粘滞阻尼器在长联大跨连续梁桥抗震设计中的应用

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， ｒ
化、 混凝土收缩徐 变等 引起 主梁 的伸缩 ， 粘滞 阻尼 器 可产生 小的抗力或不产生抗力 ， 以保 证主梁 的 自由伸 缩 ； 于地震作用 ， 滞 阻尼器 则通 过产 生耗 能或 改 对 粘
图 ２ 主桥箱梁横断面图（ 位 ： ） 单 锄
２ 主桥 抗 震 设 计 卜
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中图分类号 ： ４．５ 文献标识码 ： Ｕ４ ２５ Ａ
文 章 编号 ：６ ２３ ５ （０ ０ ０ —０ ２０ １７ —９ ３ ２ １ ）３０ ５—３
１工 背 程景
新建铁路 乌拉 山一 锡尼线 黄河 特大 桥桥 址位 于 黄河 三湖 河 口至昭 君坟 段 ， 岸 为乌 拉 山 山前倾 平 北 原， 南岸 为鄂 尔多斯台地 ， 黄河本段平均河宽约 ４０ ０ ０ 主桥立 面布置如 图 １ 所示 。
侧 ４ ２０ ０ｋ 个 ０ Ｎ的粘滞阻尼器 ， 一个墩顶共 ８ ） 个 。
个转动弹簧 ） 。⑦ 为考虑结构 的安全性 ， 选取 ３ ～５条
地震波进行分析 。主桥有 限元计算模 型如图 ３所示 。
３ 主 桥 结 构 抗 震 分 析
３ １ 有 限元 计算模 型 ． 将主 桥上 下 部 结 构 离散 成 ３ ２个节 点 、 ２ ４ ３ ４个 单元 ， 结构部 分采用 空 间梁单元进 行模 拟 ， 滞阻尼 粘
纵 向活动支 座 。这 样 ， 联结 构 的纵 向地 震力 将集 整 中于制 动墩上 。 由于本 桥 位 于 ７度 地震 区 ， 震动 地 峰值加速 度为 ０ １ ｇ 动 反应谱 特 征周期 为 ０ ４ ， ．５， ． ５Ｓ
制动墩 承受地震 荷载较 大 ， 身及基 础设计 困难 ， 墩 而 其 他设置 纵 向活 动支座 的桥墩 抵抗纵 向地震作 用 的 能力 却不 能得到 有效利用 。如在 多个桥 墩墩 顶设 置 纵 向 固定支 座 ， 在 梁 体混 凝 土 收缩 徐 变 和温度 荷 则 载作用下 ， 下部结构受力极 为不利 。 粘 滞阻尼器 目前 正逐 渐成 为提 高桥梁 结构抗 震 性能的一种可 选方案 。粘滞 阻尼 器具 有满 足桥梁 正 常使 用 和抗 震作 用 两 方面 的功 能 要求 ， 于温度 变 由
个桥墩 墩顶设 置纵 向 固定 支 座 ， 其他 桥 墩 墩顶 设置
面 ， 梁梁 高 ８ ４ 跨 中及 边跨 现浇 段梁 高 ４ ８ 箱 ． ０ ｍ， ．Ｏ ｍ， 梁底 曲线 为 １ ８次 抛 物 线 ， 梁 顶 宽 ７ ５１， ． 箱 ． １ 箱 ２ 梁底宽 ５ ８ｍ， ． 主桥箱 梁横断 面见 图 ２ 。
３ ２ 地震 波的选 取 ．
（ ） 据场地 选地震 波 。 １根 （ ） 据场地 特征周期 选地 震波 。 ２根
尼， ｃ ［ ］＝ ａＭ］ ［ ＋ Ｋ］ 式 中，Fra Baidu bibliotekＣ 为 阻尼器 的阻 。 ［］
尼系数 矩阵 ； ａ和 为 阻尼 常 数 ； 明 为质 量 矩 阵 ， ［ ［ Ｋ］为 刚度矩 阵。④桥 梁 采 用球 型 钢 支座 ， 计 算 其 模型为 不可压缩 刚体 ， 不 考虑 其 抗震 贡献 。⑤ 地 故 震动传播 方 向与 桥 梁 纵 轴 向重 合 。 ⑥ 考 虑基 础 的
图 ３ 主桥 （５ ×１ ８ ５ ｍ 连续 梁 有 限元 分 析模 型 ６ ＋７ ０ ＋６ ）
器采 用非线 性复 合 阻尼 单元 进 行模 拟 ， 拟 原则 如 模 下 ： 不考虑 粘滞 阻 尼器 的刚 度影 响 。② 不 考虑 混 ①
凝土开 裂 的截 面刚度 影响 。③桥 梁阻尼采 用瑞 利阻
本桥 主桥联 长长达 ８ ６ｍ 墩墩 高 均在 １ ８ 桥 ３ｍ
变结构 体系的传力 途径 等措 施来 减小或 改善 结构 各
构件 的地 震 响应 。在实 际 设 计 中， 灵 活利 用 其 特 可
左右， 按传 统 的工 程设计 经验 ， 一般 只在主桥 中 间一
牧稿 日期 ：０ ００— １ ２ １—３３
主 桥 （ ５ ×１８ ６） 连 续 梁抗 震 设 计 中的 应 用 进行 了分 析 研 究 。研 究结 果表 明 ， 滞 阻尼 器 可 大 大 提 高 ６ ＋７ ０ ＋ ５ ｍ 粘
长 联 大 跨 连续 梁桥 的抗 震 性 能 。
关 键 词 ： 滞 阻 尼器 ； 联 大 跨连 续 梁 桥 ； 震 分 析 粘 长 抗
作者 简 介 ： 斌 （９ ５ ） 男 ， 栗恒 １ ６ ～ ， 高级 工 程 师 ， 主要 从 事 桥 梁设 计
工作 ｔｙｈ ＠ １ ３ｃ ｍ ｙ ｌｂ ６ ．ｏ
国 交 工 与 术囵 防通 程 技
２０ ３ ０ 第期 １
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成果 与应用 ・
粘 滞 阻尼 器在 长联 大跨连 续梁桥抗 震设 计 中的应用 栗恒斌
桩一 土效 应 ， 用 ６个 弹簧来模 拟 （ 水平弹 簧 ， 采 ３个 ３
点， 实现合理 规划整个 桥 梁结 构 的地震 力分 配 ， 得 使
整个桥梁结构各构件 能共 同发挥作用 ， 而提高桥梁 从
结构的整体抗震性 能。因此 ， 本次 抗震设计 考虑主桥 ５号墩墩顶设 置纵 向固定支座 ， 他桥墩墩 顶设置纵 其 向活动支座 ， 并在 活动 中墩 墩顶 两侧设 置 阻尼器 （ 一
冀
件 的限制 ， 黄河特 大桥 主桥孔 跨 布置 为 ： 一联 （５ ６ ＋７ ×１８ ５ ｍ预应力混凝 土连 续梁 ， ０ ＋６ ） 联长长达 ８６ｍ。 ８
图 １ 黄 河特 大 桥 主 桥 立 面 布置 图 （ 位 ： 单 ｍ）
主桥连续 梁采 用单箱单 室变 高度直 腹板箱形 截
粘滞阻尼器在长联大跨连续梁桥抗震设计中的应用
栗 恒斌
（ 中铁 第 一 勘 察 设计 院集 团 有 限公 司 ， 西 西 安 ７０ ４ ） 陕 １Ｏ ３
摘
要： 以新 建 铁 路 乌 拉 山一 锡 尼 线 黄 河 特 大 桥 为 工 程 背 景 ， 用 通 用 有 限元 软 件 ＭＩ Ａ 运 Ｄ Ｓ对 粘 滞 阻 尼 器 在