双座串联大跨度斜拉桥减震体系研究

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斜拉桥属于柔性桥,其抗震问题一直是研究的重点。随着斜拉桥设计理论和结构体系的不断更新,对于新型斜拉桥需要进行专项抗震研究,进而评估其抗震性能。本文以国内首座双座串联大跨度斜拉桥为研究对象,提出了基于液体粘滞阻尼器的纵向减震体系和基于C型钢阻尼器的横向减震体系,进行了动力特性分析和非线性地震响应分析,系统评估了其减震性能。主要成果如下:(1)根据设计图纸,利用Midas/Civil软件分别建立了采用直接嵌固模型、等效嵌固模型、六弹簧模型、m法土弹簧模型共四种不同桩土效应分析模型下的全桥有限元模型,并进行了全桥动力特性分析。结果表明:双座串联大跨度斜拉桥具有自振周期长、模态密集、振型在东西桥交替出现等特点。同时发现考虑桩土作用,会降低结构整体刚度,延长结构自振周期,并改变高阶振型。对于软土场地上的大跨度斜拉桥推荐使用m法土弹簧模型来模拟桩土效应。(2)通过非线性时程分析,分别对以半漂浮体系、塔梁固结体系、弹性约束体系、阻尼约束体系为纵向约束体系的斜拉桥进行了抗震性能的对比,结果表明:对于双座串联大跨度斜拉桥,阻尼约束体系是合理的纵向减震体系。然后对阻尼约束体系下液体粘滞阻尼器的速度指数和阻尼系数进行了参数优化分析,选定了最优液体粘滞阻尼器参数。最后,对东西两侧桥发生碰撞的可能性进行了分析研究。(3)通过非线性时程分析,分别对以横向固结体系、横向滑动体系、C型钢支座体系、铅芯支座体系、摩擦摆支座体系为横向约束体系的斜拉桥进行了抗震性能对比分析。结果表明:对于双座串联大跨度斜拉桥,C型钢支座体系是合理的横向减震体系,其不仅可提供适当的横向刚度,而且可提供合适的附加阻尼。本文进一步对C型钢支座的屈服强度进行了参数优化分析,选定了最优C型钢参数。
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