基于黏滞液体阻尼器的铁路钢桁梁桥减震研究
半穿武钢桁梁桥横向振动TMD阻尼减振研究
面公 布 的文献 和资料 很 少 ！ 。
在既有铁路钢桥采用 Ｔ Ｄ控制结构振动 ， Ｍ 首先必须建 立有效的车一桥—＿ Ｄ系统模型， Ｔ Ｍ 其次还必须 解决结构振动中列车荷载激励随机性问题。以我 国铁路线路上常见的 ４ ４ｍ半穿式钢桁梁桥沪宁线 １１ ２
线 比重不是很大， 但是由于有些桥梁位于铁路提速 区段 ， 以列车限速过桥成为我 国铁路整体提速的一 所
个瓶颈。Ｔ Ｄ 调频质量阻尼减振器 ） Ｍ （ 作为一种有效抑制结构振动的装置 ， 主要用于控制激励频率 比较稳
定的机械设备。其原理是通过在主结构上安装含有质量块 、 弹簧和阻尼器的 Ｔ Ｄ装置 。 Ｍ 通过调整 Ｔ Ｄ参 Ｍ
桥为例 ， 将车辆模型分机车 、 ８转向架货车 和客车。 转 分别建立车一桥＿Ｔ ＭＤ系统耦合振动方程， 利用耦
合振动仿真程序的大量模拟计算 ， 研究桥梁在列车尤其是长大空重混编 的货物列车随机激励下横 向振动
规律 ， 分析 Ｔ Ｄ抑制铁路半穿式钢桁梁桥横 向振动的效果 。 Ｍ
２ 车一桥一Ｔ ＭＤ 系统运动方程
车一桥 Ｄ系统含车辆 、 桥梁和 Ｔ Ｄ三个子结构 ， Ｍ 分别建立子结构的动力平衡方程 ， 采用轮对蛇
行 及轨面横 向不平顺作为激振源 ， 根据轮轨相互作用和 Ｔ Ｄ与桥梁联结 ， Ｍ 建立 系统耦合关系 ， 通过 ｗｌ ｎ ｉｏ ｓ
一
０ 法迭代计算 ， 求解系统动力时程响应 。 半穿式钢桁梁桥 由两片主桁和下平联（ 包括纵横梁体系） 组成 ； 每根杆件（ 包括横梁 ） 均作为一个空间
一种改进的拟粘滞摩擦阻尼器的试验研究与数值分析
240
1 6
4
5
7 1 3
A 3
240
1.十字芯板
A 2
2
2.圆弧槽孔
3.铜垫片
4.铜垫块
5.滑动螺栓
6.横连板 （c）A－A
7.竖连板
（a）总装图
（b）十字芯板
图 1 凸面拟粘滞摩擦阻尼器 Fig.1 Convexity pseudo-viscous friction damper
正视图
图 5 T 形芯板摩擦阻尼器性能试验装置图 Fig.5 Schematic of set-up of PVFD
20
10
位移（mm）
0
-10
-20 0 100 200 300 400 500 600
时间（s）
图 6 试验装置照片 Fig.6 Photo of set-up of PVFD tests
图 7 试验加载规则 Fig.7 The rules of loading on experiment
表 1 拟粘滞摩擦阻尼器试验工况表 Table.1 Experiment casees about PVFD
工况号 切槽深度 t（mm） 预紧力 M（Nm） 1 1 60 2 1 90 3 1 100 4 2 80 5 2 100 6 2 130 7 3 60 8 3 120
2
试验结果与分析
切槽深度 3mm、预紧力 60Nm 即工况 7 下的阻尼器的滞回曲线及支撑内力曲线见图 8，其他工况试验
中日结构减振及健康监测研讨会暨第三届中国结构抗振控制年会，上海，2002 年 12 月
一种改进的拟粘滞摩擦阻尼器的试验研究与数值分析
吴 斌，张纪刚，欧进萍
（哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨 150090）
粘滞阻尼器在连续梁桥抗震设计中的应用
粘滞阻尼器在连续梁桥抗震设计中的应用许文俊;王会利;苗峰【摘要】为研究粘滞阻尼器在大跨连续梁桥中的抗震性能,结合工程实例建立Midas有限元分析模型,采用非线性动力时程分析方法,比较多种粘滞阻尼器的布置方案,并对粘滞阻尼器进行参数敏感性分析.结果表明,增设粘滞阻尼器能显著改善固定墩在地震力作用下的受力性能,使各墩间的受力更趋均衡,粘滞阻尼器参数C,ξ的变化对结构抗震性能影响较为明显,并针对本工程给出了较为合理的布置方案和阻尼器参数.【期刊名称】《山东交通学院学报》【年(卷),期】2011(019)003【总页数】5页(P48-52)【关键词】粘滞阻尼器;大跨连续梁;非线性动力时程分析;桥梁抗震;参数分析【作者】许文俊;王会利;苗峰【作者单位】大连理工大学建设工程学部,辽宁大连 116024;大连理工大学建设工程学部,辽宁大连 116024;大连大学建筑工程学院,辽宁大连 116622【正文语种】中文【中图分类】U442.55连续梁桥具有受力形式合理、构造简单、施工方便且结构刚度大、变形小等优点［1]，近年来，跨度为50～120 m的预应力混凝土连续梁桥越来越受到工程设计人员的青睐，在城市桥梁和跨江、跨海大桥中广泛应用。
通过引入减震、隔震装置来提高此类桥梁结构的抗震性能成为研究和应用的热点之一，引入阻尼器来改善桥梁结构的抗震性能是其中一个方面［2－4]。
粘弹性阻尼器是一种有效的耗能装置，线性粘滞阻尼器在相当宽的频带内具有使结构保持粘滞线性反应、对温度不敏感、产生的阻尼力与位移不同步等优点。
桥梁工程中采用粘弹性阻尼器控制桥梁结构中斜拉索、吊杆等的振动。
随着桥梁跨度的增大，特别是连续梁桥一联跨度的增大，传统的只在一个墩顶设固定支座的方法，固定墩的抗震设计是一个难题。
在活动墩墩顶设置阻尼器，一方面可以减小桥梁结构的地震反应，另一方面可以使活动墩分担一部分地震作用，这是解决大跨长联连续梁桥抗震问题的有效措施［5]。
国内土木工程中的TMD应用研究【论文】
国内土木工程中的TMD应用研究摘要:简要介绍了TMD的发展历程和基本工作原理，对国内近两年对TMD在结构创新、参数分析和工程应用等几个方面的研究成果分别进行了介绍，总结TMD研究过程中的主要方向，并为TMD在桥梁方面的进一步研究提出几点建议。
关键词:振动控制，TMD，被动控制，动力特性引言调谐质量阻尼器(TunedMassDamper，TMD)，是一种结构形式简单，工作性能稳定的被动耗能装置，目前已经被广泛应用于土木工程中的减振与抗震领域。
近年来，大数据科学与计算机性能迅速发展，建筑和桥梁结构中非线性问题的解决取得一定进展;同时，空间结构理论的发展与高强材料的进一步升级，使得设计方案可以向更高耸，更大跨方向发展，而柔性结构在风和其他荷载作用下的振动则成为亟待解决的问题。
TMD作为比较成熟的技术，可以为结构提供更好的减振与抗震性能，并仍有不断改进的潜力。
1TMD的原理与应用案例TMD作为一个附加系统安装在主结构上，形成耦合系统，可以对系统整体动力特性进行微调，从而改善抗震性能。
早在1909年，Frahm为德国邮船设计的动力吸振器即为TMD 前身。
该结构由质量块和弹簧两部分组成，通过质量块的振动将主结构能量转移，而弹簧对主结构施加的作用力与惯性力相反，可以明显减弱结构振动。
在动力吸振器的基础上添加一个独立阻尼单元即成为传统TMD，阻尼单元通过集中耗能极大提高了对振动的抑制作用。
在TMD的设计阶段，通过调整质量和刚度，可以使TMD频率接近主结构固有频率以达到最佳减振效果。
DenHartog等人在研究中，发现TMD 参数变化时，主结构的动力响应曲线上存在不动点，以此引出关于最优阻尼比和最优频率比的研究。
理论上，TMD为主结构的一个附加质量，其质量增加对减振效果有明显增强，但受限于结构承重能力与布置空间，TMD与主结构的质量比一般不超过5%。
TMD作为被动控制措施，不需要外部供能即可对主结构特定频率的振动进行有效控制;TMD与主结构的结构和功能相互独立，在安装和后期养护时基本不会影响主结构;另外，相对其他主动控制措施的经济性使其得以广泛应用于工程领域。
黏滞阻尼器在框架结构抗震加固中的应用与研究
黏滞阻尼器在框架结构抗震加固中的应用与研究摘要：近年来利用阻尼器对既有建筑结构进行减震加固得到了广泛关注。
本文建立了某实际4层框架结构的非线性模型，然后设置黏滞阻尼器（VFD），利用时程分析法对有、无控结构进行地震响应分析计算，得出该结构的耗能减震效果。
最后利用云图法，选取数条地震波对结构进行分析计算，对有、无控结构进行概率地震分析，通过对比概率需求模型、易损性曲线的差异分析黏滞阻尼器的耗能减震作用。
计算结果表明，通过对该结构设置若干VFD，结构的地震响应得到显著地减小，结构整体减震效果明显；有控结构的地震需求易损性曲线相较无控结构趋于平缓，表明VFD对该结构的耗能减震加固作用明显。
关键词：框架结构；黏滞阻尼器；非线性时程分析；云图法；结构概率地震需求分析耗能减震技术就是在结构的选定位置增设耗能装置，在小震作用下，耗能装置和结构一并处于弹性状态，可减小结构的地震响应，使结构主体处于安全范围，一旦出现大震，这些装置可以在结构破坏前率先达到屈服状态，来消耗大部分能量。
近年来利用耗能减震器对既有建筑结构进行减震加固得到了广泛关注。
1.消能减震的概念及耗能原理为了达到消震减能的目的，可以通过消能装置的安装来避免主体结构因地震能量而响应而造成的破坏，究其本质，消能减震技术是一种加固技术。
传统的抗震思路是进行“硬抗”，但却存在诸多的弊端问题。
而消能减震技术，则能够避免传统抗震加固的不足，通过“以柔克刚”的方式进一步达到抗震加固的效果。
从消能减震结构角度来看，其方式就是融入了减震控制思想，在原结构当中增加了消能减震装置，从而形成新的结构系统，图1对其进行了展现，通过图中资料的了解，无论是原结构还是消能减震装置，都是新结构系统的重要组成部分，并且在其中发挥了重要的作用。
相较于原结构而言，新结构系统在效能能力以及动力特征方面有自身的独特性，能够降低原结构承受的地震作用，这也是进行地震反应控制的一种有效方式，其目的是为了减少对主体结构造成的损害。
调谐质量阻尼器（TMD）在钢结构人行天桥维修中的应用研究
调谐质量阻尼器（TMD）在钢结构人行天桥维修中的应用研究原国华【摘要】主要对某钢结构人行天桥的主要病害进行了分析，提出了一种在箱梁内部安装调频质量阻尼器（ TMD）的新技术。
箱梁改造后进行了加固效果分析，结果表明安装调频质量阻尼器（ TMD）后大大降低了钢箱梁共振效应，减少了行人的不安全感，保证了桥梁的安全运营和耐久性能。
【期刊名称】《建材技术与应用》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】3页(P21-23)【关键词】钢箱梁;病害;调频质量阻尼器【作者】原国华【作者单位】山西省交通科学研究院，山西太原 030006【正文语种】中文【中图分类】TU352.1某钢结构人行天桥桥身呈半圆形，半径38.0 m，桥宽3.8 m，桥长123.3 m，主梁为3跨连续钢箱梁，跨径组合为：37.6 m+44.1 m+37.6 m，桥台处各加长2.0 m的悬臂。
钢箱梁高1.122 m，顶板宽3.8 m，底宽1.8 m，梁下采用橡胶支座，下部结构桥台为矩形截面Y形立柱，桥墩均为圆形独柱，均采用钢筋混凝土扩大基础。
该桥修建于1988年，设计人群荷载为4 kN/m2，全桥人行梯道4处，位于各墩台处，由预制钢筋混凝土踏板现场拼装组成，天桥平面图见图1。
2009年对该桥进行了全面检测和脉动试验，检测结果及试验数据表明需对该天桥进行耐久性处理，降低桥梁共振效应。
检测单位对该桥进行了全面检测和脉动试验，检测结论为：该钢结构天桥钢箱梁前三阶自振频率为1.623 Hz，2.337 Hz和2.984 Hz，前三阶频率均不能满足CJJ 69—95《城市人行天桥与人行地道技术规范》的要求。
为了减少行人的不安全感，避免桥梁共振，钢箱梁竖向自振频率应≮3 Hz，根据检测数据判断，该天桥钢箱梁竖向刚度较低，行人行走过程中易激发共振。
另外，行人在桥上行走过程中，感觉到桥有些晃动，存在较大的安全隐患。
该桥采用钢箱主梁和钢筋混凝土桥面铺装，根据检测报告，该桥主梁存在共振问题。
粘滞阻尼器在大跨度桁架结构减振中的应用
粘滞阻尼器在大跨度桁架结构减振中的应用粘滞阻尼器是一种新型的减振装置，它由两个密封腔室、一个气囊和一个膜片组成。
一般情况下，两个密封腔室中充有不同流体，当外力作用于气囊时，两个密封腔室之间的流体会有所变化，从而产生了一种“粘性”效应，这就是所谓的“粘滞阻尼”效应。
粘滞阻尼器具有较强的阻尼能力，可以大幅度地降低结构的振动，并能够有效地抑制结构的低频振动，这使得它在大跨度桁架结构减振中得到了广泛的应用。
首先，要说明的是，大跨度桁架结构是指结构的跨度超过50m的结构，例如电厂、水厂等大型工程结构。
这类结构由于结构刚度较低，而且由于结构的横向跨度较大，振动的幅值也会变得较大，因此采取有效的减振措施就变得更加重要了。
粘滞阻尼器可以有效地减振大跨度桁架结构的振动，主要原理是：在粘滞阻尼器的容器内，充有不同流体，当外力作用于容器时，由于流体之间的粘滞耦合作用，使得流体内部有一定的阻尼，从而减弱结构振动。
此外，大跨度桁架结构的减振还可以采用增加结构刚度的方法，通过增加钢构件的尺寸、增加桁架结构的深度或者增加结构的偏心系数，可以有效地增加结构的刚度，从而减少结构振动。
综上所述，大跨度桁架结构的减振有两种方法，即粘滞阻尼器减振和增加结构刚度的减振，两种方法可以相结合来发挥最大的减振效果。
粘滞阻尼器减振得到了广泛的应用，它具有减振效果好、维护方便、安装简单、价格低廉等优点，在大跨度桁架结构的减振中有着重要的意义。
In summary, the damping of large-span truss structure can be realized by two methods, namely viscous damping and increasing structural stiffness. Viscous dampers have been widely used in the damping of large-span truss structures due to their advantages of good damping effect, convenient maintenance, simple installation and low price, which is of great significance.。
浅谈粘滞阻尼器在框剪结构中的应用
浅谈粘滞阻尼器在框剪结构中的应用摘要：新疆维吾尔自治区阿勒泰地区富蕴县人民医院急诊和医技综合楼建设项目位于高烈度区，按照常规框剪结构进行设计时，为满足规范要求多遇地震下结构截面尺寸过大。
设置粘滞阻尼器后，采用YJK及SAUSAGE结构设计软件进行结构弹塑性分析，发现设置粘滞阻尼器能提高结构抗震性能，并优化结构截面尺寸。
关键词：粘滞阻尼器、框剪结构、阻尼比黏滞流体消能阻尼器是由缸体、活塞、黏滞材料等部分组成，利用黏滞材料运动时产生黏滞阻尼耗散能量的一种速度相关型消能阻尼器。
黏滞消能阻尼器能提供较大的阻尼，因而可以有效地减小结构的振动，同时当结构变形最大时，消能阻尼器的控制力为零，从而使结构的受力更加合理；此外由于黏滞流体消能阻尼器不提供附加的刚度，不会因为安装消能阻尼器而改变结构的自振周期从而增加地震作用；同时其受激励频率和温度的影响较小。
这些优点表明，黏滞流体消能阻尼器在结则是在结构的抗震和抗风控制中有者广阔的应用前景。
1.工程概况本工程位于新疆维吾尔自治区阿勒泰地区富蕴县，采用框架-剪力墙结构形式，楼层数为地下1层，地上7层，建筑结构高度30.9m，宽23.4m。
建筑面积为13940.7㎡，其中地上面积12732.1㎡；工程设计使用年限为50年，属于重点设防类，乙类建筑。
2.设计条件抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度峰值为0.20g，设计地震分组第三组，Ⅱ类场地，场地特征周期0.45s。
本工程采用减震方案，在地上3到7层布置40套黏滞阻尼器，设置黏滞阻尼器能有效提高结构在多遇、设防地震作用下的安全储备，实现相关减震设计目标，保证其在使用荷载作用下的正常使用性能。
3.结构分析3.1多遇地震下反应谱分析为了确保动力弹塑性分析模型的准确性，首先对SAUSAGE结构模型进行模态分析及多遇地震下的反应谱分析，并将其计算结果与YJK结果进行对比，如表1.1、表1.2及表1.3所示，其中表中差值为：(|SAUSAGE-YJK|/YJK)*100%。
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第25卷,第4期2009年12月 世 界 地 震 工 程W ORLD E ARTHQUAKE ENGI NEER I N G V o.l 25,N o .4D ec .2009 收稿日期:2009-07-11; 修订日期:2009-08-01基金项目:铁道部科技研究开发计划项目(2006G014)作者简介:张永亮(1975-),男,讲师,博士研究生,主要从事桥梁抗震方面研究 E m ai:l z hangyong_L @126.co m文章编号:1007-6069(2009)04-0097-06基于黏滞液体阻尼器的铁路钢桁梁桥减震研究张永亮,陈兴冲,吴海燕(兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州730070)摘 要:以某高墩大跨度铁路简支钢桁梁桥为实际工程背景,研究了黏滞液体阻尼器对结构纵向抗震性能的影响。
采用非线性时程分析方法,对黏滞液体阻尼器的相关参数及布置位置进行了优化分析。
分析结果表明:合理选择黏滞液体阻尼器的布置位置、个数及阻尼参数,高墩大跨铁路简支钢桁梁桥具有明显的减震效果。
关键词:时程分析;简支钢桁梁桥;黏滞阻尼器;高墩中图分类号:U 442;P351 966 文献标志码:AR esearch on seis m ic response reduction wit h viscous da mpersin the rail w ay steel truss girder bridgeZ HANG Yong liang ,C HEN X i n gchong ,WU H a i y an(Schoo l ofC i vil Engi n eeri ng ,Lan z hou Jiaot ong Un i versit y ,Lan z hou 730070,C h i na)Abst ract :Research o f long itudina l aseis m ati c perfor m ance for a long span rail w ay si m p l y supported steel truss g ir d er bridge on ta ll piers w it h non linear v iscous da mpers is presented .Opti m um analysis on the position and re lated para m eters of the supple m ental non linear v iscous da mpers is perfor m ed by usi n g non linear ti m e h istory response a nalysis .The results sho w that if the positi o n ,numbers ,para m eters of viscous da mpers are reasonably selected,si g n ificant effect o f seis m i c response reducti o n can be obtai n ed for the long span ra il w ay si m p l y supported stee l tr uss g ir der bridge on the tall p iers .K ey w ords :ti m e h istory analysis ;si m p l y supported steel truss g ir der bridge ;v iscous da m per ;ta ll pier引言随着我国国民经济和交通事业的发展,高墩桥梁日益增多,尤其是我国西南、西北山区跨越深沟峡谷或大江大河的公路和铁路上往往采用高墩桥梁跨越。
目前已修建了多座墩高百米左右的大跨度铁路桥梁。
由于这些地区大部分处于高烈度地震区,地震时一旦破坏修复极其困难,因此高墩大跨度桥梁的抗震性能研究已受到越来越多的关注[1]。
传统的结构抗震设计是通过增加结构自身的强度和变形能力来提高其抗震性能,通过适当选择塑性铰位置和采用合理的构造设计等措施来防止结构的倒塌,但结构在地震作用下将不可避免的出现大范围的损伤。
文献[2-4]对高墩地震反应中高阶振型的影响问题进行了研究,指出高阶振型对高墩地震反应的影响较大,在地震作用下可能会形成2个以上的塑性铰。
显然,由于高墩在强震发生时塑性铰位置的分散与不确定性,使得高墩的延性设计十分困难。
因此,减隔震设计就成为高墩大跨度桥梁的一种重要的抗震措施。
消能减震技术是利用在结构中设置特殊的减震元件或装置,使之在地震发生时消耗传入结构体系的振动能量,从而降低结构振动反应。
与常规的抗震设计方法相比,减、隔震设计可以从根本上减小桥梁结构的地震响应,使其在地震作用下免受破坏,提高桥梁结构的抗震安全性[5]。
黏滞液体阻尼器是提高桥梁抗震能力常用的减震元件,目前在国内外的多座桥梁上已安装了液体黏滞阻尼器,如美国的金门大桥和奥克兰海湾大桥,国内的重庆鹅公岩大桥、上海卢浦大桥和苏通长江大桥等都安装了液体黏滞阻尼器。
但在高墩大跨度铁路简支钢桁梁桥使用液体黏滞阻尼器的研究相对较少。
本文以高墩大跨度铁路简支钢桁梁桥为工程背景,在纵桥向引入黏滞液体阻尼器提高该桥顺桥向的抗震性能,探讨了黏滞液体阻尼器在高墩桥梁中的适用性和有效性。
通过非线性时程反应分析,确定了黏滞阻尼器的合理参数及布置位置,可供工程设计参考。
1 非线性黏滞阻尼器的力学模型非线性黏滞阻尼器的基本构造由活塞、油缸及节流孔组成,基本构造见图1。
黏滞阻尼器的阻尼力取决于速度,对温度变化、较小风速和车辆等缓慢作用的荷载不起作用,对地震荷载起耗能减震作用。
黏滞液体阻尼器的阻尼力与相对变形的速度关系,可表达为:F =Cv (1)式中:F 为阻尼力;C 为阻尼系数;v 为速度; 为阻尼指数(取值范围在0.1~2.0,从抗震角度看,常用值一般在0.2~1.0范围内),当阻尼器参数C =1时,阻尼器滞回曲线的形状为椭圆。
阻尼器常用M ax w e ll 模型模拟,由弹簧和阻尼器2部分组成,其力为:F =K d K +C sgn (d c ) |d c |(2)图1 黏滞阻尼器基本构造F ig 1 Basic constit ution o f v i scous da mper 变形为:d =d K +d c ,其中,d K ,d c 分别为弹簧的变形和阻尼器的变形;K 为弹簧刚度;C 为阻尼器阻尼系数;d s 为阻尼器的变形速率。
对于纯阻尼器,只要使K 足够大,就可以忽略弹簧的影响[6]。
根据黏滞阻尼器的力学模型知,当阻尼指数为1时,因阻尼器的反力与速度成比例,所以在桥墩达到最大变形时,黏滞阻尼器的阻尼力反而最小,接近于0。
在桥墩变形速度最大时,黏滞阻尼器阻尼力达到最大,而此时桥墩变形最小,其内力也最小。
因此黏滞阻尼器的使用并不显著增加桥墩的受力[7,8]。
2 计算模型及分析方法本文以某高墩大跨度铁路桥梁为工程背景,该桥主桥为3 98m 简支钢桁梁桥。
采用钢筋混凝土空心桥墩,其最高墩为2号墩,墩身高92m,最矮墩为4号墩,墩身高42m 。
桥梁主跨两侧的相邻跨为32m 预应力混凝土简支梁。
主桥桥址位于8度地震区,工程场地类别为!类。
主桥立面布置见图2。
抗震分析中,墩、梁及承台均采用梁单元模拟,支座采用主从自由度约束模拟。
地基及基础对结构的作用简化成平动及转动弹簧施加于承台底。
黏滞液体阻尼器采用专门的单元模拟,根据该桥的结构及支座布置特点,本文对阻尼器的布置位置采用了2种方案。
方案1:在1、2及3号墩活动支座处均设置黏滞液体阻尼器,见图3(a);方案2:仅在1号及2号墩活动支座处设置黏滞液体阻尼器,见图3(b)。
98世 界 地 震 工 程 第25卷图2 主桥立面布置F i g .2 T he verti ca l layou t of m ai n br idge图3 阻尼器及支座布置示意图F i g.3 Ske tch of arrangem ent o f dampers and bea ri ngs注:图3中, 表示固定支座,∀ 表示双向活动支座, 表示纵桥向阻尼器, 表示横向活动支座。
地震反应分析中,地震波从承台底沿顺桥向输入。
时程分析中选用地震安全性评价报告中的3条罕遇地震波,其加速度峰值为0.49g ,图4为一典型的罕遇地震的地震动时程。
图4 罕遇地震波F i g .4 A rare earthquake wave 没有黏滞阻尼器时,结构的阻尼通常采用Rayle i g h 阻尼矩阵,即:C =!M +∀K(3) 式中:!=2 j #i - i #j #i 2-#j 2#i #j ∀=2 j #i - i #j#i 2-#j 2(4) 提取顺桥向振动的前两阶模型的自振频率,假定各阶振型的阻尼比均为0.05,算得!=0.231,∀=0.01065。
有黏滞阻尼器时,结构的阻尼由2部分组成,一部分为结构自身的阻尼,另一部分为黏滞液体阻尼器的附加阻尼。
3 减震性能分析在结构地震反应分析中,由于不同的地震波其频谱特性不同,导致结构中的阻尼器发挥的减震效果不同。
为了合理地描述阻尼器的减震效果,本文采用3条地震波作用下结构关键部位响应的均值来衡量。
为了对比减震效果,抗震计算时首先计算了普通支座桥梁的弹性地震反应,然后对不同参数的黏滞液体阻尼器计算非线性时程反应。
取墩底弯矩、墩底剪力和墩顶位移作为比较的反应量。
本文定义减震率如下:减震率=[(无阻尼器时的地震反应-有阻尼器时的地震反应)/无阻尼器时的地震反应] 100%.3.1 阻尼器布置方案1首先假定黏滞阻尼器的阻尼指数 等于1,取阻尼系数C 分别为1000、3000、5000、7000、10000、15000及20000(kN s /m ),进行了非线性时程反应分析,计算结果见图5~图8。
为了进一步讨论阻尼器的参数变化对减震性能的影响,本文也对非线性黏滞液体阻尼器的减震性能进99第4期 张永亮,等:基于黏滞液体阻尼器的铁路钢桁梁桥减震研究行了分析。
本文分别取 =0.2,0.5,0.7,1.0;阻尼系数C =3000,5000,7000,10000(kN s /m )。
计算结果见图9~图14。
由于1号墩与4号墩、2号墩与3号墩的减震效果及规律基本相同,这里限于篇幅,仅给出1号墩及2号墩的分析结果。
图5 1号墩减震率F i g.5 Se i s m ic response reduc tion ra ti o o f 1#p i er 图6 2号墩减震率F ig .6 Se is m ic response reducti on rati o o f 2#pier图7 3号墩减震率F i g.7 Se i s m ic response reduc tion ra ti o o f 3#p i er 图8 4号墩减震率F ig .8 Se is m ic response reducti on rati o o f 4#pier图9 1号墩底剪力减震率F i g.9 reduction ra tio of 1#p i er bo ttom shear 图10 1号墩底弯矩减震率F ig .10 R educti on rati o o f 1#pier botto m moment图11 1号墩顶位移减震率F i g .11 R eduction ratio of 1#p i er top displace m ent 图12 2号墩底剪力减震率F i g.12 R educti on rati o o f 2#p ier bott om shear100世 界 地 震 工 程 第25卷图13 2号墩底弯矩减震率F i g .13 R educti on ratio of 2#pier bo tto m m o m ent 图14 2号墩顶位移减震率F ig .14 R educti on rati o o f 2#pier top d i sp lacem ent从图5~图8可知:(1)当阻尼系数在3000~7000(kN s/m )时,2号、3号墩的墩底弯矩及墩顶位移减震效果最佳,减震率约35%;(2)墩底剪力的减震效果比墩顶位移及墩底弯矩的减震效果要差,且曲线较为平缓,随阻尼系数的变化并不明显。