阻尼器参数示意

这里我们设置的阻尼器为横桥向减震支座：

1、 首先求得结构的基频Hz f 24.01=和地震荷载下支撑位置横梁整体横向变形Dy=205mm；

2、 根据求得的结构基频和横向位移Dy，查表得阻尼器活塞相对阻尼器外壳的相对速度

V=276mm/s

3、 假定阻尼指数，阻尼指数取值范围在0.2~1.0，阻尼指数越小，耗能效果越好，减震效果越好。这里我们取阻尼指数2.0=s ，给定义资料中阻尼指数以α表示；

4、 如选择阻尼器型号为“KZ-2000SX500X”，代表活塞最大行程500mm，最大阻尼力2000kN，

查得对应的阻尼常数C=650kN.s/mm

5、 有效刚度输入该阻尼器的线性弹性刚度。

综合以上数据在程序中的一般连接特性值数据如下图所示——

将此阻尼器安装在附件模型的塔梁连接处，计算得到的阻尼器的横向变形-横向内力时程图形如下图——

1、 阻尼器形式

2、 参数表1-查得阻尼器活塞滑动相对速度

3、 参数表2-根据阻尼指数和阻尼器行程、阻尼力、活塞速度，得到阻尼常数。

1） 阻尼力与阻尼器变形的往复曲线称为滞回环曲线。阻尼指数越小，曲线越饱满，说明耗

能效率越高。 2） 阻尼输出力与活塞速度关系：()α

v v sign C F d ⋅⋅=或α

v C F ⋅=，这两个式子都称为

阻尼方程，C 为阻尼常数，单位是kN/（m/s ）

v 为活塞的运动速度，α为阻尼指数，midas 中的取值范围在0.2~1之间。

阻尼器的种类较多，有铅压阻尼器、钢阻尼器、摩擦阻尼器以及粘滞阻尼器等。其中，较为成熟且适用于大跨度桥梁的主要是油阻尼器，也称粘滞阻尼器。

图4.3 液压阻尼器的工作机理

粘滞阻尼器的基本构造由活塞、油缸及节流孔组成，如图4.2所示。所谓节流孔是指具有比油缸截面面积小的流通通路。这类装置是利用活塞前后压力差使油流通过节流孔时产生压力差从而产生阻尼力。当阻尼力与相对变形的速度成比例时是线性的，不成比例时则是非线性的，其关系可表达为：

F CV ξ=

其中F 为阻尼力，C 是阻尼常数，ξ是阻尼指数（其值范围在0.1-2.0，从抗震角度看，常用值一般在0.2-1.0范围内）。当液压阻尼器的阻尼力与相对速度成比例时，称为线性阻尼器，其恢复力特性如图4.3中 1.0ξ=的曲线所示，形状近似椭圆。当阻尼力与相对速度不成比例时，称为非线性阻尼器，其恢复力特性如图4.3中0.4ξ=的曲线所示，形状趋近于矩形。

图4.4 粘滞阻尼器滞回环

粘滞阻尼器产生的阻尼力主要与速度有关，在应用这类阻尼器时应给予注意。此外，油压的调整。漏油、灰尘的侵入等也需采用相应的措施，并进行必要的维护。由于阻尼器具有方向性，其安装设置需进行考虑，而且要求制作加工精密，体积较大时制作较为困难。阻尼器同其他减振隔震装置相比，其特点是：

粘滞阻尼器装置当阻尼器参数ξ＝1时，因其反力与速度成比例，因此在他塔墩达到最大变形时，粘滞阻尼器的阻尼力反而最小，接近于零；在塔墩变形速度最大时，粘

粘滞阻尼力/k N

位移/m

滞阻尼器的阻尼力达到最大，而此时桥墩变形最小，其内力也最小，因此，粘滞阻尼器并不显著增加桥墩的受力。

在温度产生的变形作用下，弹塑性阻尼装置、摩擦阻尼装置要求必须在克服弹塑性阻尼装置的屈服力或摩擦力后才允许自由变形；而粘滞阻尼器在蠕变变形下，产生的抗力接近于零，这使得该装置的引入不会影响到桥梁结构的正常使用功能。

从阻尼器的计算公式可知，粘滞阻尼器参数选取的不同，阻尼器对结构响应也不相同。因此，需对结构阻尼器的情况进行结构响应分析，即对阻尼器参数C 、ξ进行敏感性分析，研究参数变化对结构响应的变化规律，为阻尼器的参数设计提供依据。

1.1.1. 参数敏感性分析工况设置

根据甬江桥的结构特点，在塔梁连接处设纵向粘滞阻尼器，阻尼器的布置方式拟采用每幅桥塔梁连接处各设两个阻尼器（全桥共设8个阻尼器）。为确定合理的阻尼器参数，本报告选取100年超越概率为3％的一条地震时程（时程曲线如图4.4所示），采用非线性时程分析方法进行分析。其余各墩支座考虑滑动摩擦的影响，摩擦系数取0.02，阻尼器参数设置主要包括两方面的内容：一部分是阻尼器的阻尼指数ξ不变，改变阻尼常数C ；第二部分是保持阻尼常数C 不变，改变阻尼指数ξ；以考察他们的变化对结构关键部位响应的影响规律。具体如表4.33所示：

5

10

15

20

25

30

35

40

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

表4.33 阻尼器参数敏感性分析工况设置

C 1000 1500

2000

2500

3000

4000

5000 —

— 0.1 0.1 0.1 — — 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 ξ

—

— 0.3 0.3 0.3 —

—

1.1.

2. 参数分析结果

根据场地安评报告提供的加速度时程曲线进行非线性时程分析，以对各种阻尼器工

图4.5 选取的地震动加速度时程曲线

况进行结构地震响应分析比较。经分析比较，综合考虑结构各个关键部位响应量的情况，通过比较这些响应量来确定阻尼器的参数。

图4.6～4.9为不同阻尼指数下的阻尼常数与结构关键部位响应之间的关系，图4.10～4.13为不同阻尼常数下的阻尼指数与结构关键部位响应之间的关系，以考察阻尼常数、阻尼指数的变化对结构关键部位响应的影响规律。

弯矩（K N *M ）

图4.6 塔柱1＃截面弯矩与阻尼常数

图4.7 塔柱2＃截面弯矩与阻尼常数

200000

400000

600000

800000

1000000

弯矩（K N *M ）