基于粘滞阻尼器的斜拉桥减震分析和优化设计

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随着国民经济的发展和交通工程的不断进步,桥梁工程作为社会交通系统的枢纽工程,是日常经济、抗震救灾和灾后重建的生命线。因此,保证桥梁工程在地震中的安全和正常使用具有重大的社会和经济意义。斜拉桥作为大跨度桥梁工程中的典型桥梁形式,其在地震特别是罕遇地震下的抗震性能以及减隔震措施的研究开始受到国内外学者的诸多关注。流体粘滞阻尼器作为一种被动能量耗散装置设置在斜拉桥上,它不增加结构的整体刚度,并且主梁在温度等可变荷载下可以不受其约束而自由伸缩,在地震作用下它可以有效地耗散地震输入结构的能量,从而有效地控制斜拉桥的振动响应,因此粘滞阻尼器是一种较为理想的斜拉桥减震装置。吉林兰旗松花江大桥是双塔双索面半漂浮体系斜拉桥,主跨240m,桥位位于7度区,按8度设防。本文将以其作为工程背景,来研究斜拉桥抗震性能和减震设计。主要内容包括:(1)采用有限元分析软件Midas/Civil建立吉林兰旗松花江大桥的动力有限元模型,对其进行动力特性分析并得出其自振特性。(2)在罕遇地震E2下对吉林兰旗松花江大桥进行纵桥向动力时程分析,得到该桥在纵桥向地震输入下的动力响应结果。在此基础上在松花江大桥上设置粘滞阻尼器并对阻尼器参数进行了探讨,分析了阻尼系数、速度指数对结构各部位动力响应的影响,据此得出吉林兰旗松花江大桥的最优粘滞阻尼器系数。在选定的阻尼器系数下对粘滞阻尼器的减震效果进行了分析,结果表明,粘滞阻尼器的设置有效地减小了斜拉桥的加劲梁和主塔位移以及主塔的内力响应。(3)以松花江大桥作为体系原型,通过对结构进行变换研究分析了结构体系、主墩墩高、主梁形式以及辅助墩设置对斜拉桥抗震性能的影响,以及对粘滞阻尼器参数选择优化和减震效果的影响规律,得出了斜拉桥中粘滞阻尼器减震设计的一般规律,为斜拉桥的减震设计提供了依据。
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