单向坡预应力混凝土斜拉桥(南平闽江大桥)阻尼器设置研究

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斜拉桥作为一种大跨度的桥型,具有造型优美、抗风能力强、动力性高等优点,一直以来是工程技术人员设计跨江跨海大桥的重要选择。在斜拉桥中,双向纵坡斜拉桥较为常见,而单向纵坡斜拉桥则为数不多。因为纵桥向单坡的存在,单向纵坡斜拉桥的主梁在结构自重、汽车制动力、地震等荷载作用下会产生纵向水平冲击力,并引起纵桥向移动。目前,常采用阻尼器来控制桥梁的纵向位移,其中基于粘滞阻尼器的结构减振控制是一种效果显著的技术,在大跨度斜拉桥工程中得到了越来越广泛的应用。本文把单向纵坡预应力混凝土斜拉桥——南平闽江大桥作为研究对象,探讨了粘滞阻尼器的设置方式及位置对此类斜拉桥受力性能的影响。主要内容及结果如下:(1)介绍了液体粘滞阻尼器的减振原理及优缺点,并归纳分析了液体粘滞阻尼器在斜拉桥中的应用。(2)分析了闽江大桥主梁的静力特性。结果表明,在各施工阶段,主梁的上、下缘应力情况均满足规范的设定要求;在活载作用下主梁挠度和主塔塔顶位移均满足规范要求;受1.15%单向纵坡影响,主梁在悬臂施工后需拆除梁塔临时固结,结构自重产生的水平力集中于一侧,运营过程中车辆的水平制动力、温度荷载等作用会加剧这一影响。(3)对南平闽江大桥的基本动力特性进行了分析,并进行了人工地震动作用下的弹性时程分析。基于上述结果,本文通过采用液体粘滞阻尼器来减缓主梁的纵向位移。根据设计要求,对阻尼器的参数进行了优化分析,并确定了阻尼系数C=1400 kN/(m/s)α,阻尼速度指数α=0.3,最大阻尼力1OOOkN,最大冲程±500mm。此外,对液体粘滞阻尼器的使用数量以及布置位置进行了综合考虑,并选定在3#、4#两个主塔下的横梁处各设置2个液体粘滞阻尼器作为最终方案。(4)开展了南平闽江大桥的施工监控并对阻尼器设置对结构的影响进行现场分析。施工监控的实施结果表明,安装粘滞阻尼器后,主梁线形、主塔塔偏及主梁纵向位移等主要参数与设计值吻合基本一致,达到预定的目标。
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