【摘 要】
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本文以西宁市湟水河斜拉桥为研究背景,其结构形式特殊,主塔垂直穿过主梁,塔、梁间隙2.5cm,地震作用下有发生碰撞的风险。以此为出发点,在考虑支座滑动摩擦与不考虑支座滑动摩擦的前提下,根据黏滞阻尼器布置位置不同建立四个分析工况,对该桥的抗震性能进行了较为全面的研究,具体研究内容如下:1)以CSI-Bridge有限元软件建立全桥模型,并对其进行自振特性分析。结果表明:低阶振型对该类桥梁动为响应贡献较大
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本文以西宁市湟水河斜拉桥为研究背景,其结构形式特殊,主塔垂直穿过主梁,塔、梁间隙2.5cm,地震作用下有发生碰撞的风险。以此为出发点,在考虑支座滑动摩擦与不考虑支座滑动摩擦的前提下,根据黏滞阻尼器布置位置不同建立四个分析工况,对该桥的抗震性能进行了较为全面的研究,具体研究内容如下:1)以CSI-Bridge有限元软件建立全桥模型,并对其进行自振特性分析。结果表明:低阶振型对该类桥梁动为响应贡献较大。2)研究极罕遇地震作用下主桥与引桥间以及塔、梁间隙部位碰撞响应。结果表明:不考虑支座滑动摩擦与阻尼器影响,塔、梁间隙部位碰撞响应显著,而主桥与引桥未发生碰撞;同时考虑支座滑动摩擦与阻尼器影响,能有效降低塔、梁间隙部位碰撞响应,其中在塔、梁间隙部位以及主桥边墩与主梁上同时布置阻尼器效果最佳,碰撞力峰值、相对位移差峰值分别减小76%、44%,仅在塔、梁间隙部位布置阻尼器效果次之,碰撞力峰值、相对位移差峰值分别减小68%、39%。尽管主桥与引桥未发生碰撞,但同时考虑支座滑动摩擦与阻尼器影响,能大幅减小主桥与引桥间相对位移差,降低其碰撞风险。3)研究极罕遇地震作用下主塔内力、位移响应。结果表明:不考虑支座滑动摩擦影响,在塔、梁间隙部位布置纵向黏滞阻尼器能显著减小主塔地震响应,与无阻尼器工况相比主塔塔底弯矩减小21%、塔顶位移减小44%;仅考虑支座滑动摩擦影响能有效减小主塔地震响应,塔底弯矩减小14%、塔顶位移减小22%;同时考虑支座滑动摩擦和阻尼器影响与仅考虑两者之一相比,主塔地震响应基本一致。极罕遇地震作用下主塔未发生破坏。4)研究了极罕遇地震作用下主桥桥墩内力、位移响应。结果表明:不考虑支座滑动摩擦,仅在边墩布置纵向黏滞阻尼器将使得边墩地震响应增大,与无阻尼器工况相比3#墩墩底弯矩增加64%、墩顶位移增加71%;考虑支座滑动摩擦影响,边墩纵向黏滞阻尼器对较矮墩影响较小,而对较高墩影响较大。不考虑支座滑动摩擦影响将低估辅助墩地震响应。极罕遇地震作用下主桥桥墩均未发生破坏。5)在最优减隔震方案下,以塔、梁间隙碰撞响应与主塔内力、位移响应为优化指标,对黏滞阻尼器参数最优区间进行优化。结果表明:阻尼系数θ=6000~8000(k N·s/m)、阻尼指数α=0.2~0.6时黏滞阻尼器对于本桥效果最佳。
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