斜拉橋橫向地震響應特征及合理抗震體系研究.pdf

1、隨著中國經濟的快速發(fā)展，中國的基礎設施建設取得了很大的進展。地震作為一種不可抗力因素，對橋梁結構有很大的破壞力，尤其是大跨度斜拉橋。對于大跨度斜拉橋抗震性能的研究，國內外研究人員做了大量的工作，縱向抗震問題是研究的焦點，但工程實踐表明橫向抗震問題也非常突出。本文著重研究了斜拉橋的橫向地震響應特征及其合理約束抗震體系。本文的主要研究工作與結論如下:
　　首先，針對某大跨雙塔斜拉橋的初始橫向固定約束體系（即主梁在主塔、輔助墩和過渡墩處

2、均為橫向固定約束），采用SAP2000建立了有限元分析模型，基于非線性時程分析法研究了橋梁橫向地震響應特征，包括主塔和橋墩的地震內力響應特征、主塔和主梁的地震位移響應特征、球型鋼支座的地震剪力和變形響應特征;基于能力/需求比法（C/D ratio）全面評估了橋梁的橫向抗震性能，研究表明兩側過渡墩和輔助墩、支座是橋梁的抗震薄弱環(huán)節(jié)，在地震中最容易發(fā)生破壞。
　　然后，針對橋梁的抗震薄弱環(huán)節(jié)，對比研究了三種不同的橫向約束體系，即橫向固

3、定約束體系、橫向滑動約束體系以及允許支座破壞的約束體系。探討了斜拉橋在三種不同約束體系的橫向地震響應的變化，并對支座破壞后的摩擦系數進行參數敏感性分析。研究表明橫向固定約束體系增大了斜拉橋整體橫向剛度，導致地震慣性力的增加，從而增大了橋梁整體地震內力響應;橫向滑動體系可以明顯降低過渡墩、輔助墩的地震內力響應，但是主塔、主梁的位移響應相當大，無法滿足橫向剛度要求;在允許支座破壞的情況下，球鋼支座的摩擦耗能可改善過渡墩和輔助墩的地震響應，同

4、時也能降低主梁和塔頂的橫向位移，但對震后的維護和加固提出了更高的要求。
　　最后，基于上述三種約束體系的對比，提出將粘滯阻尼器用于斜拉橋的橫向約束體系，并設置了兩種阻尼器的布置工況，即僅輔助墩設置阻尼器和過渡墩+輔助墩均設置阻尼器。采用非線性時程分析方法對兩種布置方式分別進行了阻尼器參數的優(yōu)化分析，優(yōu)化參數為阻尼系數C和速度指數α，兩個參數交叉進行優(yōu)化。分析表明在輔助墩設置阻尼器的情況下最優(yōu)參數組合為α=0.3，C=3000;在輔