摩擦摆支座在桥梁抗震设计中的应用

介绍摩擦摆支座的工作原理，根据简化的荷载-位移滞回曲线给出摩擦摆支座初始刚度、等效刚度及恢复力等的计算公式。列举摩擦摆支座在国外桥梁设计与加固中的应用，也介绍在国内桥梁工程中的研究与应用现状。最后，根据某城市高架桥抗震设计的一个实例，分析标准联结构采用摩擦摆支座的隔震效应。计算结果表明，摩擦摆支座的隔震效果明显，但会增加主梁支座的位移，在设计中要注意支座与抗震挡块之间的间隙，确保摩擦摆支座的极限位移。     

摩擦摆支座在某连续梁桥抗震设计中的应用

以处于高烈度地震区域的某连续梁桥的抗震设计为工程实例,应用摩擦摆减隔震支座对桥梁进行了抗震设计,并利用有限元软件建立了离散结构模型进行动力特性分析,结果表明:应用摩擦摆支座能够有效减小地震力作用下墩顶位移及墩底弯矩,使结构设计更易满足抗震规范的要求。     

摩擦摆隔震支座在地震反应中的影响分析

本文以一座7层框架结构作为研究对象,运用有限元分析软件SAP2000,对摩擦摆基础隔震结构进行地震反应分析,输入地震波EI-Centro波,通过调整摩擦摆支座的摩擦系数,分析在不同的摩擦系数下结构的周期、基底位移、楼层加速度的影响变化,表明随着支座摩擦系数的增大,结构自振周期逐渐变小,楼层的滑动位移反应也呈减小的趋势,但楼层加速度反应会逐渐变大,为滑移隔震技术应用到实际工程提供了参考依据。     

摩擦摆隔震结构支座失效的判定条件

昆明某三层钢框架结构,结构总高度18.7m,最大层高3.6m,采用摩擦摆隔震技术。通过试验,获得了隔震支座的竖向刚度。在SAP2000中,通过合理的参数设置,对该结构进行了罕遇地震弹塑性时程分析。提出了支座在罕遇地震下发生破坏的判断条件,结果显示该结构所有摩擦摆隔震支座在罕遇地震下未发生破坏。     

摩擦摆支座桥梁减隔震性能研究

以某桥梁工程为背景,建立空间有限元计算模型,对比分析了桥梁结构在有无减隔震措施下的地震反应。结果表明,未采取减隔震措施时,该桥桥墩会发生强度破坏;而采用摩擦摆减隔震支座后,该桥桥墩的强度、变形均能满足规范要求。该计算结果可为同类桥梁结构的减隔震设计提供参考。     

摩擦摆隔震支座在储液罐隔震的应用

由于储液罐类结构的特殊性,它的抗震问题一直没能得到很好解决。近些年,在国外特别是地震高发区,采用FPS摩擦摆动支座在工业用存储罐隔震方面获得了较大推广,并取得了非常好的减震效果。以Haroun-Housner模型提出的理论为基础,针对某附加摩擦摆支座的储罐结构进行了抗震分析。计算分析表明:FPS支座对于减少储罐结构的地震反应作用非常明显,FPS支座在极温变化下性能仍然十分稳定,特别是对于高寒地区,可以替代低温性能不稳定的铅芯隔震支座。     

摩擦摆隔震技术研究和应用的回顾与前瞻(Ⅰ)——摩擦摆隔震支座的类型与性能

摩擦摆隔震支座是一种具有广泛应用前景的隔震支座,本文回顾总结了20多年来国内外摩擦摆隔震支座的开发和研究进展。依据几何构造的异同将现有的各摩擦摆隔震支座分为曲面式、沟槽式、曲面沟槽混合式摩擦摆隔震支座等3类,分别介绍了各类摩擦摆隔震支座的基本构造、隔震原理、消能机制与回复机制、性能研究和分析模型等。     

高速公路梁桥抗震支座减震效果对比分析

以某高速公路梁桥为对象,通过全桥动力非线性时程分析,对比了摩擦摆支座、板式支座和盆式支座的地震响应,探讨了摩擦摆支座对桥梁结构的减震性能。结果表明:相对于板式支座和盆式支座,摩擦摆支座的减震效果较好;设置摩擦摆支座能够大幅减小各活动墩支座的位移响应,极大程度上避免了主梁纵向碰撞和落梁等震害的发生;较板式支座和盆式支座,摩擦摆支座极大缓解了下部承受的地震力,可大幅度降低地震对桥梁下部结构的破坏,从而提高桥梁结构抗震能力。     

复摩擦摆支座应用于楼面隔震研究

对复摩擦摆支座在楼面隔震中的应用进行了研究.在长期使用过程中,隔震楼板的上部质量可能发生较大变化,考虑到摩擦摆支座自身隔震周期与上部质量无关的特性以及复摩擦摆支座相较于单曲面摩擦摆支座更好的隔震效益,因此推荐复摩擦摆支座用作楼面隔震支座.为控制隔震楼板相对结构楼面的位移,可通过提高复摩擦摆支座的摩擦系数或附加粘滞阻尼器而实现.以一工程实例为背景,对比研究粘滞阻尼器+低摩擦系数复摆支座方案与高摩擦系数复摆支座的隔震效果,发现前一方案 可以保证不同加速度水平作用下隔震楼面的隔震效果,是一种较好的隔震配置组合.     

800t摩擦摆隔震支座振动台试验研究

对适用于大跨结构的大吨位摩擦摆隔震支座进行了振动台试验研究,该支座通过支座的滑动面与滑块之间的摩擦来达到消耗地震能量,通过测试该支座在不同水准地震作用下的地震反应,可以得出,该支座随着地震作用的增大,滞回曲线变得清晰完整,包络面积在增大,耗能能力在增强,最大减振效果达到了64.21%,且模型的结构频率没有因地震作用而发生明显改变,力学及承载性能保持较好。     

竖向抗拔摩擦摆支座力学性能的试验研究

根据隔震技术在大跨空间结构中的研究现状,针对现有摩擦摆支座不具有抗拔性能的缺点,基于竖向抗拔摩擦摆支座的专利设计,提出一种新型构造的竖向抗拔摩擦摆支座,对其进行构造设计,建立相应的理论模型,并对相关力学性能进行试验研究。试验内容包括测定竖向抗拔摩擦摆支座在简谐激励下的滞回性能;考察竖向压力和滑移速度对支座滞回性能的影响;测定竖向抗拔摩擦摆支座滑动面间的摩擦系数以及竖向压力和滑移速度对摩擦系数的影响。试验结果表明,支座具有良好的耗能能力。     

滑动摩擦支座隔震桥梁地震反应分析

多滑面摩擦隔震支座具有刚度和阻尼的自适应性,在基于性能的桥梁抗震设计中有广泛的应用前景。本文以某近海连续梁桥为工程背景,考虑海洋软土条件,应用p-y法模拟桩-土相互作用,通过单摩擦摆（FPS）串联组成多滑动面摩擦摆支座（MFPS）模型,并建立全桥有限元模型。采用反应谱法和快速非线性分析（FNA）两种方法,对设置单滑面摩擦摆支座和多滑面摩擦摆支座的两种不同支座的隔震桥梁体系进行地震响应分析。对比分析两种方法得到的两种隔震桥梁结构的支座滞回性能和墩底剪力等的地震响应规律。研究结果表明,两种支座均具有较好的隔震效果,采用MFPS支座的桥墩的地震响应比FPS支座有所减小,且具有较大位移能力。     

Shaking table test study of high-rise frame-shear wall structure isolated by friction pendulum bearings

为了研究摩擦摆隔震高层结构的抗震性能，提出了摩擦摆隔震设计的具体流程，并设计了一栋12层的摩擦摆隔震框架-剪力墙结构。为考察其隔震效果，制作了相应的缩尺模型并进行振动台试验。基于试验结果，研究上部结构的楼层响应和摩擦摆隔震支座的位移响应，对比分析剪力墙下摩擦摆及框架柱下摩擦摆滞回性能的区别。研究结果表明：通过摩擦摆隔震，该框架-剪力墙结构实现了9度多遇地震弹性，设防地震、罕遇地震甚至超罕遇地震可修；结构的楼层响应显著降低，摩擦摆完全起滑后，地震强度越大，摩擦摆的隔震效果越好，且摩擦摆隔震支座具有良好的自复位能力；在9度罕遇地震作用下，剪力墙下摩擦摆发生了竖向提离抬升，对摩擦摆的滞回性能产生影响。     

摩擦摆隔震高层框架-剪力墙结构振动台试验研究

为了研究摩擦摆隔震高层结构的抗震性能,提出了摩擦摆隔震设计的具体流程,并设计了一栋12层的摩擦摆隔震框架-剪力墙结构。为考察其隔震效果,制作了相应的缩尺模型并进行振动台试验。基于试验结果,研究上部结构的楼层响应和摩擦摆隔震支座的位移响应,对比分析剪力墙下摩擦摆及框架柱下摩擦摆滞回性能的区别。研究结果表明：通过摩擦摆隔震,该框架-剪力墙结构实现了9度多遇地震弹性,设防地震、罕遇地震甚至超罕遇地震可修;结构的楼层响应显著降低,摩擦摆完全起滑后,地震强度越大,摩擦摆的隔震效果越好,且摩擦摆隔震支座具有良好的自复位能力;在9度罕遇地震作用下,剪力墙下摩擦摆发生了竖向提离抬升,对摩擦摆的滞回性能产生影响。     

FPS隔震体系振动台试验与有限元模型对比分析

设计制作了一种摩擦摆隔震支座,并将其置于基础与上部结构之间,完成了一6层单跨钢框架摩擦摆隔震体系模拟地震振动台试验。针对不同场地从模型振动台试验和有限元计算两个方面进行了全面研究,并将两者结果进行比较。试验及有限元分析结果表明:理论分析和试验研究结果吻合较好,摩擦摆隔震装置能够有效的延长上部结构的自振周期,限制隔震层过大位移,同时具有自动回位的功能,有效减少了地震作用对上部结构的影响,隔震效果明显。     

碟簧-单摩擦摆三维隔震(振)装置力学性能及隔震(振)效果研究

碟簧-单摩擦摆三维隔震(振)装置(3DFPS)由碟簧竖向隔振单元和单摩擦摆水平隔震单元组成,可以实现环境激励工况下建筑结构的竖向隔振与地震工况下的水平隔震。为了研究3DFPS的力学性能及隔震(振)效果,制作了足尺的3DFPS试件,并对其进行压剪试验。结果表明：3DFPS的竖向性能与水平向性能相互独立,竖向隔振单元与水平隔震单元可独立设计;通过在叠合碟簧间加入0.03mm聚四氟乙烯(PTFE)薄膜可以减小碟簧间摩擦,使小位移下的循环加载刚度更接近大位移下的单调加载刚度。对采用3DFPS和固接到地面的平面框架结构进行有限元弹性时程分析,研究此装置在水平地震与竖向地铁振动激励下的隔震(振)效果。结果表明：三维隔震(振)装置可使水平地震下结构响应减少80%以上,使地铁振动激励下楼面竖向加速度响应减小61%;碟簧竖向压缩变形对结构在水平地震下的响应没有明显的影响。     

地震作用下双曲面球型减隔震支座在铁路#br# 简支梁桥中的动力行为

为研究双曲面球型减隔震支座在铁路简支梁桥中的减隔震效果,采用ABAQUS软件建立8m及25m墩高的铁路简支梁桥有限元模型,进行地震荷载作用下的非线性动力时程分析。通过对有限元计算结果与振动台模型试验结果进行对比,验证有限元模型的正确性。与普通球型钢支座作对比,分析地震作用下双曲面球型减隔震支座的水平滑动位移、竖向位移和竖向荷载变化等动力行为。研究得到双曲面球型减隔震支座在不同地震烈度下的水平滑动位移范围。研究结果表明：相对于普通支座,双曲面球型减隔震支座在大多数情况下,能明显减小顺桥向地震作用造成的简支梁固定端与滑动端之间的竖向相对位移,对轨道结构造成的不利影响更小;双曲面球型支座能显著降低横桥向地震作用造成的支座竖向荷载变化幅值,并有效避免支座滑动面发生脱离碰撞。     

二硫化钨改性聚四氟乙烯摩擦摆支座摩擦磨耗性能研究

针对摩擦摆隔震支座聚四氟乙烯PTFE摩擦滑移材料存在磨损率高、冷流性和熔体黏度高等问题,在PTFE材料中添加不同掺量的二硫化钨(WS2)。在对摩擦滑移材料基本物理力学性能进行试验研究的基础上,研究支座的摩擦磨损性能,并分析加载速度、压应力与摩擦系数的关系,进而综合给出PTFE材料中WS2含量的建议值,同时利用ABAQUS软件对摩擦副支座进行有限元分析和试验验证。结果表明：添加纳米级2%、4%WS2对PTFE进行改性,能在确保基本物理力学性能的前提下,显著改善PTFE的耐磨损性能,且摩擦系数与纯PTFE相差不大,是改进桥梁用摩擦摆支座性能的一种较好方法。