独塔混合梁斜拉桥阻尼器参数敏感性分析

为研究阻尼器参数对独塔混合梁斜拉桥关键节点位移和关键截面内力的影响规律,获得最优阻尼参数组合及其减震效果,以某主跨260m的铁路独塔混合梁斜拉桥为工程背景,对阻尼器力学参数进行研究。采用MIDAS Civil软件建立全桥结构地震响应模型,在塔梁交接处设置2个粘滞阻尼器,考虑桩-土相互作用,选择合适的地震时程函数,进行了阻尼器参数敏感性分析。结果显示:阻尼指数α和阻尼系数C对独塔混合梁斜拉桥关键节点位移、关键截面内力的影响呈相反趋势;该桥最佳阻尼器参数组合为α=0.3和C=4 000kN/(m/s)α;设置粘滞阻尼器后,桥塔塔顶位移、钢-混结合部位移和主梁梁端位移分别减小了69.8%、72%和72.9%,桥塔塔底截面弯矩减小了16.34%。     

铁路斜拉桥减隔震方案参数优化研究

为研究不同设防烈度下铁路斜拉桥合理的减隔震方案及参数优化方法,以某主跨432m斜拉桥为背景,采用SAP 2000软件建立该桥有限元模型进行非线性动力时程分析,对比多级设防烈度下摩擦摆支座、粘滞阻尼器、弹性索3种减隔震装置在不同参数组合下的减隔震效率。结果表明:摩擦摆支座在设防烈度高时不适用于半飘浮体系斜拉桥,在设防烈度较低时能一定程度控制地震响应,此时摩擦摆半径应考虑对行车平顺性的影响选取较大值;合理的粘滞阻尼器方案能有效降低铁路斜拉桥的内力与位移响应,阻尼器设计参数与目标设防烈度相关,可首先选定阻尼常数C的初值,再依据内力响应随速度指数α的变化趋势进行优化;弹性索能显著抑制梁端位移响应但会增加塔底弯矩响应,其刚度选取时宜将初始进入强相关区间或稍大的弹性刚度值作为最优刚度。     

公轨两用大跨度斜拉桥纵向减震体系优化

为研究公路与跨座式单轨交通两用钢桁梁斜拉桥的合理减震约束体系,以牛田洋大桥为工程背景,利用ANSYS建立有限元模型,并采用时域显式降维迭代法,在考虑纵向活动支座动力特性基础上分析纵向无约束、弹性索、粘滞阻尼器及速度锁定装置等4种减震体系的结构静动响应和粘滞阻尼器4种墩塔处布设方案的减震效果,优化粘滞阻尼器参数;分析跨座式单轨交通列车制动力及行车振动对粘滞阻尼器参数的影响,计算粘滞阻尼器行程。研究表明:无约束体系地震位移响应最大,弹性索体系塔底弯矩最大,速度锁定装置体系位移最小但塔底弯矩较大,粘滞阻尼器体系塔底弯矩最小,位移响应较小,耗能作用最好;仅主塔处设置粘滞阻尼器时减震费效比最高,主塔及辅助墩均设置阻尼器时减震效果最优;当阻尼系数c=3 500～5 000kN·(m/s)~(-α)和速度指数α=0.3～0.5时减震效果较优;大跨径公轨两用钢桁梁斜拉桥可设计合适的支座静摩擦系数抵抗跨座式单轨交通列车的制动力,粘滞阻尼器参数选取可不考虑列车制动的影响;阻尼器速度指数α宜适当取高值,以减少列车过桥时参与工作;粘滞阻尼器行程需按动、静作用分别考虑。     

黏滞性阻尼器对千米级斜拉桥纵向减震效果的振动台试验研究

为了研究千米级斜拉桥纵向采用黏滞性阻尼器的减震效果,以一座主跨1 088 m的斜拉桥为工程背景,按相似理论设计制作了一座几何缩尺比为1：35的全桥振动台试验模型,通过改变塔梁间的连接方式,建立了塔梁间纵向无约束的非减震体系和塔梁间纵向采用黏滞性阻尼器的减震体系,选用4条具有代表性的地震动进行了4个振动台纵向一致激励的全桥振动台试验,然后将不同地震动输入下2种体系的试验结果进行对比分析。试验结果表明：千米级斜拉桥纵向无约束体系的地震响应受输入地震动的特性影响较大,对于长周期成分丰富,特别是对应于结构一阶周期的加速度谱和位移谱谱值较大的地震动,结构的地震响应较大;千米级斜拉桥非减震体系的地震响应同样也受输入地震动特性的影响较大;纵向采用黏滞性阻尼器的减震体系可以减小结构的梁端位移、塔顶位移以及塔底钢筋应变,但输入地震动的特性会影响黏滞性阻尼器的减震效果,对于特征周期较长、长周期成分丰富的地震动,黏滞性阻尼器的减震效果较好,而对于有明显速度脉冲的地震动,黏滞性阻尼器的减震效果相对较差,当地震动峰值加速度PGA为0.4g时,在场地人工地震动、Loma Prieta地震动作用下,梁端最大位移分别减小了62.41%、37.75%;对于有明显速度脉冲的地震动,需要选择阻尼系数更大的黏滞性阻尼器。     

大跨度三塔斜拉桥纵向约束体系设计研究

针对三塔斜拉桥温度效应显著、整体刚度不足的特点,以黄茅海大桥[主桥为(100+280+720+720+280+100) m独柱塔双索面三塔斜拉桥,采用分体钢箱梁]为背景,采用非线性时程分析方法,对比分析不同纵向约束体系下斜拉桥的静、动力响应。结果表明:中塔通过设置弹性索实现弹性约束,单侧弹性约束刚度6.5×10~5 kN/m,可起到塔梁固结的效果;在中塔采用弹性约束基础上,边塔采用纵向放松体系,每个边塔设置4个粘滞阻尼器[阻尼系数C为2 500 kN/(m/s)~α,速度指数α为0.3],明显改善了斜拉桥的静、动力响应;采用的中塔设置弹性约束-边塔设置阻尼器的组合结构体系,与全飘浮体系相比,梁端最大位移减小69%,边、中塔塔底弯矩分别减小40%、15%,与中塔固结体系相比,地震作用下组合结构体系梁端位移减小44%,中塔塔底弯矩减小51%,边塔塔底弯矩变化幅度较小,该组合结构体系合理。     

云南双河特大桥纵向抗震体系研究

以主跨320m的云南双河特大桥为工程背景,采用非线性时程分析方法,基于塔梁弹性约束体系和粘滞阻尼体系的减隔震机理,优选塔梁间弹性约束装置和阻尼器关键参数,对比分析了弹性约束体系、粘滞阻尼体系及其组合体系的减震效果,探讨了强震作用下西部山区高低塔组合梁斜拉桥的合理纵向抗震体系。结果表明:阻尼约束体系减震效果优于弹性约束体系和组合体系,可有效控制梁端纵向位移,同时减小塔底剪力和弯矩;弹性约束体系虽然对梁端纵向位移有一定的控制作用,但塔底剪力和弯矩随之增大,且矮塔内力及其增幅大于高塔,增加了高低塔受力的不均匀性。     

粘滞阻尼器在全漂浮体系斜拉桥抗震设计中的功效分析

以骑骡沟大桥斜拉桥方案为背景,建立有限元模型,计算分析粘滞阻尼器对全漂浮体系斜拉桥的减震效果,对粘滞阻尼器的参数与设置位置进行了分析和优化,在综合考虑主梁纵向位移减小量、墩底内力增加量及经济成本的前提下,给出了最优的阻尼器布置方案。     

混凝土梁斜拉桥粘滞阻尼器参数分析

以某越江大跨度混凝土斜拉桥为实际工程背景,研究非线性粘滞阻尼器对混凝土斜拉桥抗震性能的影响。利用动力非线性时程分析方法,对非线性粘滞阻尼器的阻尼系数和阻尼指数进行了参数敏感性分析,并与未设置粘滞阻尼器情况的地震响应进行比较。分析结果表明:在主桥纵桥向设置非线性粘滞阻尼器后,通过选择适当的粘滞阻尼器的参数可以有效地降低结构在地震作用下关键部位的相对位移,同时也改善了结构构件的地震力。     

非线性粘滞阻尼器对悬索桥地震反应的影响

通过对粘滞阻尼器的力学特性进行分析,提出了在塔、梁连接处设置非线性粘滞阻尼器来控制塔、梁相对位移的减震措施。在对大跨度悬索桥动力特性分析的基础上,结合单自由度系统的震反应,提出了一种分析塔、梁相对位移的简化方法,并给出了非线性粘滞阻尼器参数设计的简便流程。利用非线性时程地震反应分析方法对一座带有非线性粘滞阻尼器的大跨度悬索桥进行了分析和研究,研究结果表明在塔、梁连接处设置非线性粘滞阻尼器可以在不增加塔底内力情况下,显著地减小塔、梁相对位移。     

大跨度斜拉桥顺桥向阻尼约束体系研究

为探讨E型钢阻尼器和液体粘滞阻尼器对大跨度斜拉桥的减震限位效果,以某(55+135+400+135+55)m半飘浮体系双塔斜拉桥为背景,设计2种阻尼约束减震体系方案。采用通用有限元程序SAP2000建立桥梁动力分析模型,通过参数分析确定较为合理的减隔震设计参数,选取3条人工地震波分析2种阻尼约束减震体系方案对该桥地震响应的影响规律。分析结果表明:选取的E型钢阻尼器和液体粘滞阻尼器均可有效控制地震作用中斜拉桥主梁的水平位移,采用液体粘滞阻尼器时塔底弯矩增幅相对较小,主梁水平位移控制效果相对较好。综合考虑减震限位效果及综合使用性能,在该斜拉桥中推荐使用液体粘滞阻尼器约束减震体系方案。     

斜拉桥粘滞阻尼器布置方案研究

本文以北京市某斜拉桥为背景工程,建立全桥有限元分析模型,分析设置阻尼器对桥梁结构在地震动作用下的整体响应,并计算不同粘滞阻尼器参数对该桥的减震效果,在确定粘滞阻尼器的参数的基础上拟定两种不同设置位置与不同个数的阻尼器减震方案,在优化主塔最大弯矩、剪力、斜拉索最大索力的基础上综合考虑经济成本,对该桥阻尼器的布置方案给出最优建议。     

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。     

近断层多脉冲地震动作用下斜拉桥地震响应特征分析

为确定近断层多脉冲地震动的水平最强能量方向对大跨斜拉桥地震响应的影响,以港珠澳大桥青州航道桥(主跨458m双塔双索面钢箱梁斜拉桥)为背景,采用LS-DYNA程序建立全桥有限元模型,将利用多脉冲小波分析方法提取的地震动(PS类,对应水平脉冲能量最大方向上的地震动)和相应的原始记录地震动(RS类,对应地震动2个水平分量中峰值加速度较大的分量)分别沿顺桥向输入,分析桥塔、桥墩、斜拉索的位移和内力响应特征。结果表明:PS类地震动作用下,该桥塔顶纵向位移和墩顶纵向位移特征值比RS类地震动作用下分别提高35%、23.53%,塔底横向弯矩、墩底横向弯矩、墩底纵向剪力特征值比RS类地震动作用下分别增大6.92%、5.79%、14.16%;2类地震动作用下,塔底纵向剪力和斜拉索索力特征值相差不大。     

大跨径混合梁斜拉桥抗震体系及阻尼参数研究

为研究大跨径混合梁斜拉桥在不同抗震体系与阻尼参数下的抗震性能,本文以主跨385m的京杭运河泗阳桃源大桥为背景,对比结构在纵桥向无连接装置、设置粘滞阻尼器、设置弹性索三种体系下的抗震能力,并进行了粘滞阻尼器与弹性索的设计参数敏感性分析,比较了不同参数下桥梁关键部位的地震响应变化,研究了不同体系下地震力传力路径。结果表明：选择合理阻尼参数与减隔震支座参数,可以大幅减小关键位置位移和关键构件内力,提高桥梁抗震性能。最后,给出了背景工程的合理设计参数,为同类型结构的抗震设计提供参考。     

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°。     

连续刚构桥采用粘滞阻尼器后的抗震性能分析

以某高速铁路三跨连续刚构桥(60 m+100 m+60 m)为研究背景,用Midas/civil软件建立有限元模型并采用非线性时程法分析其在地震作用下的结构响应。从减小活动墩的墩梁相对位移入手,提出在活动墩布置粘滞阻尼器的减震方案。通过对粘滞阻尼器参数与地震响应之间变化关系的研究,确定了合理的粘滞阻尼器参数取值。分析结果表明,粘滞阻尼器可改善连续刚构桥的活动墩墩梁相对位移较大的情况,同时还可以均衡各墩受力。     

斜拉桥粘滞阻尼器设计方案及参数回归分析

为优化粘滞阻尼器对双塔斜拉桥的减震效果,以淮安大桥(主跨为416m的双塔斜拉桥)为背景进行研究。采用有限元软件SAP2000建立全桥三维有限元模型,应用非线性动力时程方法对比分析了4种不同阻尼器布设方案(分别将粘滞阻尼器布设在塔支座、桥台、边墩和桥台、边墩位置)的减震效果。选择最优方案进行阻尼参数分析,应用最小二乘回归分析法建立关键截面参数与阻尼参数之间的数学模型,以控制截面内力和变形最小为原则,通过求解拟合方程的极值得到最优设计参数。结果表明:在桥台位置安装粘滞阻尼器能使其更好地发挥减震功能,且不改变辅助墩的受力;所提出的阻尼参数优化设计方法能有效地计算出最优阻尼参数,为设计提供方便。     

云南普立悬索桥粘滞阻尼器参数研究

利用非线性动力时程分析方法,从抗震角度对云南普立悬索桥粘滞阻尼器的阻尼系数C和阻尼指数ξ进行详细的参数分析,给出不同参数下桥梁结构的内力和位移响应.分析结果表明:通过纵桥向设置粘滞阻尼器能有效减小桥梁结构的地震反应.同时,对粘滞阻尼器参数的确定提出了建议.     

曲率半径变化对曲线梁桥粘滞阻尼器减震效果的影响

建立某曲线刚构-连续组合梁桥的空间有限元计算模型,在桥梁活动支座部位设置粘滞阻尼器,进而考虑曲率半径的变化,计算分析了结构在3条3向地震动作用下曲率半径变化对结构反应以及粘滞阻尼器减震效果的影响.结果表明:不添加阻尼器的曲线梁桥的动力反应不仅与曲线桥的曲率半径有关,而且还跟地震动特性有关;添加粘滞阻尼器后控制点内力在不同地震动作用下均随着曲线桥曲率半径的增大而增大;粘滞阻尼器对于曲线桥控制点内力和主梁位移的减震率在不同地震动作用下均随曲线桥曲率半径的增大而减小.为粘滞阻尼器在不同半径曲线梁桥上的应用提供了理论指导.     

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。