地震和臺風(fēng)作用下多塔斜拉橋橫向結(jié)構(gòu)體系綜合控制方法.pdf

1、多塔斜拉橋橫向結(jié)構(gòu)地震、臺風(fēng)響應(yīng)比較復(fù)雜。在斜拉橋的橫橋向，一般采用抗風(fēng)支座來制約主梁與索塔的相對運(yùn)動。這種“剛性”的約束體系通常使得斜拉橋的橫橋向地震、臺風(fēng)響應(yīng)較大。本文以嘉紹大橋為工程背景，分析研究了不同橫向結(jié)構(gòu)體系地震、臺風(fēng)響應(yīng)特點，并針對橫向全自由體系下提出了多組被動減震（振）控制方法并進(jìn)行比較分析，最后利用響應(yīng)面法和非線性約束優(yōu)化算法給出了優(yōu)化減震（振）方案。本文的主要工作和成果如下:
　　1.基于Ansys軟件平臺建立

2、了嘉紹大橋有限元模型，分析了地震、臺風(fēng)作用下不同橫向結(jié)構(gòu)體系有限元模型的響應(yīng)特征。研究結(jié)果表明:(1)地震作用下橫向全自由體系的主梁橫向位移反應(yīng)較大，而塔底橫向內(nèi)力反應(yīng)和塔頂橫向位移反應(yīng)均較小;橫向全固結(jié)體系的塔底橫向內(nèi)力反應(yīng)和塔頂橫向位移反應(yīng)較大，而主梁橫向位移反應(yīng)則較小。(2)臺風(fēng)作用下橫向全自由體系的墩底橫向內(nèi)力較大，主梁橫向位移亦較大，而塔底橫向剪力則較小;橫向全固結(jié)體系的塔底橫向剪力較大，而墩底橫向內(nèi)力以及主梁橫向位移則較小。

3、此外，塔梁橫向連接方式對塔底橫向彎矩、塔頂橫向位移等風(fēng)振反應(yīng)影響較小。
　　2.針對橫向全自由體系提出了與之相適應(yīng)的減震（振）方案，分析比較了不同減震（振）方案的減震（振）效果。結(jié)果表明:(1)地震作用下塔梁間設(shè)置彈性拉索或粘滯流體阻尼器可以顯著減小主梁橫向位移響應(yīng)，但對塔底橫向內(nèi)力及塔頂橫向位移有一定的放大作用，粘滯阻尼器減震效果優(yōu)于彈性拉索;(2)臺風(fēng)作用下粘滯阻尼器和彈性拉索都可以顯著減小輔助墩的橫向內(nèi)力反應(yīng)以及主梁橫向位移

4、反應(yīng)，此外采用粘滯阻尼器可以有效降低塔底橫向內(nèi)力反應(yīng)以及塔頂橫向位移反應(yīng)。減震（振）方案設(shè)置合理的裝置參數(shù)可以取得較好的控制效果。為了進(jìn)一步地控制臺風(fēng)作用下主梁橫向位移，采用彈性拉索+粘滯流體阻尼器聯(lián)合控制方案，兩種裝置可以協(xié)同工作，取得更好的控制效果。
　　3.利用響應(yīng)面法及非線性約束優(yōu)化算法對地震臺風(fēng)作用下橫向結(jié)構(gòu)體系減震（振）方案進(jìn)行了優(yōu)化分析。分析結(jié)果表明:響應(yīng)面法擬合所得減震（振）響應(yīng)面效果較為理想，可用于地震、臺風(fēng)響應(yīng)