碰撞和防落梁效果。(2)这种新型防落梁装置的耗能部件有两个,分别是高效吸能合金拉杆和受压的波纹钢管。为平衡两个部件的耗能效果,在Abaqus中对波纹钢管进行了数值模拟分析,不断地进行改进设计,使其具备了较为不错耗能能力。(3)对这种新型防落梁装置的应用效果进行了数值模拟分析,运用Abaqus对整个装置进行了往复位移循环加载,分析其耗能性能。并通过对比分析高效吸能合金防落梁装置在简支梁桥上的应用效果,对装置的主要设计参数进行了优化,使其能在地震作用下发挥更好的限位耗能和防碰撞效果。(4)通过Midas Civil建立简支梁桥模型,进行了地震作用下防落梁装置应用效果分析。主要分析内容为两部分:一是拉索式防落梁装置与高效吸能合金防落梁装置做对比;二是对比了高效吸能合金防落梁装置安装于简支梁桥上的两种连接方式的应用效果,即墩梁连接与梁梁连接。(5)针对连续梁桥,对比分析了高效吸能合金防落梁装置墩梁连接和台梁连接,两种连接方式对桥梁地震响应的影响。

关键词：桥梁工程防落梁装置高效吸能合金时程分析

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高阻尼组合式防落梁装置抗震性能研究

公路 2021年第2期66卷 202-206页

作者：陈维田殷旭东中交第一公路勘察设计研究院有限公司西安市710075

高阻尼组合式防落梁装置是一种以钢绞线和中空式阻尼器为核心构件的连梁装置,以某连续梁桥为例,分别以E1和E2地震波为激励进行结构地震响应的非线性时程分析,对高阻尼组合式落梁装置进行抗震性能研究,并与原结构地震响应进行对比。结果... 详细信息

高阻尼组合式防落梁装置是一种以钢绞线和中空式阻尼器为核心构件的连梁装置,以某连续梁桥为例,分别以E1和E2地震波为激励进行结构地震响应的非线性时程分析,对高阻尼组合式落梁装置进行抗震性能研究,并与原结构地震响应进行对比。结果表明:采用高阻尼组合式防落梁装置能够显著控制主梁相对位移,梁端位移均可控制在伸缩缝容许位移之内,避免了落梁风险,能够有效改善最不利截面的受力。

关键词：桥梁工程地震响应防落梁装置耗能抗震性能

采用铅芯橡胶支座的简支梁纵向防落梁装置设计研究

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采用铅芯橡胶支座的简支梁纵向防落梁装置设计研究

作者：冯佳重庆交通大学

学位级别：硕士

现阶段,我国对减隔震桥梁的防落梁措施研究相对较少,通过对青海玛多等地震震害调查发现,采用橡胶减震支座的简支梁桥同样有落梁的风险,需要增设防落梁措施。目前我国研究出加上已经投用的限位措施比较多,各有各的优缺点。本文根据高烈... 详细信息

现阶段,我国对减隔震桥梁的防落梁措施研究相对较少,通过对青海玛多等地震震害调查发现,采用橡胶减震支座的简支梁桥同样有落梁的风险,需要增设防落梁措施。目前我国研究出加上已经投用的限位措施比较多,各有各的优缺点。本文根据高烈度区简支梁桥常用的铅芯橡胶支座设计出一种纵向防落梁装置,对限位装置的构件设计、力学性能、工作机理、抗震性能及应用进行系统研究。以采用铅芯橡胶支座的多跨简支梁桥为例,采用非线性动力时程分析方法对我所设计的防落梁装置进行分析,并对防落梁装置的工作机理、抗震性能、参数分析等进行讨论。本文的主要研究工作如下:(1)对国内外的落梁震害进行调研,并对落梁的原因进行分析总结。在落梁震害的基础上,对目前常用的防落梁措施进行对比研究,从概念设计、应用范围、设计方法上对各种防落梁措施的优缺点进行了初步的归纳总结。(2)采用有限元数值模拟方法,建立典型的西高地区多跨简支梁桥,从主梁的纵向位移响应、墩底纵向位移、墩底内力、墩梁相对位移及梁梁相对位移等方面,对比有无防落梁装置简支长桥的地震响应规律进行了分析研究,并对防落梁装置的作用机理进行了深入的分析,得出该防落梁装置可以有效限制墩梁相对位移。(3)研究了防落梁装置设置数量、设置位置、防落梁抗压刚度、防落梁初始间隙等因素对多跨长桥地震响应进行分析,得出防落梁装置只对设置该装置的墩产生影响很大,对普通墩的影响很小,建议防落梁装置的抗压刚度按墩的抗推刚度的倍数来选择,选取范围为0.5～1.0倍,初始间隙为所选支座极限位移的65%～80%。(4)对该防落梁装置在实桥结构中的进行应用,得出通过该防落梁装置可以将两个抗震体系的优势结合起来,实现隔震机制和延性机制依次出现。

关键词：多跨简支梁桥铅芯橡胶支座防落梁装置时程分析抗震性能