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近年来,随着我国现代经济和基础建设的飞速发展,现代化的交通运输建筑大跨度斜拉桥一座座的立地而起。斜拉桥由于造型优美、施工方便、受力性能合理等在国内外交通运输工程中得到广泛应用。由于斜拉桥是山区和沿海城市的重要交通枢纽,一旦这些桥梁在地震中受损,救援行动就会中断,将造成重大的经济损失和人员伤亡。通过对地震作用下的一些斜拉桥进行震害分析可以发现斜拉桥的破坏主要是主梁纵漂位移占绝大贡献。但目前现有的减震方式仍存在一些不足,需要更加合理的减震装置的提出和应用。基于此,本文针对主梁位移过大是造成斜拉桥破坏的主要因素,提出在斜拉桥的塔梁之间增设惯容减震装置进行主梁地震位移控制的方法,通过半解析解和有限元数值模拟进行研究。本文的主要研究内容和成果如下:(1)以独塔漂浮体系斜拉桥为研究背景,利用等效模态法建立斜拉桥三质点动力学简化模型,并与OpenSees建立的精细化原桥模型进行周期频率的验证,表明该三质点模型能够有效地捕捉原型斜拉桥的主要特征和动力特性。根据三质点动力学简化模型建立设置不同减震装置的结构动力学方程,利用拉普拉斯变换方法得到对应的半解析解。(2)基于动力放大系数法(Dynamic Magnification Factor Method,DMF)和遗传算法,对调谐惯容阻尼器(tuned inerter damper,TID)和调谐黏滞质量阻尼器系统(tuned viscous massed damper,TVMD)这两种惯容减震系统中的设计参数进行优化,并详细讨论了每个参数对减振性能的影响。各个参数(即刚度比η、阻尼比ζ和惯质比μ)对设置TID和TVMD惯容减震系统的桥梁的控制效果都有较明显的影响。由η或ζ参数单独控制的结构主梁DMF值受激励频率和参数影响比较复杂,主梁DMF值在大多数频率比下是随着参数的增加呈下降趋势,在少数频率比下呈相反趋势。对于μ,参数值越大,TID和TVMD对主梁位移的控制效果越好。其中TVMD由于具有更好的减振效果和鲁棒性,对主梁位移有更好的控制效果而且对外部输入频率不敏感。(3)对设置TID和TVMD惯容减震系统的斜拉桥简化模型进行频域分析,表明TID和TVMD惯容系统都比粘滞阻尼器(Viscous damper,VD)对主梁DMF值具有更好的振动控制效果。对比TID系统,TVMD具有更低的DMF峰值、更广泛的抑制频率带宽和更明显的鲁棒性,可以在共振附近更宽的频率范围内降低结构响应,并且对外部输入频率的变化具有更好的鲁棒性,以减少不同地震动引起的振动。(4)对设置TID和TVMD惯容减震系统的斜拉桥简化模型进行时域分析,为进一步研究惯容系统的减震效果,对塔梁间设置不同惯容减震装置的斜拉桥进行纵向地震响应分析,并与原桥模型和设置VD的斜拉桥模型进行比较。由结果可知,粘滞阻尼器和TID和TVMD惯容减震系统均有较好的减震效果;在一定的阻尼系数范围内,TVMD的振动控制效果明显优于TID和粘滞阻尼器,而且TID优于粘滞阻尼器;在得到同样的主梁位移目标下,TID和TVMD需要的阻尼系数均比粘滞阻尼器要小,其中TVMD需要的阻尼系数最小,TID次之。另外采用远场地震波、近场非脉冲以及近场脉冲地震波各7条共21条地震波对TID和TVMD惯容减震系统的振动控制有效性验证,结果表明TID和TVMD惯容减震系统在缓解斜拉桥主梁的位移需求方面是有效的,并且可以产生比常用的粘滞阻尼器更高的控制效率。(5)在塔桥间合理设置减震装置,不仅可以有效降低在地震荷载作用下导致的斜拉桥结构主梁等关键部位的位移响应,并且也会在一定程度上降低斜拉桥的结构内力。相比于目前常用的粘滞阻尼器只依靠较大的阻尼系数的减震方法来说,考虑惯容减震装置后可得到更有效的减震效果。因此本研究关于惯容减震装置对斜拉桥主梁位移在地震作用下的振动控制效果的分析研究,可为惯容减震系统在大跨度斜拉桥的工程应用中提供一定的理论依据,提高斜拉桥的抗震性能和抗震可靠性。