曲线梁桥耗能减震影响因素分析

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平面不规则的曲线梁桥由于其线型、美观和功能的需要,在高速公路和城市立交桥中被大量采用。但是曲线梁桥弯扭耦合的特性使得其地震反应非常复杂,地震破坏严重。被动耗能减隔震装置的使用有效地提高了曲线梁桥的抗震性能,但几种常用阻尼器减隔震效果的影响因素及其影响规律有待研究。为此本文对一座曲线刚构-连续组合梁桥共建立二十二组曲线梁桥有限元对比模型,分别输入三条三维地震动进行减震动力时程分析,围绕阻尼器减震效果的影响因素进行了深入研究。主要研究内容及取得的重要研究成果具体包括以下几个方面:1.研究了曲线梁桥中桩-土相互作用对粘滞阻尼器、E型钢阻尼装置和摩擦摆式阻尼支座减震效果的影响,研究发现:桩-土相互作用削弱了粘滞阻尼器、E型钢阻尼装置对于曲线梁桥刚构墩内力的减震效果;粘滞阻尼器、E型钢阻尼装置能有效的减小主梁位移,能有效地减缓主梁伸缩缝处的碰撞;桩-土相互作用明显地削弱了粘滞阻尼器、E型钢阻尼装置对于主梁位移的减震效果;桩-土相互作用增强了摩擦摆式阻尼支座(FPB)对于连续墩横桥向内力(控制点)的减震效果。2.分析了曲线梁桥中曲率半径变化对粘滞阻尼器、E型钢阻尼装置和摩擦摆式阻尼支座减震效果的影响,研究发现:未添加阻尼器的曲线梁桥的动力反应不仅与曲线桥的曲率半径有关,而且还跟地震动特性有关;添加粘滞阻尼器后控制点内力随着曲线桥曲率半径的增大而增大;粘滞阻尼器对于控制点内力和主梁位移的减震率随曲线桥曲率半径的增大而减小,并且这一规律对不同的地震动均具有较强的适用性;添加E型钢阻尼支座后曲线梁桥刚构墩和连续墩墩顶主梁的合成位移随曲率半径的增大而增大,E型钢阻尼支座对于曲线梁桥刚构墩和连续墩墩顶主梁的合成位移减震率随曲线桥曲率半径的增大而减小;添加摩擦摆式阻尼支座后曲线梁桥刚构墩和连续墩墩顶主梁的合成位移及摩擦摆式阻尼支座对合成位移的减震率随曲率半径的变化出现单调变化现象。3.探讨了曲线梁桥中阻尼器组合使用对阻尼器减震效果的影响。研究发现:在曲线梁桥点铰活动支座位置添加E型钢阻尼器、在抗扭支座位置添加粘滞阻尼器的组合方式可以达到减震效果良好且节约投资的目的;粘滞阻尼器和弹性拉索的组合使用没有大幅地提高粘滞阻尼器对于曲线梁桥控制点内力的减震率,但此组合能够明显地提高伸缩缝处主梁的切向位移减震率,说明弹性拉索的使用有效的提高饿了粘滞阻尼器的限位能立,能有效的防止碰碰撞和落梁的出现,实现现了多久控制的目标。
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