摩擦擺支座隔震梁橋地震碰撞反應(yīng)分析及粘滯阻尼器防撞控制研究.pdf

1、本文以某鐵路32m三跨簡支梁橋?yàn)閷ο?，建立了橋梁碰撞響?yīng)計(jì)算模型，采用非線性動(dòng)力時(shí)程分析方法，分別研究了縱向地震作用下摩擦擺支座隔震及未隔震橋梁碰撞反應(yīng)的差別，考慮碰撞與不考慮碰撞結(jié)構(gòu)響應(yīng)的不同、橋梁碰撞反應(yīng)的影響因素以及防止和減輕碰撞的措施等。具體內(nèi)容由以下幾部分組成：
　　(1)建立摩擦擺支座隔震與未隔震結(jié)構(gòu)有限元模型，對比研究兩者地震碰撞反應(yīng)的差別。
　　(2)對于隔震與未隔震結(jié)構(gòu)分別研究考慮碰撞與不考慮碰撞結(jié)構(gòu)各自的

2、反應(yīng)，分析鄰梁碰撞反應(yīng)對隔震與未隔震橋梁主梁和橋墩的影響。
　　(3)研究結(jié)構(gòu)碰撞反應(yīng)的影響因素。探討了隔震結(jié)構(gòu)、未隔震結(jié)構(gòu)鄰跨周期比，隔震結(jié)構(gòu)摩擦擺支座參數(shù)、結(jié)構(gòu)墩高、橋墩截面剛度、伸縮縫寬度等參數(shù)對碰撞反應(yīng)的影響規(guī)律。
　　(4)研究了一種減小橋梁碰撞反應(yīng)的措施，即在橋梁相鄰梁間安裝粘滯阻尼器。探討阻尼器參數(shù)對碰撞反應(yīng)的影響，分析安裝粘滯阻尼器對碰撞反應(yīng)的控制效果。
　　計(jì)算結(jié)果表明：采用摩擦擺支座隔震的橋梁較未隔

3、震結(jié)構(gòu)梁體位移雖有較大增加，但鄰梁碰撞反應(yīng)減?。煌瑫r(shí)墩底反力、墩頂位移減小，隔震支座對橋墩起到了較好地保護(hù)作用；各墩采用相同的摩擦擺支座時(shí)，支座使橋梁各跨周期趨于相同，且消耗系統(tǒng)能量，因此能有效地減小鄰梁地震碰撞反應(yīng)。
　　考慮碰撞較不考慮碰撞時(shí)，結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)明顯不同。碰撞反應(yīng)對主梁、橋墩均有一定的影響，體現(xiàn)在梁體位移、軸力、振動(dòng)狀態(tài)，墩頂位移、墩底反力等方面，且橋梁中跨與邊跨反應(yīng)不盡相同。碰撞反應(yīng)對隔震結(jié)構(gòu)與未隔震結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律

4、不同?？偟膩碚f，碰撞增大了結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，對于主梁考慮碰撞會(huì)使其中部分梁體受到一個(gè)較大的沖擊性的軸力作用，實(shí)際工程中這種作用可能會(huì)對梁體造成一定破壞，使得梁端混凝土脫落。
　　地震作用下結(jié)構(gòu)碰撞響應(yīng)與橋梁本身的固有特性及輸入的地震動(dòng)密切相關(guān)。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)鄰跨周期比較小或者較大均不接近于1，即相鄰橋跨周期相差較大時(shí)，鄰梁更容易發(fā)生碰撞；當(dāng)鄰跨周期趨于一致時(shí)，一致地震動(dòng)激勵(lì)下相鄰梁體不再發(fā)生碰撞。橋梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意使鄰跨周期比控制在一定在范圍

5、，從而使整體結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性得以優(yōu)化。對于隔震結(jié)構(gòu)，隨著支座曲率半徑R的增加，最大碰撞力減小，碰撞次數(shù)減少；摩擦系數(shù)μ對碰撞影響較小。墩高的增加使結(jié)構(gòu)碰撞反應(yīng)增大。截面剛度的增大，結(jié)構(gòu)碰撞反應(yīng)減輕。在0.02～0.10m范圍內(nèi)，隨著伸縮縫寬度的增加，鄰梁最大碰撞力總體上增大，但碰撞次數(shù)逐漸減少至不再發(fā)生碰撞。因此，伸縮縫寬度的設(shè)置不僅要滿足橋梁正常使用時(shí)的基本要求，還應(yīng)進(jìn)行相關(guān)的碰撞力驗(yàn)算，從而盡量減小橋梁地震碰撞反應(yīng)對結(jié)構(gòu)的破壞程度。