变滞回性能阻尼器的抗震性能及其在RC排架墩中的应用

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作者 董慧慧 李艳玲 +1 位作者 韩强 杜修力 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期98-108,共11页

为了实现分级保护主体结构同时减小传统耗能阻尼器在强震作用下的残余变形的目的,提出一种基于形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)板环的新型变滞回性能阻尼器(variable hysteresis performance damper based on shape memory alloy,... 为了实现分级保护主体结构同时减小传统耗能阻尼器在强震作用下的残余变形的目的,提出一种基于形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)板环的新型变滞回性能阻尼器(variable hysteresis performance damper based on shape memory alloy,SMA-VHD)。首先阐明了新型阻尼器的基本构造,揭示了其变滞回性能工作机理和自复位原理。通过对SMA板材进行材性试验确定了SMA板材的关键性能参数,进而建立阻尼器精细化有限元模型,系统研究阻尼器的滞回性能及参数影响规律。最后将新型阻尼器应用于RC排架墩中,通过动力时程分析研究附加阻尼器桥墩结构的分阶段抗震性能。研究结果表明:SMA板材应力应变关系呈“旗帜型”,具有良好的自复位能力;SMA-VHD滞回曲线呈现明显分级平台,随着阻尼器变形的增加,其滞回曲线由饱满的矩形变为具有自复位功能的“旗帜型”,表明该阻尼器具有变滞回性能的特性;将SMA-VHD应用到RC排架墩中,可有效实现结构的分级抗震,提高桥墩结构的抗震性能水平。 展开更多

关键词 变滞回性能阻尼器(VHD) 形状记忆合金(SMA) RC排架墩 自复位功能 分级抗震

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设置多级屈服耗能BRB的桥梁排架墩等能量设计方法 被引量：1

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作者 秦洪果 裴银海 +2 位作者 范向鑫 李萍 石岩 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期246-256,共11页

传统防屈曲支撑(BRB)被广泛用于桥梁排架墩的减震控制,但其屈服后刚度较低和变形能力较小,难以有效控制强震下的峰值位移和残余位移。为此,将传统单一材料组成的BRB核心变形段替换为两种具有不同屈服点的材料,使其整体力学特性呈分级屈... 传统防屈曲支撑(BRB)被广泛用于桥梁排架墩的减震控制,但其屈服后刚度较低和变形能力较小,难以有效控制强震下的峰值位移和残余位移。为此,将传统单一材料组成的BRB核心变形段替换为两种具有不同屈服点的材料,使其整体力学特性呈分级屈服的多线性,形成多级屈服耗能的防屈曲支撑(MSBRB)。将MSBRB作为保险丝构件应用于排架墩以提升其抗震性能,采用等能量的设计方法,以设置MSBRB排架墩体系的能力曲线为设计目标,考虑体系在逐渐增强的地震动荷载作用下的塑性发展机制和能力曲线特征,在中国公路抗震设计规范基础上发展了三阶段的抗震设计流程。最后,结合一排架墩设计案例并通过非线性时程分析证明了所提出设计方法的可行性和准确性。结果表明:设计方法可以较好地预测不同地震水平下MSBRB排架墩体系的性能状态,设计值与模拟值最大误差不超过6%,能达到不同地震水平的设计目标;设置MSBRB能显著降低排架墩的墩顶位移,E2地震作用水平下可使排架墩保持弹性状态,在更强的地震水平下也可有效降低排架墩的损伤,说明MSBRB可更为高效地提升排架墩抗震性能,实现排架墩的损伤控制。 展开更多

关键词 排架墩 基于等能量的设计方法 结构保险丝 多级防屈曲支撑 能量修正系数

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设置钢管灌浆阻尼器的RSC双层排架墩抗震性能分析

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作者 王严信 孙治国 +1 位作者 李小军 王东升 《震灾防御技术》 CSCD 北大核心 2024年第2期355-362,共8页

为实现双层桥梁排架墩地震损伤控制设计,提出上层排架采用摇摆-自复位(Rocking Self-Centering,RSC)体系、下层排架不摇摆的双层桥梁排架墩设计思路,并采用钢管灌浆阻尼器(Steel-tube Grout Damper,SGD)提升摇摆接缝处的耗能能力。基于O... 为实现双层桥梁排架墩地震损伤控制设计,提出上层排架采用摇摆-自复位(Rocking Self-Centering,RSC)体系、下层排架不摇摆的双层桥梁排架墩设计思路,并采用钢管灌浆阻尼器(Steel-tube Grout Damper,SGD)提升摇摆接缝处的耗能能力。基于OpenSees数值分析平台分别建立了SGD和外置SGD的RSC双层排架墩抗震数值分析模型,结合试验结果验证了SGD和RSC排架墩建模方法的准确性。选取7条近断层地震动记录,基于增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis,IDA)手段,研究外置SGD的RSC双层排架墩的地震反应。研究结果表明,当PGA为0.1 g时,SGD开始屈服耗能;当PGA为0.4 g时,SGD最大变形为名义极限变形的53.44%,无粘结预应力筋最大应力为名义屈服强度的59.60%;当PGA为0.8 g时,SGD接近拉断,预应力筋最大应力为名义屈服强度的84.78%;与耗能角钢相比,SGD变形及耗能能力更强,在强震作用下更不易发生拉断破坏。 展开更多

关键词 桥梁抗震 双层排架墩 钢管灌浆阻尼器 摇摆-自复位 地震损伤控制 增量动力分析

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设置BRB桥梁排架墩基于位移抗震设计方法 被引量：25

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作者 石岩 王东升 韩建平 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第7期62-68,128,共8页

基于"保险丝"和"损伤控制"的抗震设计理念,提出在桥梁双柱式排架墩中通过设置屈曲约束支撑(BRB)以提高其横桥向抗震性能的构想。首先从获得"抗震能力"的角度对设置BRB桥梁排架墩的抗震设计参数进行系统... 基于"保险丝"和"损伤控制"的抗震设计理念,提出在桥梁双柱式排架墩中通过设置屈曲约束支撑(BRB)以提高其横桥向抗震性能的构想。首先从获得"抗震能力"的角度对设置BRB桥梁排架墩的抗震设计参数进行系统性分析,推导出与剪跨比和墩柱间距与直径(边长)比相关的BRB核心段最大和最小长度取值范围;再从求解"地震需求"角度建立了设置保险丝的(SDOF)主结构体系弹塑性反应谱基本方程,分析该体系的非线性地震反应一般规律;然后,基于体系的"抗震能力"和"地震需求",发展了设置BRB的桥梁排架墩基于位移的抗震设计方法,并结合一个具体桥梁排架墩实例说明建议设计方法的可行性。 展开更多

关键词 桥梁工程 基于位移抗震设计 双柱式排架墩 屈曲约束支撑 弹塑性反应谱

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设置BRB的桥梁排架墩抗震性能参数分析 被引量：7

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作者 石岩 张展宏 +1 位作者 韩建平 许继祥 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期71-76,90,共7页

汶川大地震中,桥梁双柱式排架墩遭到了严重的破坏,其抗震问题被广泛关注。作者基于结构"保险丝"的损伤控制理念,在双柱式桥梁排架墩中设置屈曲约束支撑(BRB),以提高横桥向的抗震性能。建立了考虑墩柱弹塑性、梁体与挡块碰撞... 汶川大地震中,桥梁双柱式排架墩遭到了严重的破坏,其抗震问题被广泛关注。作者基于结构"保险丝"的损伤控制理念,在双柱式桥梁排架墩中设置屈曲约束支撑(BRB),以提高横桥向的抗震性能。建立了考虑墩柱弹塑性、梁体与挡块碰撞和支座滑动效应的单个排架墩动力分析模型,通过输入远场地震动、具有向前方向性效应和滑冲效应的近断层地震动进行非线性地震反应时程分析,研究了BRB与排架墩水平刚度比、水平屈服位移比、BRB布置形式和排架墩形式等参数对桥梁排架墩抗震性能的影响。结果表明:设置BRB能有效地减小规则和不规则排架墩的地震损伤,BRB与排架墩水平刚度比和水平屈服位移比的合理取值范围分别为0.5～2.0和0.5～1.5。 展开更多

关键词 桥梁工程 双柱式排架墩 屈曲约束支撑 近断层地震动 速度脉冲

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摇摆-自复位双层桥梁排架墩抗震体系研究 被引量：11

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作者 孙治国 赵泰儀 +2 位作者 韩强 王东升 亓兴军 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期472-480,共9页

为实现摇摆-自复位(Rocking Self-Centering,RSC)双层桥梁排架墩的地震损伤控制设计和震后功能快速恢复,结合外置角钢、耗能钢筋、无黏结预应力筋设计了仅上层摇摆(模型1)、仅下层摇摆(模型2)以及双层均摇摆(模型3)的3种RSC双层排架墩... 为实现摇摆-自复位(Rocking Self-Centering,RSC)双层桥梁排架墩的地震损伤控制设计和震后功能快速恢复,结合外置角钢、耗能钢筋、无黏结预应力筋设计了仅上层摇摆(模型1)、仅下层摇摆(模型2)以及双层均摇摆(模型3)的3种RSC双层排架墩。同时设计了一个普通钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)双层排架墩(模型4)作为参考。建立了不同排架墩的抗震数值分析模型,并结合1个RSC单层排架墩的拟静力试验结果验证了建模方法的准确性。定义了RSC双层排架墩在强震下的失效准则,分析了近断层地震动下各双层排架墩的地震反应。结果表明:与普通RC双层排架墩相比,各RSC双层排架墩基本自振周期显著增大。PGA为0.1g时,RSC双层排架墩的角钢屈服并耗能。PGA为0.4g时,普通RC双层排架墩的层间残余位移角为0.82%,RSC双层排架墩的层间残余位移角接近0,且各RSC双层排架墩中预应力筋均未屈服;除模型1中的外置角钢未被拉断破坏外,其余模型中的角钢均被拉断。模型4下层桥墩截面的曲率延性系数远大于模型1下层(非摇摆层)桥墩以及模型2上层(非摇摆层)桥墩截面的曲率延性系数值。 展开更多

关键词 桥梁 抗震结构 摇摆-自复位 双层排架墩 失效准则

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轻轨高架桥轻型排架墩温度力及制动力的计算

7

作者 韩仁海 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2008年第7期45-48,56,共5页

研究目的:我国现在对轻轨高架桥轻型桥墩的温度影响力及车辆制动力的计算没有统一规范,本文试图解决轻型桥墩温度影响力及车辆制动力的计算问题。研究结论:(1)柔性排架桩墩是由单排或双排的钢筋混凝土桩与钢筋混凝土盖梁连接而成,其主... 研究目的:我国现在对轻轨高架桥轻型桥墩的温度影响力及车辆制动力的计算没有统一规范,本文试图解决轻型桥墩温度影响力及车辆制动力的计算问题。研究结论:(1)柔性排架桩墩是由单排或双排的钢筋混凝土桩与钢筋混凝土盖梁连接而成,其主要特点是可以通过一些构造措施,将上部结构传来的水平力(制动力、温度作用等)传递到全桥的各个柔性墩台,按照刚度系数合理分配温度影响力和车辆制动力;(2)通过桥梁一般柔性墩的案例计算,发现轻轨高架桥的水平力不均衡分布系数较铁路桥梁偏大一些,应该予以关注。随着城市轨道交通建设的发展,将会积累更客观的经验。 展开更多

关键词 轻轨高架桥 轻型排架墩 温度力 制动力 计算

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近断层脉冲型地震动作用下简支梁桥地震响应与损伤分析

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作者 韩建平 柴文阳 +1 位作者 石岩 刘云帅 《地震工程学报》 北大核心 2025年第2期251-262,280,共13页

为探究简支梁桥在近断层脉冲地震动作用下的地震响应特征和损伤情况,采用单一函数解析模型模拟近断层地震动中的低频脉冲成分,并与实测地震动滤波后得到的高频成分相叠加,合成得到近断层脉冲型地震动作为输入;以一座4跨简支梁桥为原型,... 为探究简支梁桥在近断层脉冲地震动作用下的地震响应特征和损伤情况,采用单一函数解析模型模拟近断层地震动中的低频脉冲成分,并与实测地震动滤波后得到的高频成分相叠加,合成得到近断层脉冲型地震动作为输入;以一座4跨简支梁桥为原型,建立有限元数值模型,通过非线性地震反应时程分析,系统研究近断层脉冲型地震动断层距、矩震级、脉冲次数和合成地震动的高频成分等对简支梁桥桥墩的墩顶位移和损伤状态、主梁的位移和碰撞力的影响。结果表明:(1)地震动低频成分是脉冲峰值的主要影响因素,简支梁桥的地震响应强烈程度主要由地震动中的低频脉冲成分决定;(2)在地震动的矩震级较小时,由于单次脉冲的峰值大于多次反复脉冲,简支梁桥的地震响应更加明显;反之,桥梁在多次反复的脉冲作用下地震响应更大;(3)地震动中高频成分对结构的地震响应影响较小,但会影响桥梁的峰值和残余位移,其影响亦不可忽视。 展开更多

关键词 近断层地震动 脉冲效应 人工合成地震动 双柱式排架墩 地震响应

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排架桩墩在煤矿铁路上的应用

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作者 文金有 《煤矿设计》 北大核心 1999年第2期31-33,共3页

排架桩墩是一种构造简单，节省圬工的轻型桥墩，但在煤矿铁路上应用很少。本文通过排架桩墩的实际应用及检算，分析其适用性，在缺乏石料、地基较差的平原地区，采用排架桩墩更为理想。

关键词 排架桩墩 缺乏石料 较弱地基 煤矿 铁路运输

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基于耗能保险丝的桥梁双柱墩减震控制研究 被引量：6

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作者 秦洪果 李萍 +1 位作者 石岩 王瑞 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第14期190-198,263,共10页

双柱式排架墩被广泛应用于桥梁下部结构,同时在历次破坏性地震中震害普遍且严重。基于保险丝的损伤控制理念,可通过设置防屈曲支撑(buckling restrained brace,BRB)等可更换的耗能装置来提升双柱墩的侧向承载力和耗能能力。当BRB按人字... 双柱式排架墩被广泛应用于桥梁下部结构,同时在历次破坏性地震中震害普遍且严重。基于保险丝的损伤控制理念,可通过设置防屈曲支撑(buckling restrained brace,BRB)等可更换的耗能装置来提升双柱墩的侧向承载力和耗能能力。当BRB按人字形和单斜式布置时,其耗能能力不能得到充分利用。该研究将肘节式支撑系统和BRB相结合,发展一种能够放大BRB位移的肘节式耗能减震体系,从而提升了BRB的耗能减震能力,并针对此保险丝体系,推导出由桥墩材料、几何属性和位移放大系数等无量纲参数控制的BRB核心段长度取值范围表达式,还绘制了位移放大系数的三维等高线图用于保险丝的设计。选择具有不同破坏形式的两个双柱墩进行保险丝设计,确定BRB的设计参数,建立动力分析模型并输入4组不同类型的地震动进行增量动力分析,考察了人字形、单斜式和肘节式BRB保险丝体系在不同地震动强度下对双柱墩的减震效果。结果表明:同等设计条件下肘节式BRB体系的减震效果最好,BRB的变形得到了放大并充分发挥了其滞回耗能作用,从而将双柱墩的地震损伤控制在轻微破坏甚至于弹性状态,而对应的人字形BRB体系减震效果则最差。 展开更多

关键词 双柱式排架墩 结构保险丝 防屈曲支撑(BRB) 肘节式BRB体系 耗能

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美国华盛顿州桥梁快速施工技术研究与实践 被引量：13

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作者 夏樟华 邵淑营 葛继平 《世界桥梁》 北大核心 2017年第6期1-6,共6页

为能在地震地区采用预制拼装混凝土下部结构快速施工桥梁,华盛顿州交通运输部采用静力弹塑性分析方法,对排架墩桥梁体系的现浇扩大基础-预制墩柱的承插式连接,以及预制墩柱-预制盖梁的灌浆套筒连接进行试验,并修建了一座示范桥进行验证... 为能在地震地区采用预制拼装混凝土下部结构快速施工桥梁,华盛顿州交通运输部采用静力弹塑性分析方法,对排架墩桥梁体系的现浇扩大基础-预制墩柱的承插式连接,以及预制墩柱-预制盖梁的灌浆套筒连接进行试验,并修建了一座示范桥进行验证。结果表明,排架墩桥梁能满足抗震性能和快速施工的需要,减少了施工时交通中断,同时也保证了工程质量和长期使用性能;采用预制混凝土盖梁可以避免使用高架脚手架和支撑,从而节省了时间和成本,提高了工人工作的安全性;预制墩柱-预制盖梁连接通过采用少量的粗钢筋和大直径波纹管在现场更容易进行装配;现浇混凝土扩大基础和预制混凝土墩柱的承插式连接在恒定垂直荷载和周期横向荷载共同作用下有较好的受力性能,同时又可以快速方便地施工。 展开更多

关键词 排架墩桥梁 桥梁快速施工技术 预制下部结构 承插式连接 灌浆套筒连接 地震

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