大跨度斜拉桥斜置阻尼约束体系参数设计

芜湖长江公路二桥主桥为主跨806m的双塔四索面斜拉桥。为改善桥梁横桥向与顺桥向抗震性能,该桥采用斜置阻尼约束体系。采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,采用非线性规划法优化粘滞阻尼器的力学性能参数;根据该桥在温度作用、汽车荷载、汽车制动力、风荷载、地震作用等荷载及荷载组合作用下的结构响应,确定粘滞阻尼器的极限变位状态,并根据该极限变位状态计算粘滞阻尼器的极限位移参数。该桥斜置阻尼约束体系的设计参数分别为:阻尼器速度指数α=0.25、阻尼系数C=3 000kN/(m/s)0.25、最大阻尼力Fmax=2 200kN,行程±550mm、水平转角±15°、竖向转角±5°。     

全飘浮体系斜拉桥斜置阻尼约束体系研究

芜湖长江公路二桥主桥为主跨806m双塔四索面全飘浮体系斜拉桥。为了改善其纵、横向抗震性能,提出斜置阻尼约束体系,并给出斜置阻尼约束体系的参数设计流程。采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,采用非线性时程分析方法计算斜置阻尼器的参数,并分析该桥在塔梁横桥向自由、铰接及设置斜置阻尼约束体系3种不同约束体系下的地震响应。结果表明:采用斜置阻尼约束体系后,该桥的塔梁相对位移、塔底剪力和塔底弯矩均大幅降低,斜置粘滞阻尼约束体系对桥梁纵、横向地震响应均有很好的控制效果。     

芜湖长江公路二桥斜置粘滞阻尼器动力性能监测

芜湖长江公路二桥主桥为主跨806m的双塔四索面钢箱梁斜拉桥,采用斜置阻尼约束体系。为研究斜置阻尼约束体系实桥的动力性能,建立粘滞阻尼器实时监测系统,实测桥址处的风速、风向、梁体温度、粘滞阻尼器轴向位移及阻尼力,分析粘滞阻尼器的轴向位移随温度、风速、风向等环境因素的变化规律。结果表明:粘滞阻尼器的轴向位移与温度具有显著的相关性,温度变化是造成粘滞阻尼器发生位移的主要因素;横向风荷载导致粘滞阻尼器产生不均等位移;温度作用下粘滞阻尼器阻尼力小于设计最大阻尼力的1/10,满足规范要求;粘滞阻尼器运营正常,协同工作性能良好,动力性能满足要求。     

河口大桥液体黏滞阻尼器参数分析

河口大桥主跨360m,为我国地震烈度8度及以上地震区域跨度最大的斜拉桥,设置液体黏滞阻尼器,对于半漂浮体系的斜拉桥是一种十分有效的消能减震装置。本文介绍了河口大桥液体黏滞阻尼器的设置形式,重点对比分析了阻尼系数C和速度指数α两参数不同情况下结构关键部位的变形和内力效应,并优化了液体黏滞阻尼器的相关参数。计算成果表明,通过对液体黏滞阻尼器阻尼参数的优化,可使地震作用下结构的相对位移和地震力有效降低,并使桥梁的抗震安全性提高。     

超大跨径柱式塔斜拉桥结构创新与应用

针对斜拉桥存在的结构体系发展相对滞后、实现超大跨径目标尚存在诸多困难的问题,对柱式塔斜拉桥结构进行了创新。以芜湖长江公路二桥为工程依托,提出了超大跨径斜拉桥分肢菱形柱式塔及四索面分体弧底钢箱梁新型结构,研制了同向回转拉索体系、飘浮体系斜拉桥二维阻尼约束体系,形成了超大跨径柱式塔斜拉桥成套技术。通过计算验证超大跨径柱式塔斜拉桥创新结构的可靠性和稳定性,结果表明:分肢菱形柱式塔及四索面分体弧底钢箱梁新型结构提升了整体结构的受力性能,同向回转拉索体系解决了索塔传统锚索开裂难题,二维阻尼约束体系提高了大跨度桥梁的抗风、抗震性能,实现了顺桥向、横桥向振动的协同控制。     

特大跨度斜拉桥初步地震易损性分布趋势

以某特大跨度斜拉桥为例,分析了其在地震作用下的受力关键部位,并以30条随机选取的Ⅲ类场地震波对其进行了地震易损性分析,从纵桥向和横桥向两个方面分析了特大跨度斜拉桥的初步地震易损性分布趋势和概率大小,为桥梁的设计、运营、及风险管理提供必要的科学依据和技术支持.     

基于模糊逻辑的异形拱塔斜拉桥黏滞阻尼器参数优化研究

为研究黏滞阻尼器参数对异形斜拉桥抗震性能的影响及该黏滞阻尼器的参数优化,以某蝴蝶兰异形拱塔斜拉桥为对象,建立全桥三维有限元模型,结合模糊逻辑控制方法,研究在地震作用下35种工况组合的阻尼系数C与速度指数α对该桥抗震性能的影响。研究结果表明:在塔梁交接处设置一个纵向黏滞阻尼器后,该桥关键位置地震反应明显减小;变化规律为:随阻尼系数的增大,塔顶位移及塔底弯矩均减小;随速度指数的增大,塔顶位移及塔底弯矩均增加;经Matlab模糊逻辑优化得出:在阻尼系数C取4500 kN·(s/mm),速度指数α取0.2时,塔顶位移及塔底弯矩综合平衡减震效果达到最佳。     

超大跨度斜拉桥的横向约束体系

为了确定超大跨度斜拉桥的合理横向抗震约束体系,以苏通长江公路大桥为研究对象,采用非线性时程分析方法,分析了3种边墩、梁横向约束体系即横向滑动体系、全限位体系和减隔震体系(流体黏滞阻尼器连接体系)对超大跨度斜拉桥地震反应的影响,重点研究了阻尼器的合理设置方式及阻尼器参数。结果表明:对于超大跨度斜拉桥,横向滑动体系和全限位体系均不是理想的抗震体系;而在边墩、梁之间设置横向流体黏滞阻尼器可以显著减小边墩的横向内力以及梁端的横向位移,流体黏滞阻尼器应分散设置在各边墩上。     

主跨460m协作体系斜拉桥抗震性能研究

巢湖大桥为主跨460 m的双塔双索面组合梁协作体系斜拉桥,设有1 122 m的一联主梁,且梁体较低。针对该桥塔墩地震力合理分配、地震位移控制和横桥向梁体鞭梢效应等抗震难点,分别对其顺桥向、横桥向的抗震体系进行方案研究。结果表明:顺桥向采用半飘浮体系,并在塔梁之间设置阻尼系数C=2 500 kN/(m/s)~α、速度指数α=0.3的液压粘滞阻尼器,利用阻尼器的力～位移相位差特性,在不显著增加桥塔受力的前提下,实现较好的滞回耗能效果;横桥向通过在辅助墩墩顶设置参数为μ=0.05、T=3.5 s的摩擦摆减隔震支座,延长了结构周期,大幅减小了辅助墩及其基础的地震内力,同时将墩梁相对位移控制在一定的范围内,桥塔的地震响应也有一定程度的减小。     

芜湖长江公路二桥

正在紧张建设中的芜湖长江公路二桥获得全球基础设施建设领域的重要创新奖项——"BE创新奖",这是我国桥梁建设工程首次荣膺此项创新大奖。据了解,芜湖长江公路二桥的桥型采用先进的双塔双索面钢箱梁斜拉桥,主桥总长1 622 m。芜湖长江公路二桥的主桥与现有的芜湖长江公铁两用大桥不一样,桥墩高度不受净空限制,通航净空高度为32 m,可满足万吨级海轮常年通航。据悉,芜湖长江公路二桥项目中的长江大桥长约14 km,北岸接线长约20 km,南岸接线长约21 km。全线釆用高速公路标准建设,设计速度为100 km·h-1。中铁一局集团有限公司承建了芜湖长江公路二桥节段梁预制安装工程C-2标,承担     

高烈度区大跨斜拉桥横向约束方案优化分析

为了确定强震作用下斜拉桥的合理横向抗震约束体系,以可克达拉大桥为工程背景,采用非线性时程分析法,分析了4种横向约束体系即横向滑动体系、全限位体系、位移相关型减震体系和速度相关型减震体系对强震区大跨度桥梁地震响应的影响,重点对钢阻尼器的屈服荷载和黏滞阻尼器的位置及相关参数进行优化分析,并与其他体系的地震响应进行了对比。结果表明:在强震作用下,对于大跨度桥梁,横向滑动体系和全限位体系均不是理想的抗震体系;而在墩、梁之间设置减隔震装置可以显著减少横桥向的墩梁相对位移及地震剪力和弯矩;桥塔底的地震剪力和弯矩对减震装置参数的变化不敏感。     

填充式钢管阻尼器性能及在桥梁横向减震中的应用

中小跨径桥梁采用板式橡胶支座时，在横桥向地震作用下起到一定的隔震作用，但是墩梁相对位移偏大，主梁容易与挡块发生碰撞，甚至发生横桥向落梁等严重震害。为提高桥梁横向耗能能力，减小地震作用下主梁的侧向位移，研发了一种填充式钢管阻尼器，阻尼器与板式橡胶支座共同组成了桥梁横向减震系统。地震作用下，板式橡胶支座传递竖向荷载并提供一定的横向位移能力，填充式钢管阻尼器通过塑性变形耗散部分输入的地震能量，可以有效减小墩梁相对位移。首先阐明填充式钢管阻尼器的工作机理，试验研究其滞回性能和失效模式，并提出实用简化分析模型。在此基础上，以一座简支小箱梁桥为例，给出填充式钢管阻尼器主要参数的选取过程，分析了主梁和墩顶位移、桥墩与土-结构相互作用力以及填充式钢管阻尼器和桥梁挡块的滞回性能。结果表明：在地震作用下，填充式钢管阻尼器耗能和变形能力远大于钢筋混凝土挡块，附加填充式钢管阻尼器后，墩梁相对位移明显减小，而墩顶位移和墩底内力等变化不大，附加填充式钢管阻尼器后不会对桥墩、桩基等构件产生不利影响。     

独塔斜拉桥横桥向合理抗震体系研究

本文以海南铺前独塔斜拉桥为工程背景,建立了该桥的三维有限元动力计算模型,首先介绍了有限元模型的建立和地震动的选取,其次讨论了弹塑性钢阻尼器不同的设计参数(屈前刚度、屈服荷载)对独塔斜拉桥横桥向地震响应的影响,最后对比分析了横桥向墩梁间固结、滑动和弹塑性约束3种不同体系下的桥梁抗震响应,结果表明设置弹塑性钢阻尼器的弹塑性约束体系不仅能够减小全桥结构的地震内力响应,还能控制位移响应在合理范围内。     

强震区混凝土主梁斜拉桥减隔震体系设计

依托永宁黄河大桥,探讨了在强震条件下大跨度钢筋混凝土主梁桥梁的地震响应规律与合理抗震体系设计,指出应对该类桥梁应采取必要的减、隔震设计以改善结构的受力。在纵桥向,提出采用大吨位黏滞阻尼器的减震方案,并容许较大的主梁位移;在横桥向,针对塔梁横向连接提出了弹性索+黏滞阻尼器的减、隔震设计,墩梁连接则采用屈曲约束支撑的减震方案。建立结构三维非线性有限元模型,通过非线性地震时程分析,验证了采用减、隔震设计的必要性以及所提出的减、隔震设计方案的有效性,进而通过参数敏感性分析,给出了各减、隔震措施的具体设计参数并已用于实桥工程。     

桥梁黏滞阻尼器在役性能的测试研究

对桥梁黏滞阻尼器的重要性及其在役性能检测的必要性进行了阐述；又以马鞍山长江公路大桥黏滞阻尼器的在役性能测试为例，对桥梁阻尼器整个现场测试方法和流程作了详细的介绍，并对测试结果进行了分析和总结。     

基于盆式支座与黏滞阻尼器的某大跨度斜拉桥减震研究

以一座大跨度斜拉桥为研究对象,用Midas Civil软件建立其全桥三维有限元模型。针对其在E2地震作用下位移超过限值问题,提出在桥墩与上部结构间布置盆式支座+黏滞阻尼器的减震方案,对黏滞阻尼器阻尼指数进行优化分析,得到最优阻尼指数,进一步对其位移及内力进行了减震效果分析。分析结果表明,主墩支座位移从596mm降至216mm,最大减震效果达63.8%,满足规范要求;在主跨部分布置盆式支座和黏滞阻尼器对其他跨桥墩墩底弯矩也有一定降低效果,两者耗能特性得到充分发挥,能够有效降低结构的地震响应,证明了盆式支座+黏滞阻尼器减震方案的合理性和可行性。     

两水准地震设防下的斜拉桥体系易损性分析

针对中国规范所定义的E1,E2地震下的结构性能进行的地震易损性研究尚不充分问题,提出两水准地震作用下结构性能的概率评估方法,推导了设计地震下地震风险的理论公式,并以特大跨斜拉桥为例来阐述该方法,建立考虑多种非线性效应的斜拉桥有限元模型,斜拉桥关键构件(桥塔、桥台、支座、阻尼器)和结构体系的概率需求地震模型以及地震易损性方程;拟合所在场地的地震危险性曲线方程,得到不同重现期地震下构件和体系的损伤概率;计算E1,E2两水准地震下的构件损伤概率,以多个构件的性能水平为目标,基于蒙特卡洛模拟抽样方法得到桥梁的体系易损性曲线,计算体系地震风险;基于提出的两水准地震设防下的斜拉桥体系易损性分析方法,进一步比较了使用阻尼器加固前后斜拉桥在E1和E2两水准地震下的体系易损性。结果表明:安装阻尼器以后斜拉桥在设计地震作用下的各个关键构件以及结构体系的损伤概率大大降低;表明两水准地震设防下的斜拉桥体系易损性分析方法可以为斜拉桥概率性抗震设计及加固提供实践方法。     

定海大桥非线性黏滞阻尼器参数研究

以一座V形墩连续刚构桥为工程背景,研究非线性黏滞阻尼器的设置对该桥梁抗震性能的影响。建立有限元计算模型,采用非线性动力时程法分析阻尼参数,讨论黏滞阻尼器在桥梁的设置位置,并与未设置阻尼器的桥梁地震响应情况进行对比。结果表明:通过在桥梁上设置非线性黏滞阻尼器后,合理选择黏滞阻尼器的位置和参数,可有效降低桥梁关键结构在地震作用下的位移变形和内力响应,提高桥梁的抗震性能。     

大跨度桥梁的减震措施研究

大跨度桥梁属于柔性结构,采用消能减震技术可改善其动力特性,以新疆果子沟特大桥为例,研究大跨度桥梁的减震措施.新疆果子沟特大桥为三跨连续的钢桁梁斜拉桥,主跨长360 m,钢筋混凝土索塔高分别为209.5m和215.5 m.在初步设计阶段,采用漂浮体系进行分析,得到的纵向相对位移大于边墩支座的容许位移;随后提出的半漂浮体系的计算结果也不完全满足设计要求;因此,提出了在边墩和两个索塔上设置黏滞阻尼器的设计方案.本文主要研究黏滞阻尼器的位置布置和参数取值问题.在有限元仿真模型中,根据实际场地条件,考虑了桩一土一结构的动力相互作用.采用非线性时程分析法计算后发现,在顺桥向上设置黏滞阻尼器后,结构响应和控制点的相对位移下降显著.     

参数变化对高墩弯桥地震响应特性的影响

高墩弯桥结构形式在高山深谷地区极具优势。为研究桥梁结构参数变化以及地震动输入方向对高墩弯桥地震响应特性的影响,以贵州省坞家塆大桥为研究对象,采用有限元软件Midas/Civil建立多个参数模型,研究了横桥向与顺桥向地震输入作用下曲率半径值、高低墩差值变化对高墩弯桥地震响应特性的影响,分析了地震动输入方向以30°间隔由顺桥向地震输入变化到横桥向地震输入时对桥梁地震响应特性的影响;得出了控制截面位移与弯矩等参数改变的变化规律,总结了各参数变化对地震响应特性的影响程度。