基于粘滞阻尼器的大跨铁路斜拉桥横向减震研究

以某铁路大跨斜拉桥为实际工程背景,研究了斜拉桥在过渡墩及辅助墩处横桥向合理的约束体系.通过大量的线性及非线性时程反应分析,研究了不同的约束体系下斜拉桥的地震反应特点.针对基于粘滞液体阻尼器的减震体系方案,对阻尼器的设置位置及力学参数进行了优化设计.研究结果表明:在过渡墩及辅助墩横向设置粘滞阻尼器的减震体系方案由于其它方案,该方案不仅可降低主塔横桥向的地震反应,还可显著降低过渡墩及辅助墩的桥墩,进而提高边墩桩基础的抗震性能.     

粘滞阻尼器在连续梁桥抗震设计中的应用

为研究粘滞阻尼器在大跨连续梁桥中的抗震性能,结合工程实例建立Midas有限元分析模型,采用非线性动力时程分析方法,比较多种粘滞阻尼器的布置方案,并对粘滞阻尼器进行参数敏感性分析.结果表明,增设粘滞阻尼器能显著改善固定墩在地震力作用下的受力性能,使各墩间的受力更趋均衡,粘滞阻尼器参数C,ξ的变化对结构抗震性能影响较为明显...     

阻尼器参数的选取对斜拉桥抗震性能的影响

基于流体粘滞阻尼器自身的力学特性,分析了设置流体粘滞阻尼器对大跨度斜拉桥的减震效果,着重分析了阻尼器参数对减震效果的影响。结果表明,流体粘滞阻尼器能显著地减小梁端纵向位移及主塔塔底弯矩,减震效果取决于阻尼器参数的选取。     

线性粘滞阻尼器布置方案对框架结构地震反应的影响

为研究线性粘滞阻尼耗能框架的地震反应,采用SAP2000分析了一座10层框架结构安装线性粘滞阻尼器之后,在地震作用下的地震反应。考虑了五种不同的阻尼器布置方案,其中三种方案为对称布置,但阻尼器布置位置不同;两种方案为非对称布置,且其中一种方案只在结构一侧布置阻尼器,由此探讨了阻尼器布置方式对框架结构地震响应的影响。可得对称布置方案结构各楼层减震效果良好,并且三种布置方案地震反应和减震效果基本相同;非对称布置方案相对前三种布置方案减震效果较差,这是由于阻尼器布置不对称,使结构产生了扭转,增大结构地震反应。因而阻尼器应在结构中灵活对称布置,不宜采用非对称形式布置。     

高烈度区大跨连续钢箱梁的减隔震设计研究

本文以某(145+200+122) m大跨度连续钢箱梁桥为研究对象,研究双向摩擦摆、单向摩擦摆及粘滞阻尼器组合的四种方案的减隔震性能。采用Midas Civil有限元软件建立考虑桩土作用的三维有限元模型,对比分析四种方案的自振频率变化;其次通过输入地震安评中的震波,采用双线性模型模拟摩擦摆支座,采用Maxwell模型模拟粘滞阻尼器;然后通过对大跨连续钢箱梁的非线性时程分析,比较四种方案的减震效果及结构响应;最后对推荐方案的阻尼器参数进行敏感性分析。研究表明:(1)单向摩擦摆支座+纵向粘滞阻尼器是一种较为合理的抗震体系组合。(2)摩擦摆支座具有较好的减震性能,但地震位移偏大,可结合粘滞阻尼器控制位移。(3)过渡墩粘滞阻尼器的设置对主墩及过渡墩的内力和位移均有改善。     

某半飘浮体系独塔斜拉桥抗震性能研究

为研究半飘浮体系下独塔斜拉桥的抗震性能,以某全长415 m 的两跨组合梁斜拉桥为例,采用大型有限元分析软件Midas Civil,建立动力有限元模型,分别对其进行自振特性、反应谱和非线性时程分析,并评价其抗震性能。结果表明:仅设置竖向支撑的飘浮体系独塔斜拉桥一阶振型为塔梁纵飘,应在其纵桥向设置粘滞阻尼器以限制主梁位移;横桥向设置抗风支座的传统硬抗体系已经难以适应较大的地震烈度,必须采取有效的减隔震方案,以适当降低控制截面的地震响应。根据案例桥梁的结构特点,综合考虑各控制截面的地震响应,选取合适的阻尼参数,在桥塔和主梁间布置横向独立钢阻尼装置,并在过渡墩和主梁间布置弹塑性钢阻尼支座,该布置方式对大桥的减震效果最佳,证明此减隔震设计方案合理可靠。     

徐盐新洋港斜拉桥地震响应及减震分析

通过对不同体系抗震设计经济成本、不同减震措施的减震率、粘滞阻尼器参数等方面进行研究分析,确定徐盐高速铁路新洋港大桥合理、经济的抗震设计方案,为今后类似斜拉桥的抗震设计提供参考。研究结果表明:结合桥址地质条件,支承体系抗震设计相关成本为半漂浮体系的1.3倍左右;粘滞阻尼器对塔底弯矩及梁端位移的减震率均在40%以上,而摩擦摆支座减震率仅在10%左右;对粘滞阻尼器进行了参数分析,塔底弯矩-阻尼系数曲线存在拐点,塔底弯矩先减小后增大;梁端纵向位移与阻尼系数呈负相关关系,与阻尼指数呈正相关关系。综合生产条件及经济成本考虑,建议粘滞阻尼器参数选为C=4 000 kN·(m·s~(-1))~α,阻尼指数α=0.2。     

随机地震动下粘滞阻尼减震结构振动台试验研究

为研究随机激励作用时粘滞阻尼器在结构中的实际减振效果,开展了随机地震动作用下粘滞阻尼减震结构振动台试验研究. 振动台试验中,采用基于物理随机地震动模型生成的地震动样本作为台面输入. 通过对有控和无控模型结构响应的均值、标准差以及概率密度函数等进行比较,系统分析了粘滞阻尼器的消能减震效果. 结果表明:有控模型结构层间位移响应显著减小,楼层剪力均方根值取得一定的减振效果,而大多数楼层绝对加速度响应出现不同程度增大;随机地震动作用下模型结构动力响应的变异性显著,且不同试验地震动样本输入时粘滞阻尼器取得的减振效果不同;粘滞阻尼器-钢支撑系统工作时能给被控结构提供一定的附加刚度和附加阻尼,使得结构动力特性产生变化,进而改变结构地震响应;有控模型结构底层位移响应的均值及标准差在地震动作用时段内均显著减小,且底层位移响应在各时刻的概率密度函数的分布宽度及其形态较无控时发生明显变化.      

大跨度钢桁斜拉桥上无缝线路制动力的计算

为探讨大跨度钢桁斜拉桥上无缝线路制动力的传力机制,基于有限元法和梁轨相互作用理论,建立了反映斜拉索、主塔、半漂浮体系等桥梁特征的梁轨纵向相互作用平面模型,分析了斜拉索刚度、主塔刚度以及半漂浮体系中粘滞阻尼器对制动力的影响,并提出了制动力的简化算法.研究结果表明:制动力满足斜拉桥上铺设无缝线路的要求,且其分布规律与普通桥上相同;粘滞阻尼器对制动荷载下斜拉桥上无缝线路梁轨相互作用的改善较明显,有效降低了梁轨相对位移,减小了制动力;与主塔刚度相比,斜拉索刚度对桥上无缝线路制动力的影响较大,因此,设计桥上无缝线路时,可只考虑斜拉索刚度的影响.     

中朝鸭绿江界河公路大桥主桥施工阶段塔梁临时固结构造计算与设计

中朝鸭绿江界河公路大桥主桥为主跨636m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥,边跨设置辅助墩,其跨径布置为86 ＋229 ＋636 ＋229 ＋86=1266m.本桥结构采用半飘浮体系,索塔与主梁间设置竖向支座和横向抗风支座,纵向设置粘滞阻尼器;过渡墩设置竖向拉压支座和横向抗风支座;辅助墩设置竖向拉压支座,钢箱梁内同时设置压重.主要介绍该桥施工阶段塔梁临时固结计算和设计.     

高烈度区长联大跨连续梁桥减隔震方案研究

基于长联大跨连续梁桥在高烈度区地震响应的特点, 引入摩擦摆支座、 液体粘滞阻尼器 (FVD) 等减隔震装置, 提出了三种减隔震方案。 采用非线性时程分析方法, 深度剖析三种减隔震方案的减震效果。 结果表明： 摩擦摆支座方案会产生较大的墩梁相对位移, 液体粘滞阻尼器方案, 能够较好的限制墩梁相对位移, 但固定墩内力减震效果有限, 液体粘滞阻尼器 (FVD) 配合摩擦摆支座联合减隔震方案在实现限制墩梁位移的同时能够显著降低固定墩内力, 是一种有效解决方案。     

斜拉桥纵向减震设计研究

以一座独塔双索面斜拉桥为倒，通过对斜拉桥纵向抗震分析的全过程作一阐述，并针对地震反应过大的特点而提出的采用粘滞阻尼嚣对该桥进行消能减震设计的方案，经减震效果验证，能较大幅度地减小结构的地震反应，可供其他类型桥梁的抗震分析及减震设计参考。     

大跨斜拉桥黏滞阻尼器减震效果分析

以一座主跨360 m的双塔斜拉桥为例,采用有限元分析软件建立全桥三维离散有限元模型,在地震作用下,比较了全桥设置黏滞阻尼器和不设置阻尼器两种情况下的纵向梁体位移与桥塔受力状况。计算分析结果表明:通过设置纵向黏滞阻尼器,可大幅降低桥塔底部纵向弯矩,同时地震作用下的梁体纵向位移也大幅度降低,黏滞阻尼器对斜拉桥桥塔抗震性能提升明显,建议在每个桥塔上设置黏滞阻尼器以提高结构的抗震性能。     

基于随机振动的液体黏滞阻尼器参数优化

为克服参数敏感性分析方法在研究液体黏滞阻尼器最优阻尼参数时计算工作量大、分析效率低的缺点,利用随机振动理论推导了桥梁上部结构振动系统的理论最优阻尼比,得到了线性液体黏滞阻尼器最优阻尼系数的解析表达式.采用能量等效原理,进一步推导了非线性液体粘滞阻尼器的最优阻尼系数的解析表达式.以某连续梁桥为例,采用动力时程法分析了参数的敏感性.分析结果表明:桥梁用线性液体粘滞阻尼器存在理论上的最优阻尼比0.5,其对应的阻尼系数可以使阻尼器的减震效率达到最大值.与线性阻尼器相比,非线性阻尼器的最优阻尼系数和最优阻尼力分别降低了55%~67%及16%~22%.      

粘滞阻尼器在连续梁桥抗震中的应用

介绍了应用较广的粘滞阻尼器的抗震动力分析方法,利用目前桥梁工程设计中广泛采用的M IDASC ivil有限元分析软件,分别建立了没有减震装置和采用粘滞阻尼器减震的连续梁桥有限元模型,通过时程分析,证明采用粘滞阻尼器的抗震性能。     

大跨超长连续梁桥纵向抗震设计研究

以某大跨超长连续梁桥为工程背景,研究Lock-up装置、粘滞阻尼器对该桥纵向抗震性能的影响。结构地震响应分析全部采用非线性动力时程分析方法。首先改变结构基本周期,分析并比较安装Lock-up装置前后不同基本周期结构的地震响应,结果表明:安装Lock-up装置前后结构基本周期对应的反应谱值差值越小,Lock-up装置对该结构的减震效果就越明显。然后对设置粘滞阻尼器的桥梁体系进行阻尼系数和阻尼指数的参数敏感性分析,分析表明:适当的选择阻尼系数和阻尼指数可以有效的降低结构地震响应。     

塔梁连接方式对多塔悬索桥地震反应的影响

悬索桥塔梁间的连接方式对其静力和动力响应具有很大的影响。文章以温州瓯江北口大桥为背景,在研究中塔与梁体的连接方式对多塔悬索桥地震反应影响的基础上,研究了塔梁间采用粘滞阻尼器连接的减震效果，总结了粘滞阻尼器参数对多塔悬索桥地震反应的影响规律。通过对比不同塔梁连接方式的减震效果,推荐了多塔悬索桥塔梁间的合理连接方式和粘滞阻尼器设计参数。     

粘滞阻尼器在长联大跨连续梁桥抗震设计中的应用

以新建铁路乌拉山—锡尼线黄河特大桥为工程背景,运用通用有限元软件MIDAS对粘滞阻尼器在主桥(65+7×108+65)m连续梁抗震设计中的应用进行了分析研究。研究结果表明,粘滞阻尼器可大大提高长联大跨连续梁桥的抗震性能。     

桩-土-结构相互作用对超大跨度斜拉桥动力特性的影响

对于运用钻孔灌注群桩基础的超大跨度桥梁来说,桩-土-结构相互作用效应(PSSI)是影响桥梁结构动力性能的重要因素,其模拟的精度直接影响动力性能分析的准确性。采用改进的集中质量模型中应用最为广泛的Penzien模型,即在每根桩相应节点施加集中质量-弹簧粘滞阻尼器体系模拟桩-土-结构相互作用效应,并考虑结构的几何非线性与恒载刚度的影响,研究桩-土-结构相互作用对超大跨度斜拉桥动力特性的影响。研究结果表明:桩-土-结构相互作用使得结构变柔,刚度降低,自振周期变长,在动力分析时须予以考虑,尤其针对斜拉桥自振频率较低,模态振型较为集中且高度耦合,且由于桥塔在主梁以上未设置横梁使其具有自身独特的动力特性,更需引起注意。     

三塔混凝土自锚式悬索桥减震装置参数研究

基于Midas-civil软件,以某三塔混凝土自锚式悬索桥为工程背景,采用时程分析方法研究了横向橡胶抗震挡块刚度和纵向粘滞阻尼器参数对三塔混凝土自锚式悬索桥的地震响应的影响,并选出了减震装置的最优参数。结果表明:横向抗震挡块刚度对于三塔混凝土自锚式悬索桥的横桥向振型和地震响应有很大的影响,阻尼系数C和速度指数α对粘滞阻尼器的减震效果也有显著的影响。本例桥横向橡胶挡块的最优刚度范围为600～900 MN/m,最优粘滞阻尼器参数为C=3000～4000 kN/(m/s),α=0.3～0.4。