斜拉悬索协作体系公铁大桥减震体系的对比研究及参数优化

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斜拉悬索协作体系桥作为一种极具跨越潜力的新型结构,在未来桥梁建设中必将占据重要地位,但是目前对该结构的理论研究还远远不够,尤其是地震作用下减震体系研究。本文以G3铜陵公铁大桥为研究对象,对斜拉悬索协作体系桥的动力特性以及减震体系进行了一系列研究,主要内容和结论如下:(1)基于Midas Civil有限元分析,建立斜拉悬索协作体系桥的三维有限元模型,给出斜拉悬索协作体系的合理建模顺序和方法,并简要说明建模要点。分别采用直接固结模型、等效嵌固模型、六弹簧模型、Winkler地基梁模型模拟斜拉悬索协作体系桥的桩土相互作用,探究其对斜拉悬索协作体系桥的自振频率、振型等动力特性。结果表明:Winkler地基梁模型最适用斜拉悬索协作体系桥的地震响应分析。(2)采用横向+0.5竖向的罕遇地震作用组合输入方式,对斜拉悬索协作体系桥进行横向地震响应分析。针对其地震响应特点,对结构分别设置横向滑动体系、横向固结体系、摩擦摆体系、软钢阻尼器体系,通过对比不同横向约束体系下结构的地震响应结果,研究其减震性能。结果表明:软钢阻尼器体系对结构的横向减震更具有优越性。对软钢阻尼器体系中的C型钢阻尼器主要性能参数——屈服强度进行参数优化分析,结果表明:屈服强度取1500~2000k N时,C型钢阻尼器的减震性能最优。(3)采用纵向+0.5竖向的罕遇地震作用组合输入方式,对斜拉悬索协作体系桥进行纵向地震响应分析。对结构分别设置半漂浮体系、塔梁固结体系、塔梁弹性约束体系、塔梁阻尼约束体系,并进行地震响应分析,对比四种纵向约束体系的减震性能。结果表明:塔梁阻尼约束体系在结构的纵向减震方面更具有优越性。塔梁阻尼约束体系中采用液体粘滞阻尼器,并对其速度指数和阻尼系数进行参数优化,结果表明:速度指数为0.3~0.5,阻尼系数为4000k N/(m/s)0.5的粘滞阻尼器减震性能最优。
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