考虑地震动特性的纵飘斜拉桥粘滞阻尼器参数优化研究

来源 :重庆交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nayitian1046906153
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
作为大跨度桥梁中的典型,斜拉桥在交通运输工程中起着十分关键的作用,其抗震性能备受关注。在斜拉桥的纵桥向,通常采用飘浮体系来减小结构地震内力,并在塔梁间设置粘滞阻尼器控制主梁地震位移。飘浮体系斜拉桥属于典型的柔性体系,地震动特性对其动力响应影响很大,同时也会对阻尼器的减震效果产生显著影响。为了研究地震动特性对纵飘斜拉桥粘滞阻尼器减震效果的影响规律,首先基于纵飘斜拉桥的动力响应特征,建立了双质点简化分析模型,采用正弦波荷载对简化模型进行解析求解;然后,针对一座双塔纵飘斜拉桥建立全桥精细化有限元分析模型,选取9条不同特性的典型实际地震动记录,研究了阻尼器参数与地震动特性对粘滞阻尼器减震效果的影响规律,并与简化模型解析解进行对比验证;最后,基于响应面原理,进一步提出了考虑地震动特性的纵飘斜拉桥粘滞阻尼器参数优化分析方法。主要研究工作与结论如下:
  (1)基于刚度法推导了飘浮体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式,并与国内10座已建斜拉桥的有限元计算结果进行对比验证,结果吻合良好,平均误差仅为-0.38%;说明简化计算公式精度较高,可用于估算飘浮体系斜拉桥的自振周期。
  (2)通过动力特性和地震波时程结果对比分析表明,双质点模型简化分析方法计算精度高,实用性强且适用性广,与全桥有限元模型相比,双质点模型建模简单、计算高效,采用数值方式求解时能适应各种复杂地震荷载输入,可为阻尼器参数优化提供更简便的计算模型。
  (3)双质点简化模型和全桥有限元模型对比验证分析均表明,在塔、梁间设置粘滞阻尼器不仅可以有效地控制主梁地震位移,同时还能改善塔底的受力状况;其中,阻尼系数Cd对阻尼器耗能能力的影响很大,而速度指数α的影响则非常小,它只反映粘滞阻尼器的非线性特征。
  (4)粘滞阻尼器对斜拉桥的减震效果受地震动特性的影响很大。随着地震动强度的增大,相同参数的阻尼器减震作用逐渐降低,且阻尼器减震效果对地震动频谱特性的高频成分较为敏感。因此,在斜拉桥粘滞阻尼器参数优化时,不宜将地震动强度Ap作为单一的参考指标,可将Ap/Vp值作为补充指标;此外,在具体个例分析时,除了Ap、Ap/Vp等指标外,还应尤其注意地震动加速度时程曲线形状与细节的反常影响。
  (5)采用响应面法拟合了斜拉桥关键构件地震响应关于阻尼器参数的函数表达式,残差分析和方差分析表明,各响应面模型的误差服从正态分布,且判定系数R2均大于0.95,说明对于本文桥例而言,四阶多项式响应面模型具有良好的拟合精度,可利用该模型精确模拟桥例地震响应与粘滞阻尼器参数之间复杂的隐式关系,确保阻尼器参数优化的精度要求。
  (6)采用响应面法对纵飘体系斜拉桥进行粘滞阻尼器参数优化,将阻尼器参数优化问题转化成一个非线性规划问题,既可以考虑局部场地差异、地震动强度等因素的综合影响,又可以避免单纯依靠经验选取阻尼器参数所带来的不确定性,对同类斜拉桥的抗震分析和减震设计具有积极参考意义。
其他文献
库岸边坡失稳普遍存在于江河流域之中。由于水位频繁涨落,这种现象在库区尤为明显。岸坡失稳不仅会导致沿岸建筑物的破坏、造成生命财产的损失,也会破坏河道两岸的土地资源、影响通航条件。建设在库区的大跨径拱桥,其拱座常常需要设置在陡峭的库岸边坡上,岸坡长期处在河道水位升降的条件下,面临失稳的潜在风险。因此,开展库水位变化对拱座岸坡的稳定性影响研究具有重要意义。本文以贵州洛旺河特大桥为工程背景,在专项地质勘查
拉索锚固系统作为缆索承重体系桥梁的重要构件在近年来的桥梁检测中发现了大量病害,频繁发生的桥梁断索事故经调查后发现也与锚固系统内拉索钢丝的腐蚀损伤密切相关。我国早期修建的拉吊索桥梁,受当时技术、经济水平的限制,在锚固系统设计、制造、安装等方面存在诸多缺陷,给桥梁结构安全埋下了极大的隐患,而随着使用年限的增加,这些问题逐渐暴露出来,给国家和社会造成了严重的经济损失和恶劣的社会影响。为此,本文在国家自然
自从20世纪之后,在我国交通道路网络建设的背景下,我国桥梁工程事业取得了巨大成就。由于拱桥结构具有施工简单、跨越能力优越和材料性能利用率高的优势,在上个世纪末,该桥型在我国交通路网的建设中占据了主要成分。然而,随着桥梁运营时间的不断增加,在外部环境和内部因素的协同作用下,一些桥梁逐渐开始显现出各种类型的病害、甚至出现垮塌现象。因此,为了更加合理把握桥梁在运营期间的运营状态,国内各地管养单位投入了大
在重庆市自然科学基金“装配式组合梁双非耦合结构行为及计算理论研究”(cst2018jcyjAX0509)的资助下,为探索集束键群装配组合梁的滑移算法以及研究其承载力计算方法,开展了集束键群装配组合梁的静力加载试验,推导了考虑键群离散分布及群钉效应的装配式组合梁滑移分布解析表达式和其他力学参数计算表达式,进行了混凝土板与钢梁高度比、抗剪连接程度及集束度的力学行为参数影响分析,讨论了滑移效应及构造参数
桥梁的动力性态是结构安全状态评价的重要依据,现有技术通常依据有限点接触式传感器数据推算桥梁的动力特性参数,费用高、效率低、且无法获取结构的全息动力性态变化。本文依托导师主持的国家自然科学基金面上项目“基于影像轮廓线叠差分析获取桥梁全息变形及结构状态演绎方法探索(51778094)”,开展了基于非接触式高速摄像机获取桥梁结构全息动力性态数据的探索,主要研究工作如下:  (1)针对室内自锚式悬索桥模型
在役桥梁预应力钢绞线应力损失是影响桥梁承载能力和健康状态的重要影响因素,钢绞线作为预应力混凝土结构及缆索结构中的重要承载构件,实现其应力检测具有重要意义。LC谐振通过在钢绞线两端连接导线将其作为电感接入电路,通过测试电路的谐振频率实现钢绞线的应力检测,此方法对于实现钢绞线应力检测具有很大的潜力。  前期研究发现,钢绞线作为铁磁性材料,钢绞线应力会导致磁导率发生变化,同时受材料特性的影响,也会产生形
学位
桥梁护栏是保障桥面行车安全的重要防护设施,在交通安全工程中扮演着至关重要的角色。随着我国汽车行业的不断发展,道路桥梁上行驶的车辆越来越多,各类车型所占的比例也逐渐发生着变化,在现行交通形势下,车辆失控冲出桥梁护栏的安全事故时有发生,表明既有桥梁护栏存在着一定的安全隐患。从节约经济的角度出发,利用既有桥梁护栏结构本身,并在原护栏的基础上进行改造技术的研究具有十分重要的意义。  本文根据既有桥面护栏设
学位
随着现代社会的飞速发展,桥梁建设中的建筑材料、施工工艺、桥梁结构等都拥有了较大的提升空间。因而大跨径混凝土斜拉桥的施工控制理论也相应得到应用,在这样的发展前提下,考虑从参数识别和误差预测两个方面进行大跨径混凝土斜拉桥施工控制理论的研究。本文首次引用灰色-马尔科夫预测模型,致力于提高大跨径斜拉桥在成桥线形、索力等控制精度,满足施工要求,保证大跨径混凝土斜拉桥在施工过程中的稳定性与安全性。因此本文主要
随着我国城市交通网络的迅速发展,桥梁数量显著增加。由于空间通航要求、展线限制、地基条件以及地形等的限制,采用传统桥塔等高的斜拉桥不方便也不经济,而高低塔斜拉桥合适的跨径组合可以很好地适应地形。钢-混凝土叠合梁主梁的斜拉桥具有结构恒载小、刚度大、造型美观新颖等优势,应用越加广泛。处于自然环境中的桥梁结构会受到温度作用的影响,其作用效应占活载很大一部分,对桥梁的承载能力极限状态有较大的影响。而国内外绝
装配化施工是桥梁工业化发展的主流方向之一,节段预制拼装是预应力简支梁桥和连续梁桥的主要装配化技术,其中键齿胶接缝是块段连接构造的主要形式。由于节段间接缝为素混凝土,钢筋不连续,接缝成为抗剪薄弱点,节段拼装梁的抗剪能力成为研究的重点和热点。滚石、行车落物、车辆侧翻等冲击荷载对桥梁结构的作用不容忽视,往往导致剪切破坏为主的破坏形式,但目前研究尚局限于整体式梁,对节段拼装梁特别是接缝处冲击作用下动力响应