铁路桥梁减隔震装置的应用及研究

6.1.2.1　弹塑性钢阻尼装置

1.E型钢阻尼器

E型钢阻尼器目前在公路桥梁抗震设计中已有一定的应用，但是在铁路桥梁抗震设计中的应用还相对较少。目前针对E型钢阻尼支座的试验研究主要集中在E型钢阻尼器的滞回性能研究，对完整的E型钢阻尼支座的抗震性能研究很少，缺少结合桥梁模型的抗震试验研究。E型钢阻尼器自提出后，应用于框架结构中，通过低周反复加载试验，发现材料的强度直接影响耗能器的耗能能力和抵抗疲劳的能力。后续的研究人员通过不同的钢材参数，优化阻尼器设计，进行低周反复加载试验，并与有限元分析相对照，对阻尼器的滞回性能、力学模型参数等进行了研究。

2.减震榫

目前针对减震榫仅进行过拟静力试验研究，缺少针对完整的减震榫-活动支座系统的性能试验，缺少结合桥梁模型的抗震性能试验。自提出支座功能分离的减震设计理念后，研究了减震榫的结构形式以及对减震榫材料性能的要求。北京交通大学研究了减震榫对铁路简支梁桥的减震效果，对比了减震榫的强度、刚度、滞回性能及耗能能力等性能指标，并通过对比试验数据验证了理论计算的正确性，通过理论分析了减震榫-活动支座简支梁桥的减震效果及简化计算方法和减震榫减震效果影响因素。

6.1.2.2　铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座

1.铅芯橡胶支座

铅芯橡胶支座目前的理论与实际应用都比较成熟，已广泛应用于桥梁、建筑等结构的减隔震设计中。许多学者对铅芯橡胶支座的基本性能已有深入研究，系统地研究了支座形状系数，铅芯几何参数、个数及有效变形体积，橡胶几何参数及硬度，外加荷载的频率、正压力、剪应变等因素对支座各力学参数的影响；并对试验所得大量数据进行统计分析，建立铅芯橡胶支座各力学参数与其构造及外加荷载特性之间的一系列回归关系式。后续有不少学者将铅芯橡胶支座应用于连续梁桥中，进行了静力试验和模拟地震振动台试验，探究了在不同工况输入地震波时，对桥梁结构的影响。通过试验分析和仿真分析，在铅芯橡胶支座的模型本构关系和滞回关系的输入、桥梁模型的简化分析、隔震支座的参数优化、隔震效果等方面得到有价值的成果。

结合铅芯橡胶支座的桥梁模型振动台试验也有不少，但针对公路桥梁的较多，而针对铁路桥梁的较少。

2.高阻尼橡胶支座(www.xing528.com)

高阻尼橡胶隔震支座是速度相关型支座，对其力学性能及支座对桥梁的隔震性能也进行了一些试验研究，得到等效水平刚度等水平力学性能的影响，给出不同参数的力学分析模型，其应用可得到较好的减隔震效果。目前针对高阻尼橡胶支座的试验研究大多仅限于公路桥梁方面的基础性能参数，结合整体桥梁模型的试验很少，没有专门针对铁路桥梁的试验研究。

6.1.2.3　摩擦摆式隔震支座和双曲面球型支座

1.摩擦摆式隔震支座

美国国家地震工程研究中心（NCEER）、加州大学地震工程研究中心（EERC）和加州大学圣地亚哥分校（UCSD）等科研机构对摩擦摆支座进行了大量试验，包括剪切压缩试验和振动台试验等。国内学者也就摩擦摆隔震支座用于简支梁桥、连续梁桥，进行了大量隔震试验研究，并就采用摩擦摆隔震支座和其他支座，进行桥墩隔震效果的地震模拟振动台对比试验。

国内外学者对不同类型的摩擦摆支座进行了很多的理论与试验研究，但相关试验研究大多是针对摩擦摆支座的基本性能或摩擦摆支座在建筑结构中的减隔震作用，针对桥梁特别是铁路桥梁的摩擦摆隔震支座的试验研究还很少。

2.双曲面球型减隔震支座

2007年，同济大学李建中、彭天波等首次提出了双曲面球型减隔震支座的抗震机理和构造特点，并参照国家标准《球型支座技术条件》（GB/T 17955—2000）进行了摩擦系数测定试验、侧向滞回性能试验和回复力试验。试验结果表明：对于不同摩擦系数，支座在竖向荷载作用下都具有自动向初始位置回复的能力，残余位移对桥梁的整体性能不会有太大影响；支座的滞回曲线线形基本上是规则的平行四边形，曲线的重合性非常好，支座的摩擦耗能内力非常稳定。

自此之后，针对双曲面球型支座的研究十分有限，且基本仅限于理论分析与数值模拟，缺乏模型试验研究，但双曲面球型支座在实际工程中的应用越来越多。