斜拉橋橫向地震響應特征及合理抗震體系研究.pdf

1、隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得了很大的進展。地震作為一種不可抗力因素，對橋梁結(jié)構(gòu)有很大的破壞力，尤其是大跨度斜拉橋。對于大跨度斜拉橋抗震性能的研究，國內(nèi)外研究人員做了大量的工作，縱向抗震問題是研究的焦點，但工程實踐表明橫向抗震問題也非常突出。本文著重研究了斜拉橋的橫向地震響應特征及其合理約束抗震體系。本文的主要研究工作與結(jié)論如下:
　　首先，針對某大跨雙塔斜拉橋的初始橫向固定約束體系（即主梁在主塔、輔助墩和過渡墩處

2、均為橫向固定約束），采用SAP2000建立了有限元分析模型，基于非線性時程分析法研究了橋梁橫向地震響應特征，包括主塔和橋墩的地震內(nèi)力響應特征、主塔和主梁的地震位移響應特征、球型鋼支座的地震剪力和變形響應特征;基于能力/需求比法（C/D ratio）全面評估了橋梁的橫向抗震性能，研究表明兩側(cè)過渡墩和輔助墩、支座是橋梁的抗震薄弱環(huán)節(jié)，在地震中最容易發(fā)生破壞。
　　然后，針對橋梁的抗震薄弱環(huán)節(jié)，對比研究了三種不同的橫向約束體系，即橫向固

3、定約束體系、橫向滑動約束體系以及允許支座破壞的約束體系。探討了斜拉橋在三種不同約束體系的橫向地震響應的變化，并對支座破壞后的摩擦系數(shù)進行參數(shù)敏感性分析。研究表明橫向固定約束體系增大了斜拉橋整體橫向剛度，導致地震慣性力的增加，從而增大了橋梁整體地震內(nèi)力響應;橫向滑動體系可以明顯降低過渡墩、輔助墩的地震內(nèi)力響應，但是主塔、主梁的位移響應相當大，無法滿足橫向剛度要求;在允許支座破壞的情況下，球鋼支座的摩擦耗能可改善過渡墩和輔助墩的地震響應，同

4、時也能降低主梁和塔頂?shù)臋M向位移，但對震后的維護和加固提出了更高的要求。
　　最后，基于上述三種約束體系的對比，提出將粘滯阻尼器用于斜拉橋的橫向約束體系，并設(shè)置了兩種阻尼器的布置工況，即僅輔助墩設(shè)置阻尼器和過渡墩+輔助墩均設(shè)置阻尼器。采用非線性時程分析方法對兩種布置方式分別進行了阻尼器參數(shù)的優(yōu)化分析，優(yōu)化參數(shù)為阻尼系數(shù)C和速度指數(shù)α，兩個參數(shù)交叉進行優(yōu)化。分析表明在輔助墩設(shè)置阻尼器的情況下最優(yōu)參數(shù)組合為α=0.3，C=3000;在輔