基于減隔震設(shè)計的大跨度連續(xù)梁橋抗震性能評價

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1、公路２０１１年１月第１期ＨＩＧＨＷＡＹＪａｎ．２０１１Ｎｏ．１文章編號：０４５１－０７１２（２０１１）０１－０１４０－０４中圖分類號：Ｕ４４２．５５文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ基于減隔震設(shè)計的大跨度連續(xù)梁橋抗震性能評價李貞新，劉高（中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司北京市１０００８８）摘要：基于高烈度區(qū)的某大跨度連續(xù)梁橋（８９ｍ＋１７０ｍ＋８９ｍ），采用非線性時程分析法進(jìn)行結(jié)構(gòu)動力特性及抗震性能分析。全橋均采用三維梁單元建立空間模型，對于雙曲面球形減隔震支座的滯回耗能特性和自恢復(fù)功能，活動支座的摩擦耗能以及固定銷剪斷后的效應(yīng)進(jìn)行了模擬，同時模擬了阻尼

2、器的阻尼耗能作用。研究結(jié)果表明：采用雙曲面球形減隔震支座及橋臺處縱向阻尼器后，結(jié)構(gòu)的反應(yīng)得到了很好的控制，確保了高烈度區(qū)結(jié)構(gòu)的抗震安全性。關(guān)鍵詞：大跨度連續(xù)梁橋；減隔震設(shè)計；非線性時程分析法；雙曲面球形減隔震支座；活動支座；阻尼器最近的三十余年，全球發(fā)生了多次大地震，如度連續(xù)梁橋進(jìn)行非線性地震響應(yīng)特性和規(guī)律的研１９７６年中國唐山大地震，１９８９年美國ＬｏｍａＰｒｉｅｔａ究，為減隔震橋梁的設(shè)計和分析提供參考。地震，１９９４年美國Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ地震以及１９９５年日本阪神大地震。這幾次地震災(zāi)害的共同特點(diǎn)是：橋１減隔震設(shè)計特點(diǎn)梁工

3、程遭到嚴(yán)重破壞，切斷了震區(qū)交通生命線，造成該橋位于Ⅸ度地震區(qū)，為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，救災(zāi)工作的巨大困難，使次生災(zāi)害加重，導(dǎo)致了巨大跨徑布置為８９ｍ＋１７０ｍ＋８９ｍ，如圖１所示。上［１］的經(jīng)濟(jì)損失。２００８年在我國四川發(fā)生的里氏８．０下行分幅布置，僅在零號塊位置兩幅橋用橫隔梁級的汶川大地震中，橋梁工程造成了巨大的損失。相聯(lián)。由于通往震中的公路無法恢復(fù)交通，政府不得不動為了保證結(jié)構(gòu)的抗震安全，采取了有效的減隔用軍隊以強(qiáng)行軍的方式進(jìn)入災(zāi)區(qū)，給抗震救災(zāi)帶來震技術(shù)，主要分為兩類：一類是采用了黏滯阻尼器來［２］極大的困難。幾次大地震一再顯

4、示了橋梁工程破耗散地震能量，以較少主梁的縱橋向位移和提高橋壞的嚴(yán)重后果，也一再顯示了提高橋梁工程抗震性墩的抗震性能；另一類是采用了雙曲面球形減隔震能的重要性。支座來延長結(jié)構(gòu)周期，同時耗散地震能量，從而提高近幾十年來，為了提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，一些研結(jié)構(gòu)的抗震性能。主要特點(diǎn)分別敘述如下。究人員提出許多新的抗震技術(shù)，主要包括被動控制１．１黏滯阻尼器的應(yīng)用［３］技術(shù)、主動控制技術(shù)及混合控制技術(shù)等。目前，結(jié)黏滯阻尼器工作原理：活塞把缸體分為兩個液構(gòu)設(shè)計方法正從傳統(tǒng)的強(qiáng)度理論向延性抗震理論過腔，活塞上的小孔及活塞與缸體間的間隙使兩個液腔渡。

5、通過在橋梁結(jié)構(gòu)中采用減隔震技術(shù)，可以顯著總的阻尼介質(zhì)在一定的活塞壓力下往復(fù)流動耗能。提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。從性質(zhì)上來說，減隔震技術(shù)當(dāng)黏滯阻尼器的阻尼力與相對速度成比例時，也是結(jié)構(gòu)控制方法中的一種，屬于被動控制技術(shù)。稱為線性阻尼器，其恢復(fù)力曲線形狀近似橢圓。在目前，國外一些采用減隔震技術(shù)的橋梁，在地震中表橋墩達(dá)到最大變形時，黏滯阻尼器的阻尼力反而最現(xiàn)出了良好的抗震性能，而國內(nèi)關(guān)于減隔震技術(shù)在小，接近于零；而黏滯阻尼器的阻尼力最大時，橋墩高烈度區(qū)橋梁上的應(yīng)用研究得不多，為了使減隔震變形最小，彈性力也最小。可見，黏滯阻尼器的阻尼技術(shù)在我

6、國得到更廣泛的應(yīng)用，提高橋梁的抗震設(shè)力和結(jié)構(gòu)的彈性力之間有９０°的相位差，因此，并不計水平，本研究通過對一座采用減隔震設(shè)計的大跨增加橋墩的受力。這是黏滯阻尼器的特點(diǎn)之一。收稿日期：２０１０－０３－１１２０１１年第１期李貞新劉高：基于減隔震設(shè)計的大跨度連續(xù)梁橋抗震性能評價—１４１—單位：ｍ圖１橋跨布置當(dāng)阻尼力與相對速度不成比例時，稱為非線性應(yīng)用較少。本文以高烈度區(qū)某大跨度連續(xù)梁橋?yàn)楣ぷ枘崞鳎潢P(guān)系可表達(dá)為：程背景，研究通過在主梁與橋臺間引入黏滯阻尼器α來提高該橋縱橋向的抗震性能。Ｆ＝ＣＶ式中：Ｆ為阻尼力；Ｃ為阻尼系數(shù)；Ｖ為速度；α

7、為指數(shù)（其值范圍在０．１～２．０，從抗震角度看，常用值一般在０．３～１．０范圍內(nèi)）。阻尼器的基本參數(shù)是阻尼系數(shù)Ｃ和速度指數(shù)α。其中，阻尼系數(shù)Ｃ的增加意味著阻尼力和耗能能力的增加；而速度指數(shù)α對阻尼力和耗能能力的影響與速度Ｖ有關(guān)。單位：ｍ圖２蘇通大橋黏滯阻尼器由于黏滯阻尼器沒有初始剛度，在靜力作用下，對結(jié)構(gòu)的動力特性（周期、振型等）沒有影響，也不會１．２雙曲面球形減隔震支座的應(yīng)用影響蠕變變形下（如溫度）結(jié)構(gòu)的正常使用功能；在雙曲面球型減隔震支座將普通平板滑動支座的動力作用下，耗散了地震能量，既可以減少結(jié)構(gòu)的動滑動面改為球形曲面，使

8、其在豎向力作用下具有滑力位移響應(yīng)又可以改善受力。動位移的自恢復(fù)能力。它包括一個具有雙曲面的核在應(yīng)用黏滯阻尼器時，應(yīng)該注意到黏滯阻尼器形鋼體，上面是球形鑄鋼滑動面，下面是球形鑄鋼轉(zhuǎn)為速度型的設(shè)備，阻尼器在有速度的情況下產(chǎn)生阻動面，如圖３所示。尼力。此外，油壓的調(diào)整