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谈墩黄
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基金项目 : 国家自然科学基金项目 (51368031); 中国铁路总公司科技研究开发计划资助项目 (2017G010-C); 甘肃省基础研究创新群体项目资助项目 (1506RJIA029) 第一作者 : 刘应龙 (1990-), 男, 甘肃渭源人,

1 基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( ); 中国铁路总公司科技研究开发计划资助项目 (2017G010-C); 甘肃省基础研究创新群体项目资助项目 (1506RJIA029) 第一作者 : 刘应龙 (1990-), 男, 甘肃渭源人, 博士研究生, 主要从事桥梁结构设计理论研究, liuyinglong23@163.com * 通讯作者 : 蔺鹏臻 (1977-), 男, 甘肃甘谷人, 教授, 博导, 主要从事桥梁结构设计理论研究, pzhlin@mail.lzjtu.cn

3 文章编号 : (2015) 高速铁路大跨度连续钢桁梁柔性拱桥减震研究刘应龙蔺鹏臻 * 何志刚孙理想杨子江 (1. 兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州 ) 摘要 : 在 1 联 (3 168)m 连续钢桁梁柔性拱桥设置纵向粘滞阻尼器, 采用非线性时程分析方法研究其减震效果从减小拱脚轴力墩底内力以及墩梁纵向相对位移三方面出发, 讨论了粘滞阻尼器各参数对结构地震响应的影响, 并与未设置粘滞阻尼器情况下的地震响应进行对比, 初选了减震效果较好的阻尼系数 C 和速度指数继而在全桥 ( 联 3 168m 连续钢桁梁柔性拱 ) 布置该参数的粘滞阻尼器并分析其减震效果结果表明 : 固定墩顶的拱脚轴力值在纵向布置粘滞阻尼器后显著减小, 而位于活动墩顶的拱脚轴力值个别存在增大情况, 且当一定时,C 越大减震效果越明显 ; 活动墩顶的墩梁纵向相对位移随的减小 C 的增大而减小 ; 以联连续钢桁梁柔性拱桥为研究对象所选定的阻尼器在全桥布置后, 全桥地震响应的最大正减震率为, 最大负减震率为 %; 尽管全桥布置阻尼器后某些位置出现了负减震率, 但其地震响应仍然全桥最小 ; 通过对两侧简支钢桁梁粘滞阻尼器的参数优化后, 个别位置的地震响应进一步减小, 从而提高了全桥的抗震性能关键词 : 铁路桥 ; 钢桁梁柔性拱 ; 非线性时程分析 ; 地震响应 ; 粘滞阻尼器中图分类号 :U441.5 文献标志码 :A Research on vibration reduction of long-span continuous steel truss beam with flexible arch bridge of high-speed railway LIU Ying-long LIN Peng-zhen HE Zhi-gang SUN Li-xiang YANG Zi-jiang (School of Civil Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou ) Abstract: Installing viscous damper on the movable pier of a continuous steel truss beam flexible arch bridge, the paper studied the seismic performance of viscous dampers by nonlinear time history analysis. Starting from reducing the axial force of the arch foot, the internal force at the pier bottom and the relative displacement between the pier and the beam, the paper carried out the sensitivity analysis of damping coefficient C and velocity index. By comparison with seismic responses without viscous dampers, the paper primarily selected the C and with better damping effect. Then, applied the viscous damper with this parameter to the whole bridge and analyzed its damping effect, the result shows: In the longitudinal arrangement of continuous steel truss beam flexible arch bridge, viscous damper can significantly reduce the arch foot axial force value of fixed pier, while the dynamic value of the arch foot of active pier is increased individually. When is certain, the damping effect is more obvious with the increase of C. Taking a continuous steel truss beam flexible arch bridge as the research object, then arranged the selected damper in the whole bridge, the maximum positive seismic response of full bridge seismic response is 76.55% while the maximum negative shock absorption rate is %.After the seismic response of the negative shock absorption position increasing, its value is still smaller than that of the positive shock absorption position after the earthquake response decreases. After optimizing the parameters of viscous dampers of simply supported steel truss beams on both sides, the seismic responses of the individual locations are further reduced, thus improving the seismic response of the whole bridge. Key words: Railroad bridge; Steel truss girder and flexible arch; Nonlinear time history analysis; Seismic response; Viscous damper 1 引言随着近几年中国经济的快速发展, 以高速铁路为代表的道路交通网也进入到建设的高潮阶段桥梁结构作为高速铁路重要的一部分, 社会公众以及业主等对其抗震性能的要求也越来越高 [1] 从上世纪七十年代开始, 随着桥梁地震反应分析理论的发展, 桥梁的减震隔震设计得到越来越多的重视并得以迅速发展 [2~4] 其中采用液体粘滞阻尼器来提高桥梁结构的抗震性能是近年来应用较为成熟的一种减震方法粘滞阻尼器在美国金门大桥的加固工

4 2 应用力学学报第 32 卷程中首次使用 [5], 后续新建桥梁如希腊的 RION-ANTIRIONQ 桥也采用粘滞阻尼器国内在苏通大桥湛江海湾大桥等的建设中使用粘滞阻尼器, 均得到了非常理想的减震效果 [6,7] [8] 刘红绪以乌锡线黄河特大桥为背景, 研究了粘滞阻尼器对该桥的抗震性能的影响, 结果表明安装活动支座的桥墩上布置粘滞阻尼器后可以有效降低固定墩的地震 [9] 力巫生平等以淮安大桥为背景研究了在不同部位布置粘滞阻尼器后对双塔斜拉桥减震效果的影响, [10] 并提出了阻尼参数的优化设计方法张永亮等结合上承式大跨度钢桁拱桥的结构特点, 研究了粘滞阻尼器速度锁定装置等在有推力钢桁拱桥中纵 [11] 横向的减震性能. 张常勇等以六跨连续钢桁梁桥为背景, 对 3 种不同的减隔震装置进行研究分析, 最后得出合理的设计方案正在修建的银西高铁银川机场黄河特大桥主桥全长 1200m, 属于大跨度复杂结构, 因此需要对全桥做抗震分析并采取一定的减隔震措施 [12] 本文针对该桥钢桁梁与柔性拱相结合的结构特点, 采用非线性时程分析方法研究了在纵向引入粘滞阻尼器后, 粘滞阻尼器参数对结构地震响应的影响规律, 并得到了一些有价值的结论, 可以对类似结构的减震设计提供参考墩柱中心距 13.8m, 墩顶设置高 4m 长 8.8m 的横梁桥墩墩号自小里程向大里程方向依次为 9#~17#, 墩高依次为 16.39m 27.5m,9.5m 7.5m,21m, 7.5m,7.5m,20.5m,19.47m 其中 96m 简支钢桁梁的固定支座设置在 9# 墩以及 17# 墩, 钢桁梁柔性拱桥的固定支座设置在 12# 墩及 14# 墩孔跨布置见图 2 2 工程概况及地震波的选取 2.1 工程概况银川机场黄河特大桥孔跨布置为 1-96m 简支钢桁梁 +2 联 3 168m 连续钢桁柔性拱 +1-96m 简支钢桁梁, 全长 1200m 银川机场黄河特大桥主梁采用下承式钢桁梁结构, 桁高 12.8m, 桁宽 13.8m, 桥面采用正交异性钢桥面板, 拱圈矢高 28m, 矢跨比 1/4.71 均采用直坡的双柱式桥墩, 主墩墩柱纵向 6.5m, 横向 5.0m, 边墩墩柱纵向 5.5m, 横向 5.0m 图 m 连续钢桁梁柔性拱拱脚横断面图 (mm) Fig.1Diagram of 3 x 168m continuous steel truss girder cross section (mm) 2.2 输入地震动的确定桥址区设计地震分组属于第二组, 场地综合类别判定为 III 类, 场地类型为中软土, 特征周期为 0.55s, 罕遇地震 (50 年超越概率 2%) 下地震峰值图 2 连续钢桁梁柔性拱桥桥型布置图 Fig.2 Layout of continuous steel truss girder with flexible arch 加速度为 0.358g 桥址地震安全性评价报告所给出的规准反应谱表达式 (1) 本文地震动输如方式为纵桥向输入竖向输入关于地震波的选取, 根据铁路工程抗震

加速度 (acceleration)/m s -2 3 应用力学学报第 32 卷设计规范, 采用三角级数法合成 3 条人工合成波作为激励纵向输入当采用 3 条时程波计算时, 时程分析的最终结果应取 3 组计算结果的最大值 [13] 其中 1 条人工合成波加速度时程曲线见图 3 1 T T0 (T-T 0) 1 ( m 1) T0 T T1 ( T ) (T1-T 0) m T1 T

5 加速度 (acceleration)/m s -2 3 应用力学学报第 32 卷设计规范, 采用三角级数法合成 3 条人工合成波作为激励纵向输入当采用 3 条时程波计算时, 时程分析的最终结果应取 3 组计算结果的最大值 [13] 其中 1 条人工合成波加速度时程曲线见图 3 1 T T0 (T-T 0) 1 ( m 1) T0 T T1 ( T ) (T1-T 0) m T1 T Tg c m (T g/t) T>Tg 其中 :T 为反应谱周期 ; m 为反应谱最大值 ;T g 为反应谱特征周期 ;C 为衰减系数时间 (time)/s 图 3 加速度时程曲线 Fig.3 The acceleration versus time date 3 动力分析模型 2.1 非线性粘滞阻尼器力学模型粘滞阻尼器和普通桥梁支座结合使用, 使得结构具备了二者的共同特点在地震作用下, 粘滞阻尼器能把桥梁上部结构传递给桥墩的力合理地分配到多个桥墩上, 从而改变只有一个固定墩受力的情况 [14] 粘滞阻尼器的阻尼力取决于速度, 其力学计算模型可表达为 : F Cv (2) 其中 :F 为阻尼力,C 为阻尼系数,v 为速度, 为阻尼指数粘滞阻尼器一般采用 Maxwell 模型来模拟, 由弹簧和阻尼器两部分构成, 见图 4 所示 : C F K d 图 4 Maxwell 模型 F Fig.4 The model of Maxwell F Kd C sgn( v) v (3) k 其中 :K 为弹簧刚度,d k 为弹簧变形 2.2 结构动力分析模型为了初拟定粘滞阻尼器参数, 首先采用 Midas/civil 有限元软件建立银川机场黄河特大桥主桥 13#~16# 墩间 1 联的动力分析模型, 进行非线性时程分析并选定最优的粘滞阻尼器参数 C 和然后再建立全桥有限元模型, 引入所选定的粘滞阻尼器, 分析了粘滞阻尼器对全桥的减震效果, 最后对简支梁侧所选粘滞阻尼器参数进行了优化分析建立动力分析模型时, 主梁桥墩承台桩基础等采用梁单元模拟, 桥面板采用板单元模拟, 支座采用主从约束对于桩基础, 采用在墩底建立桩基质量 -- 弹簧模型来模拟桩与土的相互作用土弹簧刚度根据铁路桥涵地基与基础设计规范的 m 法计算 [13], 本文中取 m=15000kn/m 4 结构动力分析中准确模拟结构的质量关系到结构分析的精度, 本文所建立的动力分析模型主要包括两部分质量 : 第一部分质量即模型质量, 根据模型杆件的截面按照密度自动计算 ; 第二部质量为集中质量, 主要包括二期恒载以及邻跨质量, 将该部分质量按照集中质量施加于对应的结点上 m 连续钢桁柔性拱桥减震效果分析 3.1 粘滞阻尼器布置方案及分析方法 13#~16# 墩间的固定支座设置在 14# 墩根据该桥结构特点与支座布置情况, 在 13# 16# 墩每个支座内侧顺桥向布置 1 个阻尼器 ;15# 墩高较低, 为了充分发挥材料的力学性能高, 在 15# 墩的支座左右两侧顺桥向各布置 1 个阻尼器 ;1 联结构共 8 个阻尼器支座及阻尼器布置情况如图 5 所示

6 14# 墩中拱轴力值 /MN 14#-pier-side arch axis force/mn 14# 墩边拱轴力值 /MN 14#-pier-side arch axis force/mn 15# 墩中拱轴力值 /MN 15#-pier-middle arch axis force/mn 15# 墩边拱轴力值 /MN 54#-pier-side arch axis force/mn 4 应用力学学报第 32 卷图 5 支座及阻尼器布置方案图 Fig.5 Layout plan of support and damper 为了探讨阻尼器参数对 3 168m 连续钢桁柔性拱桥抗震性能的影响, 并进一步确定最优的阻尼系数 C 和阻尼指数的组合, 首先计算只使用普通支座时结构的地震响应, 然后计算采用粘滞阻尼器后结构的地震反应, 对比分析了 C 和在各种组合工况下的减震效果进行非线性时程分析时, 参考设计经验以及文献 [10],C 分别取 2000kN/(m/s) 4000 kn/(m/s) 6000 kn/(m/s) 8000 kn/(m/s), 取为 , 相互组合共 16 种工况 3.2 结构地震响应分析及粘滞阻尼器参数初选本文首先以墩一联结构为例进行非线性时程分析, 通过在纵向布置粘滞阻尼器来分析阻尼器各参数与结构拱脚轴力墩底内力以及墩梁纵向相对位移之间的变化关系绘制各地震响应与粘滞阻尼器参数之间的变化关系曲线如图 6~12 图 4 全桥有限元模型图 Fig.4 The finite element model of the full-bridge 从图 6 中可看出, 使用不同参数组合的粘滞阻尼器都能明显减小 14# 墩的拱脚轴力值 (1) 对于边拱拱脚, 当时, 拱脚轴力值的减小程度随阻尼系数 C 的增大而增大 ; 当时, 随着阻尼系数 C 的增大, 拱脚轴力值的减小程度先增大再减小 ; 当,C=6000(kN/(m/s) ) 时边拱拱脚轴力值减小程度最大 (2) 对于中拱拱脚, 当时, 拱脚轴力值的减小程度随阻尼系数 C 的增大而增大 ; 当时, 随着阻尼系数 C 增大, 拱脚轴力值的减小程度先增大再减小当 C=4000(kN/(m/s) ) 时中拱脚轴力值减小程度最大无阻尼器 (no dampers) 阻尼系数 C (damping coefficient C)kN/(m/s) (a)15# 墩边拱拱脚 (a)15# pier side arch arch foot 22.0 无阻尼器 (no dampers) 无阻尼器 (no dampers) 阻尼系数 C (dampering coefficient)/kn/(m/s) (a)14# 墩边拱拱脚 (a)14# pier side arch arch foot 无阻尼器 (no dampers) 阻尼系数 C (kn/(m/s) ) (b)14# 墩中拱拱脚 (b) 14# pier middle arch arch foot 图 6 14# 墩拱脚轴力值变化曲线 Fig.6 The variation of axial force on arch foot at 14# pier 阻尼系数 C(damping coefficient C)kN/(m/s) ) (b)15# 墩中拱拱脚 (b) 15# pier middle arch arch foot 图 7 15# 墩拱脚轴力值变化曲线 Fig.7 The variation of axial force on arch foot at 15# pier 从图 7 中可以看出, 粘滞阻尼器参数变化对 15# 墩拱脚轴力的影响较复杂 (1) 对于边拱拱脚, 时, 与不同 C 的组合工况均使拱脚轴力值增加, 且增加程度随 C 的增大而增大 ; 当时,C 分别小于 4000(kN/(m/s) ) 8000(kN/(m/s) ) 才会对拱脚轴力值有减小作用 (2) 对于中拱拱脚, 当 C=2000(kN/(m/s) ) 时, 除以外, 其余与的组合工况均使其轴力值减小, 但是减小程度并不明显, 且当 C 一定时, 越大, 拱脚轴力的增加幅度越明显尽管在部分组合工况下墩拱脚轴力值有所增大, 但是其增大后的最大值仍小于墩拱脚轴力值减小后的最小值

7 16# 墩墩底轴力值 /MN 16#-pier pier bottom shear force/mn 16# 墩墩底弯矩值 /MN m 16#-pier pier bottom bending moment/mn.m 16# 墩墩梁相对位移 /cm 16#-pier displacement of pier and superstracter/cm 15# 墩墩梁相对位移 /cm 15#-pier displacement of pier and superstracter/cm 14# 墩墩底弯矩值 /MN m 14#-pier pier bottom bending moment/mn.m 13# 墩墩梁相对位移 /cm 13#-pier displacement of pier and superstracter/cm 13# 墩墩底弯矩值 /MN m 13#-pier pier bottom bending moment/mn.m 5 应用力学学报第 32 卷 the bending moment of 13# pier bottom is MN.m without dampers 阻尼系数 C(damping coefficient C)kN/(m/s) 图 8 13# 墩墩底弯矩值变化曲线 Fig.8 The variation of bending moment at 13# pier bottom 90 the bending moment of 14# pier bottom is MN.m without dampers 阻尼系数 C(damping coefficient C)/kN/(m/s) 图 9 14# 墩墩底弯矩值随阻尼器参数变化曲线图 Fig.9 The variation of bending moment at 14# pier bottom 在未使用粘滞阻尼器时, 墩底最大弯矩值出现在 13# 墩, 为 MN m,14# 固定墩的最大弯矩值为 MN m 从图可看出当使用粘滞阻尼器后,13# 14# 桥墩墩底弯矩明显减小 (1) 对于 13# 墩, 当 C 一定时, 越小墩底弯矩值减小程度越大 ; 当一定时,C 越大墩底弯矩值减小程度越大 (2) 对于 14# 墩, 当 C 6000 时, 墩底弯矩值的变化对 C 值的变化不太敏感, 但墩底弯矩值的减小程度较大无阻尼器 (no dampers) Fig.11 The variation of shear force at 16# pier bottom 由图可知, 使用粘滞阻尼器后,16# 墩墩底的弯矩值和剪力值均显著减小 (1) 当时, 墩底弯矩的减小程度随着 C 的增大而减小 ; 当时, 墩底弯矩值的减小程度随着 C 的增大出现先增大再减小的趋势, 且当 C=6000(kN/(m/s) ) 时减震效果为各组合工况的最佳 ; 当时, 墩底弯矩值的减小程度随着 C 的增大逐渐增大 (2) 除外, 当值一定时, 墩底剪力值的减小程度随着 C 的增加而增大 ; 当时, 墩底剪力值的减小程度随着 C 的增大出现先增加再减小的变化趋势, 且当 C=4000(kN/(m/s) ) 是减震效果达到最佳 the relative displacement of 13# pier and superstrcture is 9.77cm without dampers 阻尼系数 C (damping coefficient C)/kN/(m/s) (a) 13# pier 5 the relative displacement of 15# pier and superstrcture is 9.45cm without dampers 阻尼系数 C(damping coefficient C)/kN/(m/s) (b) 15# pier the relative displacement of 16# pier and 4.5 superstrcture is 8.65cm without dampers 阻尼系数 C(damping coefficient)/ kn/(m/s) 图 10 16# 墩墩底弯矩值变化曲线 Fig.10 The variation of bending moment at 16# pier bottom 无阻尼器 (no dampers) 阻尼系数 C(damping coefficient)/kn/(m/s) 图 11 16# 墩墩底剪力值变化曲线阻尼系数 C (damping coefficient C)/kN/(m/s) (c) 16# pier 图 12 墩梁相对位移随阻尼器参数变化曲线图 Fig.12 The variation of relative displacement between beam and pier 从图 12 可以看出, 粘滞阻尼器的使用可以显著减小 13# 15# 16# 墩的墩梁纵向相对位移各墩的墩梁纵向相对位移随粘滞阻尼器参数的不同所呈现的变化趋势相同 : 即当一定时,C 越大, 各墩的墩梁纵向相对位移越小 ; 当 C 一定时, 越小, 各墩的墩梁纵向相对位移越小

8 6 应用力学学报第 32 卷通过分析不同的阻尼系数 C 阻尼指数与拱脚内力墩底内力以及墩梁纵向相对位移之间的变化规律, 从均衡减小三个控制变量的角度出发, 粘滞阻尼器参数拟初选为,C=4000(kN/(m/s) ) 4 全桥结构减震效果分析 4.1 全桥布置粘滞阻尼器减震效果分析为了进一步分析布置所选定参数粘滞阻尼器对全桥结构地震响应的影响, 建立墩的全桥动力分析模型, 见图其中墩间支座及粘滞阻尼器布置方式与 13#~16# 墩间相同两孔 96m 简支钢桁梁的支座及阻尼器布置见图 15 图 13 96m 简支钢桁梁支座及阻尼器布置图 Fig.13 The layout of support and dampers for 96m simply supported steel truss beam 为了衡量减震效果, 将拱脚轴力墩底内力和墩梁纵向相对位移作为比较的反应量, 定义无粘滞阻尼器桥梁地震反应和布置所选参数粘滞阻尼器桥梁地震反之只差与无粘滞阻尼器桥梁地震反应之比为减震率 [15], 表达式为 : 无阻尼器地震反应量有阻尼器地震反应量减震率 = 100% 无阻尼器地震反应量表 1 拱脚轴力减震率 Table.1 The shock absorption rate of axial force on arch foot 墩号 11# 边拱 11# 中拱 12# 边拱 12# 中拱 14# 边拱 14# 中拱 15# 边拱 15# 中拱减震前 (MN) 减震后 (MN) 减震率 (%) 墩底弯矩 (MN m) 墩底剪力 (MN) 表 2 墩底内力减震率 Table.2 The shock absorption rate of inner force at pier bottom 墩号 9# 10# 11# 12# 13# 14# 15# 16# 17# 减震前减震后减震率 (%) 减震前减震后减震率 (%) 表 3 墩梁纵向相对位移减震率 Table.3 The shock absorption rate of relative displacement between beam and pier 位置 10#( 简支 ) 10#( 连续 ) 11# 13#( 小 ) 13#( 大 ) 15# 16#( 连续 ) 16#( 简支 ) 减震前 (cm) 减震后 (cm) 减震率 (%)

9 7 应用力学学报第 32 卷从表 1 可以看出, 针对拱脚轴力值, 尽管 11# 15# 墩的拱脚均出现负减震率, 最大可达到 -7.42%, 但其轴力值任然全桥最小 12# 14# 墩拱脚轴力值减震率均在 33.0% 以上, 最大轴力值由 41.39MN 减小到 26.64MN, 减震效果明显如表 2 所示, 布置粘滞阻尼器后 10# 墩以及 17# 墩的墩底弯矩减震率分别达到 52.69% 37.65%; 此时全桥墩底最大弯矩值出现在 9# 墩, 为 MN m, 与未布置阻尼器时的最大弯矩值 (10# 墩底 ) MN m 相比减震效果明显同时墩底剪力最大的 12# 14# 的减震率均在 60% 以上, 布置阻尼器前后全桥的墩底最大剪力分别为 38.06MN 和 21.25MN, 减震效果明显布置阻尼器之前, 由表 3 可知, 全桥最大墩梁相对位移出现在 10# 墩连续梁侧, 为 16.87cm, 布置阻尼器后墩梁相对位移为 4.14cm, 减震率达到 75.47%; 全桥各活动支座处的墩梁相对位移减震率均在 57.0% 以上 4.2 简支梁侧粘滞阻尼器参数优化分析表明, 全桥布置,C=4000(kN/(m/s) ) 的粘滞阻尼器能够达到良好的减震效果为了进一步提高减震率, 拟定对 10# 墩 16# 墩简支钢桁梁侧的粘滞阻尼器参数进行优化 C 仍分别取为 2000kN/(m/s) 4000 kn/(m/s) 6000 kn/(m/s) 8000 kn/(m/s), 取为 ,0.9 同样分析结构的地震响应与 C 和之间的变化关系, 限于篇幅此处不再另做具体分析, 最后得到当,C=3500kN/(m/s) 时结构的减震效果可得到进一步的提高经计算, 简支钢桁梁侧的粘滞阻尼器参数经过优化后, 对于墩底弯矩减震率变化最大位置出现在 13# 墩, 减震率由 0.55% 增加到 37.86%, 其余墩底弯矩减震率变化不大, 均在 1.99% 到 -1.89% 之间 ; 墩底剪力减震率变化最大的位置出现在 14# 墩, 由 0.2% 增加到 47.25%, 其余墩底剪力减震率变化不大且均在 2.40% 到 -1.22% 之间拱脚轴力减震率变化在 1.60% 到 -0.87% 之间对于 13# 墩墩梁相对位移, 参数优化后减震率由 57.43% 59.13% 分别增加到 70.54% 70.99%, 其余部位墩梁相对位移减震率变化在 -1.02% 到 2.57% 之间简支钢桁梁侧的粘滞阻尼器参数经过优化后, 尽管不是全桥所有地震响应的减震率均有所增大, 个别位置甚至出现减小的情况, 但减震率减小的幅度小于 -1.89%; 而针对 13# 墩的墩底弯矩墩梁相对位移以及 14 号墩的墩底剪力减震率均有明显的大幅度提高所以在保持全桥整体减震率不发生大幅度降低的前提下, 粘滞阻尼器参数优化对个别位置地震响应的减震率有提高, 整体上提高了全桥的抗震性能 4 结论本文以新建的银川机场黄河特大桥为背景, 采用非线性时程反应分析方法研究了纵向设置粘滞阻尼器的减震性能首先以一联 3 168m 连续钢桁柔性拱桥为例研究了粘滞阻尼器各参数与结构地震响应之间的变化关系, 从减小拱脚墩底内力以及墩梁相对位移三个控制变量的角度出发, 初选粘滞阻尼器的参数, 然后将选定的粘滞阻尼器全桥布置并分析其减震效果, 主要结论如下 : 1) 针对一联连续钢桁梁柔性拱桥, 纵向布置粘滞阻尼器可显著减小固定墩的拱脚轴力值, 而活动墩拱脚轴力值个别存在增大情况 ; 对于墩底受力较大的墩, 当一定时, C 越大减震效果越明显 ; 越小 C 越大时针对墩梁相对位移的减震效果越好

10 8 应用力学学报第 32 卷 2) 以一联连续钢桁梁柔性拱桥为研究对象所选定的阻尼器在全桥布置后, 墩底弯矩以及剪力的最大减震率分别为 63.71% 63.68%, 拱脚轴力的最大减震率为 36.82%, 墩梁相对位移的最大减震率达到 76.55%, 而 15# 墩墩底弯矩的负减震率最大, 为 % 3) 尽管全桥布置阻尼器后某些位置出现了负减震率, 但地震响应仍然全桥最小 4) 通过对两侧简支钢桁梁粘滞阻尼器的参数优化后, 个别位置的地震响应进一步减小, 从而提高了全桥的减震效果参考文献 (References) [1] 叶爱君. 桥梁抗震 [M]. 北京 : 人民交通出版社,2002. YE Ai-jun. Seismic Design of Bridge [M].Beijing: China Communication Press. [2] 杨喜文, 李建中, 雷昕戈. 多孔大跨度连续梁桥减隔震技术应用研究 [J]. 中国公路学报,2010,23(06): Yang Xiwen, Li Jianzhong, Lei Xinge. Research on application of seismic isolation techniques to multiple and large-span continuous girder bridge [J].China Journal of highway and transport,2010,23(6):58~6. [3] 毛玉东, 李建中. 大跨连续梁桥纵向减震机理和减震效果分析 [J]. 同济大学学报 ( 自然科学版 ),2016,42(02): MAO Yu-dong, LI Jian-zhong. Analysis of seismic mitigation mechanism and effect on longitudinal direction of long-span continuous bridge [J]. Journal of TongJi University(Natural Science Edition),2016,44(2): [4] 夏修身, 崔靓波, 陈兴冲等. 长联大跨连续梁桥隔震技术应用研究 [J]. 桥梁建设,2015,45(04):39~45 Xia Xiushen, Cui Liangbo, Chen Xingchong. Study of application of seismic isolation techniques for long span and long unit continuous beam bridge[j]. Bridge Construction,2016,44(2):185~191. [5] SEIM C, The Seismic Retrofit of the Golden Gate Bridge[C]. PRC-US Workshop on Seismic Analysis and Design of Special Bridge shanghai:2002. [6] 王蒂, 黄平明. 超大跨度斜拉桥纵向减震耗能塔梁连接装置研究 [J]. 郑州大学学报 ( 工学版 ),2008,29(04): WANG Di, HUANG Ping-ming. Research on Pylons and Girder Connection of Longitudinal Damping and Eenrgy Dissipating for Super Long-Span Cable-Stayed Bridge[J]. Journal of Zhengzhou University(Engineering Science),2008,29(4): [7] 韩万水, 黄平明, 兰燕. 斜拉桥纵向设置粘滞阻尼器参数分析 [J]. 地震工程与工程振动.2005(06): HAN Wan-shui, HUANG Ping-ming, LAN Yan. Parametric Analysis of Cable-Stayed Bridge with Longitudinally Arranged Viscous Dampers [J]. Journal of Earthquake Engineering and Engineering Vibration,2005,25(6): [8] 刘红绪. 液体粘滞阻尼器在乌锡线黄河特大桥中的应用研究 [J]. 铁道标准设计,2016,60(01): LIU Hong-xu. Application and Research of Fluid Viscous Damper to Yellow River Extra-long Bridge on Wu-Xi Railway [J]. Railway Standard Design,2016,60(1):79~82.. [9] 巫生平, 张超, 房贞政. 斜拉桥粘滞阻尼器设计方案及参数回归分析 [J]. 桥梁建设,2014,44(5):21~26. WU Sheng-ping, ZHANG Chao, FANG Zhen-zheng. Design Schemes and Parameter Regression Analysis of Viscous Dampers for Cable-Stayed Bridge [J]. Bridge Construction,2014,44(5):21~26. [10] 张永亮, 董阳, 朱尚清等. 大跨上承式铁路钢桁拱桥减震性能研究 [J]. 铁道工程学报,2016,1(1): ZHANG Yong-liang, DONG Yang, ZHU Shang-qing. et al. Research on the Damping Performance of Long-span Deck Type Steel Truss Railway Arch Bridge[J].Journal of Railway Engineering, 2016,33(01): [11] 张常勇, 王志英, 王宏博. 长联大跨连续钢桁梁桥减隔震设计研究 [J]. 公路交通科技,2015,32(08): ZHANG Chang-yong, WANG Zhi-ying, WANG Hong-bo. Study on Seismic Mitigation and Isolation Design for a long-span Continuous Steel Truss Beam Bridge [J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development. 2015,32(8):80~87. [12] 中华人民共和国铁道部.GB 铁路工程抗震设计规范 [S]. 北京 : 中国铁道出版社,2009. [13] 中华人民共和国铁道部.TB 铁路桥涵地基和基础设计规范 [S]. 北京 : 中国铁道出版社,2008. [14] 庄军生. 桥梁支座 [M]. 北京 : 中国铁道出版社,2015

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