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原文传递非对称大跨悬索桥地震响应及减震控制研究

论文题名：	非对称大跨悬索桥地震响应及减震控制研究
关键词：	非对称悬索桥;地震响应;阻尼器;减震效果
摘要：	随着我国现代交通运输工程的蓬勃发展，桥梁建设不断向跨江河、深谷的大跨度斜拉桥、悬索桥方向延伸。在山地、沟谷等特殊地形、地貌以及软弱土、基岩等特殊地质条件下，由于客观因素影响，出现了与对称桥梁结构形式相对应的非对称悬索桥结构。为研究非对称大跨悬索桥结构地震响应特性，本文以缆跨布置为(300+738)m的双塔双跨非对称悬索桥——广东云浮西江特大桥为研究对象，通过非线性动力时程法分析一致激励和考虑多点激励的不同地震动输入方向下结构地震响应规律，然后基于非对称结构动力特性进一步对阻尼器进行设计优化以实现结构减震控制。具体研究内容及结论如下: 　　(1)根据结构设计参数，考虑拉索垂度效应以及恒载几何刚度的影响，通过SAP2000Nonlinear软件建立了非对称悬索桥动力分析模型，并采用多重Ritz向量法求解结构振动特征方程，得到了自振频率、周期以及各阶振型等模态参数，在此基础上分析了结构非对称对悬索桥动力特性的影响，结果表明:非对称悬索桥同阶振型对应结构各构件的振动频率相同，但集中质量较大侧的主梁、主塔振幅整体大于较小侧。　　(2)基于地震动一致输入，采用非线性动力时程法对E2地震作用下的结构地震响应进行分析，得到了结构控制截面内力和关键位置位移，探讨了一致激励下结构不同侧构件的地震响应规律。研究结果表明:一致激励下非对称结构内力、位移响应偏向于桥跨质量较大的一侧，且位移较内力更为显著，建议依据非对称结构的地震响应特性，在结构两侧设计不同参数的减隔震装置。　　(3)基于地震动非一致输入，考虑视波速和地震动输入方向对非对称悬索桥结构地震响应的影响，采用大质量法进行多点激励下结构地震响应分析，并与一致激励下的地震响应进行对比，探讨了非对称悬索桥在不同地震动输入方向和不同视波速下的结构地震响应规律。研究结果表明:行波效应对非对称大跨悬索桥结构控制截面内力和关键位置位移响应影响规律不同，视波速的选取对非对称结构地震响应影响显著，结构不同侧构件在相同视波速下的地震响应存在差异;地震动在不同输入方向下非对称结构的地震响应规律不同，同一构件响应值存在显著差异，建议在非对称桥梁设计时，考虑地震动输入方向的影响，按最不利方向进行设计。　　(4)基于粘滞阻尼器Maxwell力学模型，采用非线性动力时程法得到了纵向粘滞阻尼器参数（阻尼系数C和速度指数ξ）不同组合工况下的结构地震响应，考虑粘滞阻尼器对结构的减震效果，分别开展对称与非对称阻尼器参数敏感性研究，并基于结构内力、位移响应综合最小的减震控制目标，通过非线性最小二乘回归分析法优化阻尼器参数，提出了适用于该非对称大跨悬索桥的合理粘滞阻尼器参数。研究结果表明:非对称结构设置阻尼器后，可有效降低结构地震响应，且位移减震效果优于内力;相同阻尼器参数下结构质量、刚度较小侧构件的减震效果更明显;基于综合减震率最优的非对称阻尼器参数优化分析可实现结构两侧阻尼器耗能平衡、充分发挥阻尼器性能;经优化得到合理的阻尼器参数可兼顾结构内力和位移，结构两侧阻尼器采用非对称参数可得到更优的减震效果。
作者：	吕佳乐
专业：	岩土工程
导师：	崔自治;惠迎新
授予学位：	硕士
授予学位单位：	宁夏大学
学位年度：	2022