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原文传递摩擦摆支座隔震梁桥地震碰撞反应分析及粘滞阻尼器防撞控制研究

论文题名：	摩擦摆支座隔震梁桥地震碰撞反应分析及粘滞阻尼器防撞控制研究
关键词：	摩擦摆支座隔震结构;地震碰撞反应;粘滞阻尼器;防撞控制;三跨简支梁桥
摘要：	本文以某铁路32m三跨简支梁桥为对象，建立了桥梁碰撞响应计算模型，采用非线性动力时程分析方法，分别研究了纵向地震作用下摩擦摆支座隔震及未隔震桥梁碰撞反应的差别，考虑碰撞与不考虑碰撞结构响应的不同、桥梁碰撞反应的影响因素以及防止和减轻碰撞的措施等。具体内容由以下几部分组成：　　(1)建立摩擦摆支座隔震与未隔震结构有限元模型，对比研究两者地震碰撞反应的差别。　　(2)对于隔震与未隔震结构分别研究考虑碰撞与不考虑碰撞结构各自的反应，分析邻梁碰撞反应对隔震与未隔震桥梁主梁和桥墩的影响。　　(3)研究结构碰撞反应的影响因素。探讨了隔震结构、未隔震结构邻跨周期比，隔震结构摩擦摆支座参数、结构墩高、桥墩截面刚度、伸缩缝宽度等参数对碰撞反应的影响规律。　　(4)研究了一种减小桥梁碰撞反应的措施，即在桥梁相邻梁间安装粘滞阻尼器。探讨阻尼器参数对碰撞反应的影响，分析安装粘滞阻尼器对碰撞反应的控制效果。　　计算结果表明：采用摩擦摆支座隔震的桥梁较未隔震结构梁体位移虽有较大增加，但邻梁碰撞反应减小；同时墩底反力、墩顶位移减小，隔震支座对桥墩起到了较好地保护作用；各墩采用相同的摩擦摆支座时，支座使桥梁各跨周期趋于相同，且消耗系统能量，因此能有效地减小邻梁地震碰撞反应。　　考虑碰撞较不考虑碰撞时，结构地震响应明显不同。碰撞反应对主梁、桥墩均有一定的影响，体现在梁体位移、轴力、振动状态，墩顶位移、墩底反力等方面，且桥梁中跨与边跨反应不尽相同。碰撞反应对隔震结构与未隔震结构的影响规律不同。总的来说，碰撞增大了结构的反应，对于主梁考虑碰撞会使其中部分梁体受到一个较大的冲击性的轴力作用，实际工程中这种作用可能会对梁体造成一定破坏，使得梁端混凝土脱落。　　地震作用下结构碰撞响应与桥梁本身的固有特性及输入的地震动密切相关。当桥梁结构邻跨周期比较小或者较大均不接近于1，即相邻桥跨周期相差较大时，邻梁更容易发生碰撞；当邻跨周期趋于一致时，一致地震动激励下相邻梁体不再发生碰撞。桥梁设计时应注意使邻跨周期比控制在一定在范围，从而使整体结构动力特性得以优化。对于隔震结构，随着支座曲率半径R的增加，最大碰撞力减小，碰撞次数减少；摩擦系数μ对碰撞影响较小。墩高的增加使结构碰撞反应增大。截面刚度的增大，结构碰撞反应减轻。在0.02～0.10m范围内，随着伸缩缝宽度的增加，邻梁最大碰撞力总体上增大，但碰撞次数逐渐减少至不再发生碰撞。因此，伸缩缝宽度的设置不仅要满足桥梁正常使用时的基本要求，还应进行相关的碰撞力验算，从而尽量减小桥梁地震碰撞反应对结构的破坏程度。　　使用粘滞阻尼器可以有效地减小桥梁地震碰撞反应。在粘滞阻尼器参数的合理取值范围内，随着阻尼器阻尼系数的增大，碰撞反应减轻；随着阻尼指数的增大，碰撞反应增强。
作者：	刘金成
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	钟铁毅
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文