液体粘滞阻尼器在梁桥抗震中的应用

以某公路桥主桥三跨预应力混凝土悬臂梁为工程背景,利用有限元软件Midas/civil建立空间有限元模型.采用非线性时程分析方法计算设置粘滞阻尼器前后顺桥向节点位移、墩底弯矩、墩顶剪力的变化,从而评价粘滞阻尼器对提升桥梁抗震性能的作用.结果表明,合理设置液体粘滞阻尼器可以有效地减小桥梁位移和墩顶剪力,改善桥梁的抗震性能.     

四主缆大跨悬索桥抗震性能分析及减震措施优化

以燕矶长江大桥为工程背景,首先,采用动力非线性时程法分析了燕矶长江大桥抗震性能,并研究了设置电涡流-摩擦组合型阻尼器和黏滞阻尼器对大跨悬索桥抗震性能的影响;然后,对附加电涡流-摩擦组合型阻尼器摩擦力、阻尼系数和阻尼指数开展了参数敏感性分析;最后,从耗能角度分析地震作用下电涡流-摩擦组合型阻尼器减震特点.结果表明：在E2地震作用下,桥塔关键截面抗弯能力均大于弯矩需求;在“纵向+竖向”地震作用下梁端纵向位移较大.设置塔梁处纵桥向阻尼器后,可有效降低主桥梁端纵向位移;增大摩擦力、阻尼系数与降低阻尼指数均可提升梁端纵向地震响应的控制效果,但参数变化对桥塔控制截面的地震响应影响较小.阻尼系数较大时,电涡流阻尼主导了电涡流-摩擦组合型阻尼器耗能,相较于黏滞阻尼器,电涡流-摩擦组合型阻尼器对梁端纵向位移控制效果更好.     

粘滞阻尼器参数对悬索桥抗震性能影响研究

以某悬索桥为分析对象,采用有限元仿真分析方法,研究了粘滞阻尼器不同参数对该桥抗震性能的影响.针对不同粘滞阻尼器阻尼系数以及阻尼指数组合,采用时程分析方法,比较分析了结构主要构件和部位的内力及位移地震响应结果.根据分析结果,并考虑结构实际应用情况,确定了合理的粘滞阻尼器参数.     

新型高速铁路无支座整体式刚构桥粘滞阻尼器减震效果分析

为研究粘滞阻尼器力学参数对高速铁路无支座整体式刚构桥地震响应的影响规律,以新建福厦高速铁路泉州湾跨海大桥引桥为工程背景,采用ANSYS有限元软件建立结构的动力计算模型,并进行非线性时程分析.研究结果表明：各墩墩顶位移及内力总体上随着阻尼器参数C的增大而减小,随着α的增大而增大;以相邻联梁缝两侧的梁端相对位移为目标,综合考虑各墩墩顶位移、内力响应和粘滞阻尼器最大输出力等因素,建议桥的粘滞阻尼器参数C取3 MN·(s·m^-1)^α,α取0.5;增设粘滞阻尼器后,第二联结构墩顶弯矩平均减小了15.60%、剪力减小了16.81%.其中对边墩墩顶内力的减小程度显著大于中墩墩顶,但各墩均处于弹性工作范围内;同时相邻联梁端相对位移的减震率高达56.32%,最大梁端相对位移值小于梁缝宽度150 mm,可避免相邻联结构发生碰撞.     

粘滞性阻尼器在高速铁路长联大跨连续梁中的应用

以杭州钱江铁路新桥主桥(45+65+14×80+65+45)m预应力混凝土连续箱梁为工程背景,利用有限元软件Midas/civil建立有限元模型。采用非线性时程分析方法计算设置粘滞性阻尼器前后墩底反力和墩顶位移的变化,从而评价粘滞性阻尼器对提升桥梁抗震性能的作用。结果表明:粘滞性阻尼器的合理设置可以减小制动墩内力,提升高速铁路长联大跨连续梁的抗震性能。     

大跨公轨合建斜拉桥主‒引桥地震相对位移响应与控制

基于巴拿马运河四桥研究了公轨合建斜拉桥在地震下的主-引桥相对位移响应与控制问题,分别建立了漂浮抗震设计方案、仅塔梁固结方案和固结方案有限元分析模型,分析了三种约束方案的相对位移响应。基于单自由度振子研究了相邻结构周期比和阻尼特性对结构相邻位移的影响。结合理论与参数分析,研究了主-引桥相对位移的控制方法。结果显示:主、引桥纵向首阶振型周期比、等效阻尼比之比以及阻尼机制对相邻结构的相对位移影响显著,其中周期比对相对位移的影响最为显著。不同粘滞阻尼器布置方案对主-引桥梁端相对位移的减震效果不同,直接在主、引桥梁-梁之间设置粘滞阻尼器有助于改善主桥与引桥梁端位移的同步性,控制效果最好;同时在主桥各墩位处和主、引桥梁-梁之间设置阻尼器的减震效果次之,但易于设计和安装,适应性好。     

附加可更换阻尼器装配式桥墩的抗震性能

为减轻灌浆套筒装配式桥墩的地震损伤，尽快恢复震后桥墩使用功能，在常规灌浆套筒装配式桥墩的基础上，提出一种在桥墩墩底连接处设置可更换阻尼器的改进方案。采用数值模拟方法对常规灌浆套筒装配式桥墩和附加阻尼器灌浆套筒装配式桥墩进行对比分析，研究附加可更换阻尼器装配式桥墩的抗震性能。结果表明，灌浆套筒装配式桥墩安装可更换阻尼器后，水平承载力提高了10%,累积耗能提高了27%,桥墩墩底连接处的损伤减轻，其中最大残余位移减少了19%,桥墩抗震性能提高，对桥梁韧性抗震研究具有一定参考意义。     

地震作用下采用UHPC铺装钢箱梁斜拉桥阻尼器参数优化

为探究采用UHPC铺装的大跨径钢箱梁斜拉桥的结构自重增加对桥梁地震响应的影响,并为其选用合理的约束体系,优化减隔震装置参数。以Ⅷ度区的榕江特大桥为研究对象,采用CSI Bridge有限元分析软件构建了全桥有限元分析模型,开展不同约束体系下桥梁结构地震响应的对比分析,并对纵向设置黏滞阻尼器的最优约束体系进行参数优化;建立地震作用下结构关键截面处地震响应与阻尼器参数间的非线性关系,基于敏感性分析确定阻尼器参数的合理取值。研究结果表明:采用UHPC铺装的大跨径钢箱梁斜拉桥,在地震作用下其塔、墩关键截面处的弯矩、剪力、位移响应值均较采用沥青混合料铺装时的响应值有一定的提高;通过在塔梁间设置阻尼器,可以有效减小由于钢-UHPC组合桥面结构重量增加对桥梁抗震性能带来的不利影响;分析阻尼器参数变化对地震作用下桥梁结构内力响应和位移响应的影响,可看出阻尼系数对其影响占主导地位,速度指数相对较弱。对比各阻尼器参数工况下桥梁结构的地震响应值,最终选定该桥梁结构的黏滞阻尼器参数分别为阻尼系数C=3 000、速度指数α=0.3。该研究可为高烈度地震区相似桥梁结构的约束体系选取及阻尼器参数优化提供参考。     

自锚式悬索桥的减震控制试验研究

为研究独塔自锚式悬索桥在纵向设置粘滞阻尼器后的结构地震响应和减震效果,本文以某独塔自锚式悬索桥为工程背景,按照相似理论,设计制作了1/20大比例缩尺模型,设计了一致输入和行波输入试验工况,进行了在主箱梁与辅助墩之间纵向设置粘滞阻尼器的振动台试验。研究结果表明：在自锚式悬索桥纵向设置参数合理的粘滞阻尼器后,模型桥的纵飘频率变化很小,阻尼比变大,说明粘滞阻尼器对结构提供了一定的阻尼,一致激励工况下,梁端、塔顶位移反应减小,并且主塔底部应力有所减小,具有较好的减震效果;行波激励工况下,行波效应对自锚式悬索桥的结构响应有放大作用,阻尼器在行波激励下起到了很好的减震作用。     

单向纵坡斜拉桥阻尼器设置研究

以一预应力混凝土单向纵坡斜拉桥———南平闽江大桥为对象,在拟定采用液体粘滞阻尼器控制主梁纵向位移的前提下,通过建立的精细有限元模型,进行施工阶段、运营阶段和弹性地震响应分析,从而确定阻尼器主要参数指标.对阻尼器数量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、经济成本和方便施工养护的前提下,给出最优的阻尼器布置方案.研究结果表明,在两主塔下横梁与主梁之间各布置2个阻尼器,可使主梁的纵向位移减小0.139 m,并使主墩墩底的弯矩和剪力大幅降低.施工实测数据结果证明了阻尼器良好的工作性.     

连续梁桥设置阻尼器参数分析

连续梁桥由于应用广泛 ,在历次地震中震害均有发生 ,因而对于其抗震性能的研究倍受重视 .对于提高连续梁桥抗震性能的措施 ,国内外学者也提出了很多种 ,利用阻尼器提高结构抗震性能就是其中的一种 .通过在一 10m墩高的 7跨 5 0m连续梁桥上设置阻尼器 ,并对阻尼器作参数分析 ,结果表明 ,在设置一个固定墩 (4号墩 ) ,其他各墩墩顶均设置滑动支座和阻尼器 ,阻尼器能够明显降低结构的地震反应 .     

不同场地条件下连续梁桥锁死销减震应用研究

介绍了利用地震动加速度激活的锁死销装置,其核心思想是通过在墩梁间设置锁死销,实现地震时限制滑动墩和梁体的相对位移,利用滑动墩的抗震潜能协同固定墩共同承受地震水平力,提高桥梁抗震性能的目的.结合工程实例,研究了不同场地条件下锁死销的减震效果,同时分析了不同场地条件对锁死销合理参数选取及墩高适用性的影响.研究结果表明:设置锁死销结构的连续梁桥可以有效地减小固定墩和梁体的纵向地震响应,明显提高连续梁桥的整体抗震性能;锁死销参数取值范围受场地条件影响较为明显;利用锁死销进行减震设计,对于Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类场地具有很好的适应性,但对于I类场地,常规设计的连续梁桥减震效果不明显,中等高度或高墩桥梁减震效果较好.     

粘滞阻尼器被动振动控制仿真研究

在介绍粘滞阻尼器结构原理、力学模型及其被动控制设计方法的基础上,以一连续梁桥作为工程实例,将设有粘滞阻尼器耗能支撑的桥梁结构看作一控制系统,利用达朗贝尔原理建立系统的动力学方程,利用Matlab/Simulink工具箱建立仿真模型,就阻尼器不同的阻尼系数、速度指数取值及不同的安装位置进行了动态仿真分析.结果表明:合理安装了粘滞阻尼器的梁桥,其地震动力反应得到很好的控制,位移、速度、加速度都有明显地减小.     

设有Maxwell阻尼器的连续梁桥的减震效果分析

用Fortran语言编制可以包含Maxwell阻尼单元的结构动力分析程序,研究阻尼器对连续梁桥的减震效果.研究表明:阻尼器可以减小结构的地震反应,使墩底的内力分配均匀,有利于结构的抗震设计;当合理地选择阻尼器的参数值时,Maxwell模型阻尼器对连续桥梁结构具有良好的减震效果.     

消能减震钢结构在竖向地震作用下的抗震性能分析

通过对某7层钢结构及其增设粘滞阻尼器结构进行数值分析,可得在竖向罕遇地震作用下粘滞阻尼器对钢结构有着显著的消能减震作用.较原钢结构,增设粘滞阻尼器钢结构的楼层位移有着11.3%的降幅,楼层层间位移降幅最大达16.4%,说明对于钢结构在实际工程设计中,其抗震性能的提高可以通过增设粘滞阻尼器来实现.     

连续梁桥的减隔震设计

在对桥梁减隔震原理进行分析的基础上,依据连续梁桥在地震作用时受力的特点,对连续桥梁的固定支座进行了减隔震设计,将原来的固定支座改为相对固定.对该桥在地震荷载作用下的抗震性能分析表明,采取减隔震措施后,固定墩的受力情况得到明显改善,主梁的纵向位移以及梁、墩的相对位移虽有所增大,但即使在8°的地震荷载作用下,位移幅度仍在支座允许的位移范围内.     

长联大跨复杂桥梁抗震设计及其方案优化

长联大跨连续梁桥因其跨越能力大、伸缩缝少等优点,应用较为广泛,且跨径联长有不断增大的趋势。该类桥梁在地震作用下的地震响应较为复杂,并且温度变形较大,受减隔震方案的支座选取及约束体系影响较大,在抗震设计时应予以考虑。本文以某长联大跨复杂连续梁桥为研究对象,建立有限元模型,对其抗震性能进行分析。结果表明:采用常规的设计方案不满足抗震要求,需进行减隔震设计。分别设计了单墩固定和双墩固定两种形式的墩梁连接方式,并从温度作用下产生的附加内力、伸缩缝位移、支座和墩柱的地震响应、减震率等方面进行了系统的对比分析,提出最优减隔震方案。分析表明:双墩固定方案的地震响应相对于单墩固定方案稍小,减隔震效率相对较高,且伸缩缝位移相对较小;双面摩擦摆+黏滞阻尼器方案地震响应最小,减震效果最好,但阻尼器易漏油,维护成本高;钢支座(边墩)+高阻尼橡胶支座(中墩)方案支座剪力偏大;综合考虑温度变化影响、地震响应、减震效果以及减隔震方案的可维护性和经济性等各方面的影响,双墩固定的钢支座(中支座)+高阻尼橡胶支座(边支座)方案较优。     

客运专线大跨斜拉桥减震方案优化分析

以铁路客运专线大跨斜拉桥实际工程为研究背景,探讨了斜拉桥在纵、横向不同的抗震体系下结构的地震反应特点.通过大量的非线性时程反应分析,对黏滞液体阻尼器的布设位置及力学参数进行了优化分析.结果表明,沿纵桥向在塔梁间设置黏滞液体阻尼器,并合理选择阻尼器的力学参数,可显著降低主塔纵桥向的结构内力、塔顶位移以及塔梁间相对运动位移;沿纵桥向在塔梁间及辅助墩顶同时设置阻尼器则不仅可降低辅助墩及主塔的结构内力,还可有效提高塔顶位移及塔梁间相对运动位移的减震效果;沿横桥向仅在过渡墩、辅助墩顶设置阻尼器可显著降低过渡墩及辅助墩的墩身及其桩基础的横向地震反应.     

梁端塑性铰外移的型钢混凝土节点的抗震性能

通过对两个足尺节点试件的低周反复荷载试验,研究了梁端塑性铰外移的型钢混凝土节点的抗震性能.试件按“强节点”原则进行设计,对节点核心区附近梁端工字形型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱,并适当增加梁端根部到型钢翼缘最大削弱部位的纵向钢筋的配筋量.试验结果表明:两个节点试件的位移延性系数在5.27以上,均符合抗震设计的延性要求;在最大荷载时,两个试件的等效粘滞阻尼系数均超过0.30,耗能能力强.理论分析表明:在型钢混凝土节点中采用塑性铰外移的构造措施,不仅能够降低节点核心区所受的剪力以及梁柱连接焊缝的应力,而且能够增强节点试件在塑性铰区的转动能力和抗剪性能,从而提高节点的延性和耗能能力.     

SMA金属橡胶阻尼器的减振性能及其在防高墩桥梁地震碰撞中的应用

通过伪静力试验探讨了加载频率和位移幅值对形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)金属橡胶阻尼器中SMA金属橡胶元件的刚度和阻尼特性等力学性能的影响,结果表明,SMA金属橡胶刚度随加载频率和位移幅值的增大而增大,能量耗散系数Ψ基本不受加载频率影响但随位移幅值的增大而减小。通过地震模拟振动台试验探讨了SMA金属橡胶阻尼器的减振效能,然后针对高墩桥梁,在考虑行波效应的地震多点激励作用下,对比分析未设置和设置防碰撞阻尼器的高墩桥梁非线性地震反应,研究其在地震作用下的控制效能,结果表明,防碰撞阻尼器可以有效防止主梁与主梁之间以及主梁与挡块之间的地震碰撞,并限制了桥墩的位移,从而减轻桥墩的地震破损,因此在高墩桥梁碰撞位置(伸缩缝处或接缝处)设置防碰撞阻尼器有助于提高桥梁整体抗震性能,但设置防碰撞阻尼器有可能增加主梁地震破损的可能性以及桥梁支座反应的不确定性。