鐵路橋梁雙曲面球型減隔震支座安裝技術

針對某3跨門式橋墩軌道交通曲線連續(xù)梁橋,采用其橋址《地震安全性評價報告》提供的3條地震動時程曲線,應用sap2000有限元軟件,分析未隔震和雙曲面球型減隔震支座隔震條件下的罕遇地震響應,進行雙曲面球型減隔震支座曲線連續(xù)梁橋的減隔震研究。研究結果表明,曲線連續(xù)梁橋各橋墩的內力響應受響應內力方向與地震動輸入方向夾角的影響;僅固定墩切向隔震時,固定墩的切向內力大幅減少,彎矩和剪力分別減小約70%和50%,但各墩的徑向內力均有增加,最大增幅約達10%,不能滿足橋梁的抗震要求;固定墩切向和徑向雙向、滑動墩徑向隔震時,固定墩的切向和徑向內力均大幅減少,彎矩和剪力分別降低約73%和49%,同時各滑動墩的徑向內力也大幅降低40%～60%,減震效果明顯。

首先比較了現行的幾種保證連續(xù)梁橋順橋向抗震安全的減隔震措施,然后詳細介紹了同濟大學橋梁工程系新近開發(fā)的雙曲面球型減隔震支座的抗震機理和構造特點,接著簡要介紹、分析了對該支座進行的抗震性能試驗的研究結果,最后通過對一個11跨連續(xù)梁橋算例的抗震分析,表明這種減隔震支座非常適用于連續(xù)梁橋的減隔震設計.

介紹了雙曲面球型減隔震支座的構造特點和工作機理,表明其能夠滿足減隔震支座的三個基本要求,并具有結構簡單、抗震性能穩(wěn)定可靠的優(yōu)點.分析了在地震作用下該支座產生豎向位移的原因和影響因素,并通過試驗驗證了理論分析的結果.通過對一個2跨連續(xù)梁橋算例的非線性時程反應分析,表明此豎向位移對梁體的響應不會有很嚴重的影響,該支座完全可以滿足連續(xù)梁橋的減隔震要求.

闡述了雙曲面球型減隔震支莊的工作原理及其力學特性,雙曲面球型;成隔震支座減隔震性能的主要影響參數為滑動球面的摩擦系數和兩個球面的球心距。為了研究各參數對支座減隔震性能的影響,通過對-5跨連續(xù)梁橋模型的計算分析,得出在不同參數組合下橋梁結構的地震響應,討論了各參數對結構響應的影響規(guī)律,并對工程應用中選取較優(yōu)的;成隔震支座參數提出了建議。

簡要介紹目前橋梁減震、隔震技術的國內外現狀和發(fā)展趨勢,結合汶川大地震寶成鐵路清江7號大橋的受損情況,提出在高烈度地震區(qū)鐵路橋梁使用新型的軟鋼阻尼支座或摩擦擺式支座,當強地震發(fā)生時,剪斷支座中的止動部件,消除墩頂固定支座的水平約束,通過軟鋼或摩擦擺消耗部分地震能量,改變橋墩振動特性,使墩身及基礎的地震力響應減小,達到減震效果。強震過后,將梁部就位,安裝止動部件,橋梁即可正常使用。

1.1.1.雙曲面球型減隔震支座簡介 雙曲面球型減隔震支座是國內廠家在結合我國橋梁建設的實際情況下,通過 對技術上非常成熟的球型滑動支座進行改造而研發(fā)的，屬于摩擦擺式隔震支座。 該支座將普通球型滑動支座的平滑動面改為球面，結構上包括一個具有滑動凹球 面的上支座板、一個具有雙凸球面的中支座板和一個具有轉動凹球面的下支座板， 滑動球面和轉動球面的摩擦副均由不銹鋼板和聚四氟乙烯板組成。 雙曲面球型減隔震支座有固定、活動（單向和雙向）之分。其中固定雙曲面 球型減隔震支座的構造如圖4-51所示。上支座板的頂面與梁體通過螺栓相連， 成為一個整體。上支座板下表面與中支座板的滑動球面相切，中支座板下表面與 下支座板的轉動球面相切，下支座板則與橋墩或蓋梁通過螺栓相連，成為一個整 體。環(huán)形套箍限位環(huán)與上支座板通過螺栓相連，包圍在下支座板外側，可以提供 正常使用下的水平承載力。在常時荷載作用

結合處于高烈度地震地區(qū)的某(48+4×80+48)m剛構連續(xù)梁橋的工程實例,分析表明對高烈度區(qū)的長聯多跨剛構連續(xù)梁橋進行常規(guī)抗震設計往往無法達到抗震設防目標。應用雙曲面球型減隔震支座進行減震設計,可以有效地降低抗震設計控制截面的內力,使結構設計更容易滿足抗震規(guī)范的要求。同時分析了雙曲面球型減隔震支座的兩個主要參數摩擦系數和球心距對剛構墩減震效果的影響。對于同一個球心距,剛構墩墩底的順橋向彎矩響應、墩頂的順橋向位移響應隨摩擦因數的增大而減小,橫橋向彎矩響應、橫橋向位移響應隨摩擦因數的增大而增大;對于同一個摩擦因數,隨著球心距的增加,剛構墩墩底的順橋向、橫橋向彎矩響應以及墩頂的橫橋向位移響應均呈現減小趨勢,而剛構墩墩頂的順橋向位移響應呈現先減小后增大的趨勢。

TJQZ-通橋8361鐵路橋梁球型支座安裝圖

華陽特大橋為109m+168m+109m的矮墩特大跨徑連續(xù)梁橋,由于其上部結構質量與下部水平抗推剛度均很大,遭遇強震時水平地震慣性力巨大,將導致在常規(guī)設計思路下墩身、樁基尺寸和配筋難以滿足受力要求。為解決上述難題,在設計比選和論證中較好地引進了減隔震技術,對該橋采用雙曲面球型減隔震支座的抗震設計過程和心得進行了論述。

橋梁支座是連接橋梁上部結構與下部結構的"關節(jié)"部件,是橋梁結構的重要組成部分,其性能優(yōu)劣直接影響整座橋梁甚至整條線路的運營狀態(tài)及使用壽命。對球型支座的結構設計、經濟技術指標、材料選擇、生產加工控制及檢測試驗等內容進行介紹,為球型支座在鐵路橋梁上的進一步應用提供參考。

運用結構最優(yōu)化理論建立了考慮地震時車輛運行安全性的鐵路簡支梁橋減隔震體系優(yōu)化設計模型,采用ansys中的一階優(yōu)化方法,在優(yōu)化過程中考慮結構rayleigh阻尼系數的變化對減隔震體系的影響及土和基礎的相互作用,實現了對鉛芯橡膠支座動力設計參數的優(yōu)化設計。通過計算分析,得出了鉛芯橡膠支座動力參數對橋梁地震響應的影響規(guī)律:在應用lrb對不同場地條件下的鐵路簡支梁橋進行減隔震設計時,屈服后剛度與屈服前剛度比α對結構地震響應有重要影響。因此,可以采用改變屈服后剛度與屈服前剛度比α的簡化設計方法,滿足橋梁地震響應的要求。為了提高系統(tǒng)的優(yōu)化效率,在進行減隔震支座優(yōu)化時,行車安全性的約束可以在優(yōu)化過程外考慮,即在支座參數優(yōu)化解確定后,再進行車輛地震輸入譜密度強度si值的驗算。

本文將結合某橋梁，簡要的介紹了彈塑性鋼減隔震支座的結構特點以及減隔震的原理，通過結合有限元分析軟件建立全橋有限元模型，該模型是在e2的地震狀態(tài)下，分別針對橋梁是否采取減隔震支座而進行地震動力時程分析。

以某工程項目為對象,以50a10%超越概率e1(地震作用)和50a2%超越概率e2(地震作用)的地震動加速度時程數據為輸入參數建立有限元模型來分析普通橡膠支座和雙曲面球形減震支座對橋梁整體結構抗震特性的影響作用。研究結果表明:e2地震力作用下,雙曲面球形減震支座下梁端橫向和縱向位移均大幅度下降,支座橫橋向位移增加,橡膠支座縱向位移增大而滑動支座縱向位移減小,減隔震支座降低了相鄰主梁碰撞而造成結構震害；e1地震力作用下,橋梁立柱和樁基結構在橡膠支座和雙曲面球形減隔震支座下均不會發(fā)生基于結構抗彎能力不足而導致基礎震害,但雙曲面球形減隔震支座下橋梁立柱底部和樁基彎矩均大幅下降；e2地震力下,橡膠支座的1#、2#橋墩立柱和1#、2#、3#、4#橋墩樁基結構彎矩超過結構的抗彎承載能力,橋梁立柱和樁基結構均會發(fā)生嚴重破壞；雙曲面球形減隔震支座下橋梁立柱底部和樁基彎矩均大幅下降,低于橋梁立柱的抗彎承載力,橋梁結構不會發(fā)生結構破壞。

簡介紹了目前常用的幾種減隔震支座，并闡述了摩擦擺減隔震支座的優(yōu)勢特點及工作原理。通過對某座市政橋梁的的抗震分析計算，對摩擦擺減隔震支座的減隔震性能進行探討分析。

在橋梁地基與基礎之間設計\"一種用于橋梁基礎的減隔震支座\

　公路　2009年5月　第5期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　highway　may12009　no15 　文章編號:0451-0712(2009)05-0160-03　　　　中圖分類號:u443136　　　　文獻標識碼:b 長大橋梁減隔震支座關鍵技術介紹 馮剛憲 (中船重工七二五所　洛陽市　471039) 摘　要:介紹了雙曲面球型減隔震支座的結構、特點、關鍵技術以及應用情況。雙曲面球型減隔震支座主要由 上座板、中座板、下座板、上球面不銹鋼滑板、下球面不銹鋼滑板、上四氟滑板、下四氟滑板、抗剪螺栓及防塵密封裙等 幾部分組成。雙曲面球型減隔震支座的減隔震原理是,當地震發(fā)生且橫向力超過給定值時,抗剪螺栓被剪斷,支座的 橫向限位約束被解除,大半徑球面摩擦副橫向即可自由滑動,從而地

城際軌道交通連續(xù)梁球型支座安裝圖 圖號：gtqz-ⅱ(2009版) 中鐵第四勘察設計院集團有限公司橋梁處 洛陽雙瑞特種裝備有限公司 二00九年十二月 目錄 序號圖號圖名頁次備注 1封面 2目錄1 3gtqz-ⅱ-sm-01設計說明(一)2 4gtqz-ⅱ-sm-02設計說明(二)3 5gtqz-ⅱ-sm-03設計說明(三)4 6gtqz-ⅱ-gd-01gtqz-ⅱ固定球型支座安裝圖5 7gtqz-ⅱ-hx-01gtqz-ⅱ橫向活動球型支座安裝圖6 8gtqz-ⅱ-zx-01gtqz-ⅱ縱向活動球型支座安裝圖7 9gtqz-ⅱ-dx-01gtqz-ⅱ多向活動球型支座安裝圖8 設計說明 一、總則 本系列gtqz-ⅱ球型支座是根據武漢城市圈軌道交通建設要求而設計的一套圖紙，適用于設 計時速300km/h的城際軌道

交通基礎設施抗震減災技術研討會交流材料 1 地震災害對鐵路橋梁的影響 及其抗震設計與減隔震控制研究 李龍安 （中鐵大橋勘測設計院有限公司教授級高工，湖北武漢430050） 摘要：通過汶川大地震的多座典型橋梁的震害，分析了此次大地震對公路橋梁破壞重而對鐵路橋梁破壞較 輕的機理，根據鐵路橋梁的結構特點，從鐵路橋梁的抗震概念設計、抗震計算設計、抗震構造設計等三個 方面著手，提出了鐵路橋梁各設計階段應有主輔之分的抗震設計思想，指出了減輕鐵路橋梁震害的有效途 徑之一是采用減隔震控制技術。 關鍵詞：鐵路橋梁震害；抗震設計；減震控制技術；隔震控制技術；研究 1概述 2008年5月12日四川汶川發(fā)生8級強烈地震，作為災后救援的生命線工程——道路 橋梁工程遭到全面破壞，使救援部隊不能按時到達災區(qū)第一線，給國家、社會和人民的生命 財產帶來了巨大損失。 此次大地震雖過去了將近

通過汶川大地震的多座典型橋梁的震害,分析了此次大地震對公路橋梁破壞重而對鐵路橋梁破壞較輕的機理,根據鐵路橋梁的結構特點,從鐵路橋梁的抗震概念設計、抗震計算設計、抗震構造設計等三個方面著手,提出了鐵路橋梁各設計階段應有主輔之分的抗震設計思想,指出了減輕鐵路橋梁震害的有效途徑之一是采用減隔震控制技術。

近些年隨著地震的頻繁發(fā)生,使得一些鐵路橋梁的破壞比較嚴重,鐵路橋梁是交通的必要設施,若是在地震的過程中,一些鐵路橋梁遭到破壞,就會留下隱患,甚至阻斷交通.對于鐵路橋梁工程來說,它是一個投資較大的工程,施工條件比較復雜,工期長,當受到巨大破壞時,往往很難維修,所以在進行鐵路橋梁工程設計時一定要運用減隔震技術,從而提高鐵路橋梁的抗震能力.近些年,一些專業(yè)人士開始研究減隔震技術的應用,研究鐵路橋梁減隔震的技術方法以及相關的參數分析,以便提高鐵路橋梁的抗震能力,本文就通過某鐵路橋梁在地震中受到破壞的案例進行分析,從而根據案例了解鐵路橋梁減隔震技術應用的重要性,對鐵路橋梁的減隔震設計方法與基本的參數進行詳細的分析.

介紹了鐵路橋梁局部損傷的原因和種類,并詳細闡述了利用電、光、聲、磁等無損檢測技術對鐵路橋梁的局部損傷進行檢測的相關技術原理,為鐵路橋梁局部損傷的檢測提供了多項技術選擇。

橋梁支座