混凝土梁斜拉桥粘滞阻尼器参数分析

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1、混凝土梁斜拉桥粘滞阻尼器参数分析张晨南+(同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海200092)摘要：以辰塔公路跨黄浦江大桥为实际工程背景，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了比较．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．关键词：桥梁工程；混凝土斜拉桥：抗震分析：粘滞阻尼器：非线性动力时程分析；一●J●^-t

2、●一ParametersAnalYS1SOrVlSCOUS1)amper8forConcreteCable—stayedBridgeZHANGChen．nan(TongjiArchitecturalDesign(Group)Co．。Ltd．Shanghai200092)Abstract：Thepresentstudyexaminestheseismicbehaviorofaconcretecable-stayedbridgewithfocusontwoparametersofdampingcoefficientCanddampingexponentt2"ofthesu

3、pplementalnonlinearviscousdampersthroughnon-lineardynamictime—historyanalysis．TheparametersensitivitystudyindicatesthatsettingdampersinlongitudinaldirectionofbridgeCallreducetherelativedisplacementofkeypositionsandtheresponseofthebridge．keyword：bridgeengineering；concretecable-strayedbri

4、dge；seismicanalysis；viscousdampers；non·-lineardynamictime··historyanalysis；0引言随着我国经济的高速发展和城市化进程的加快，桥梁工程的建设技术也在日新月异的进步，跨江跨海的斜拉桥修建得越来越多。这些桥梁一般都占据着交通网络枢纽的重要位置，是交通生命线的重要组成部分。从近几年来发生在世界各地的地震震害来看，处于交通网络枢纽的重要桥梁一旦发生破坏将导致更为严重次生灾害nt2J，因此，如何提高这类桥梁结构的抗震性能一直是工程技术人员研究的重点。近年来，通过设置粘滞阻尼器来改善斜拉桥的抗震性能正在成为一

5、个研究和应用的热点，并在许多实际工程实例中进行应用b-引．这些工程实例多为跨径400m以上的斜拉桥，主梁多采用钢梁或钢一混凝土组合梁．对于斜拉桥来说，400m以下跨径一般采用混凝土主梁相对更为经济．混凝土主梁斜拉桥梁体质量较大，在地震作用下可能产生更大的地震响应．而在国内，就‘作者简介：张晨南(1976_)，男，浙江长兴人，工程师．Emaihchenanzhang@gmail．com76粘滞性阻尼器在混凝土主梁斜拉桥结构抗震中的应用所开展的参数研究还比较少．本文以辰塔公路跨黄浦江大桥为工程背景，研究通过在纵桥向设置粘滞阻尼器来提高该桥纵桥向抗震性能，并就阻尼器的参数确

6、定进行分析，得到的参数变化规律可供该类工程应用参考．1非线性粘滞阻尼器典型的粘滞阻尼器如图1所示．液体粘滞阻尼器设计一般采用双出杆油缸式结构，由缸体、导杆、活塞、阻尼孔、粘滞流体阻尼材料组成．活塞在缸筒内作往复运动，活塞上有适量的小孔成为阻尼孔，缸筒内装满粘滞流体阻尼材料．活塞的往复运动带动内部硅油的流动，分子产生相对运动不可恢复，分子之间产生内摩擦力，进而转换成热能；另外内部流体与固态缸体表面的摩擦力转换成热能，这样将地震能转化为分子热能，进而产生阻尼效果，达到耗能的目的．㈣一’／一一一一二，二二一?≯。一一一一／一，

7、2二：一71_‘口图1粘滞阻尼器构造图2粘滞阻

8、尼器阻尼力——速度关系曲线粘滞阻尼器同其他减隔震装置相比，其优点在于：(1)阻尼器内置为液体，本身没有可计算的刚度，不影响整个结构原有的设计和计算(如周期，振型等)，也就不会产生预想不到的副作用：(2)安置在结构上的粘滞阻尼器在最大位移的状态下受力为零，最大受力情况下位移为零，这一性能对减小结构反应十分有利；(3)粘滞阻尼器既可以降低地震反应中的结构受力也可以降低反应位移．粘滞阻尼器的阻尼力与相对变形可通过下列公式求得[6]：F=C．V。(1)其中：F为阻尼力，以kN为单位计；V为阻尼器冲程速度，以m／s为单位计；口为阻尼指数，对于粘滞性阻尼器，一般