摩擦擺支座隔震梁橋地震碰撞反應分析及粘滯阻尼器防撞控制研究.pdf

1、本文以某鐵路32m三跨簡支梁橋為對象，建立了橋梁碰撞響應計算模型，采用非線性動力時程分析方法，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的差別，考慮碰撞與不考慮碰撞結構響應的不同、橋梁碰撞反應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構有限元模型，對比研究兩者地震碰撞反應的差別。
　　(2)對于隔震與未隔震結構分別研究考慮碰撞與不考慮碰撞結構各自的

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

3、震結構梁體位移雖有較大增加，但鄰梁碰撞反應減??；同時墩底反力、墩頂位移減小，隔震支座對橋墩起到了較好地保護作用；各墩采用相同的摩擦擺支座時，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。
　　考慮碰撞較不考慮碰撞時，結構地震響應明顯不同。碰撞反應對主梁、橋墩均有一定的影響，體現(xiàn)在梁體位移、軸力、振動狀態(tài)，墩頂位移、墩底反力等方面，且橋梁中跨與邊跨反應不盡相同。碰撞反應對隔震結構與未隔震結構的影響規(guī)律

4、不同?？偟膩碚f，碰撞增大了結構的反應，對于主梁考慮碰撞會使其中部分梁體受到一個較大的沖擊性的軸力作用，實際工程中這種作用可能會對梁體造成一定破壞，使得梁端混凝土脫落。
　　地震作用下結構碰撞響應與橋梁本身的固有特性及輸入的地震動密切相關。當橋梁結構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，鄰梁更容易發(fā)生碰撞；當鄰跨周期趨于一致時，一致地震動激勵下相鄰梁體不再發(fā)生碰撞。橋梁設計時應注意使鄰跨周期比控制在一定在范圍

5、，從而使整體結構動力特性得以優(yōu)化。對于隔震結構，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。墩高的增加使結構碰撞反應增大。截面剛度的增大，結構碰撞反應減輕。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，伸縮縫寬度的設置不僅要滿足橋梁正常使用時的基本要求，還應進行相關的碰撞力驗算，從而盡量減小橋梁地震碰撞反應對結構的破壞程度。