考虑动水及桩—土效应下连续刚构桥的地震响应分析

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随着中国交通事业的快速发展,西部地区的建设规划中出现了越来越多的大跨度连续刚构桥,其桥墩入水深度很大。而西部地区地震运动十分活跃,深水连续刚构桥在遭受地震破坏后往往难以修复。因此,深入研究其抗震性能及减震措施具有一定的理论意义和应用价值。本文以某深水连续刚构桥为工程背景,在考虑了动水压力和桩-土效应前提下,利用有限元软件分析了该桥的地震响应特性,主要内容和结论如下:(1)以反应谱和动态时程分析两种方法分别分析了考虑动水压力和桩-土效应三种不同情况下结构的动力特性及地震响应,结果表明:动水压力和桩-土效应的存在会降低结构的自振频率,动水压力会显著增大桥梁的地震响应,主墩墩底应力和墩顶位移最大增幅分别为26.2%和10.6%,而同时考虑动水压力和桩-土效应时,主墩墩底应力会减小,最大降幅为26.4%,而墩顶位移及主梁的内力均有不同程度增大,因此在结构地震响应分析中应同时考虑动水压力和桩-土效应;(2)在考虑动水压力和桩-土效应的前提下,分析了水深和土质两个参数对结构地震响应的影响,结果表明:土质的“m”值改变对结构基本无影响,对于该桥来说,相对水深在24.4%以上时,需要考虑动水压力对结构的影响;(3)通过比较常用阻尼器的特性,可以选用液体粘滞阻尼器作为结构的减震装置,由于阻尼指数和阻尼系数的选择会影响阻尼器的减震效果,在对不同的阻尼指数和阻尼系数组合对比分析后,选用阻尼指数为0.7,阻尼系数为6000KN·m/s的液体粘滞阻尼器,并对阻尼器的消能效果进行比较分析。结果表明:加装阻尼器后墩底应力降幅达到了 25.5%,墩顶位移降幅达到了 60.9%,阻尼器的消能效果明显,可以作为提升深水连续刚构桥抗震性能的减震装置。
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