CN103422422B - 具有抑制纵向地震响应的多塔斜拉桥支承体系及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有抑制纵向地震响应的多塔斜拉桥支承体系,该支承体系包括主梁、桥墩和桥塔,主梁两端连接在桥墩上,桥塔通过斜拉索与主梁连接,所述的桥塔的数量为n个,m个桥塔分别与主梁纵向约束,其余n-m个桥塔与主梁无纵向约束关系,与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处设置第一流体阻尼器,且每个桥墩与主梁连接处设置第二流体阻尼器,第一流体阻尼器和第二流体阻尼器均沿纵向布置,n和m均为整数,且n≥3,1<m<n。该支承体系可以对多塔斜拉桥纵向部分约束体系因地震作用引起的主梁和桥塔纵向地震响应具有良好的制振效果。同时,还提供该支承体系的工作方法,该工作方法简单,且具有良好的制振效果。
Description
技术领域
本发明属于桥梁结构工程领域,具体来说,涉及一种具有抑制纵向地震响应的多塔斜拉桥支承体系及工作方法。
背景技术
多塔斜拉桥是一种大跨度桥梁的结构型式,其桥塔数量大于2个。多塔斜拉桥和普通两塔斜拉桥相比,由于其主梁长度更长,索、塔、梁受温度效应的影响均显著增大,采用合理的结构体系减缓温度效应,成为多塔斜拉桥结构设计的关键问题之一。采用部分桥塔与主梁纵向固结的纵向部分约束体系可以较好地适应较大的主梁温度变形。多塔斜拉桥纵向部分约束体系是指多塔斜拉桥的部分桥塔与主梁纵向约束,其余桥塔和所有桥墩与主梁纵向无约束。然而,采用纵向部分约束体系的多塔斜拉桥相比普通漂浮或者半漂浮体系斜拉桥,其抗震性能存在较大的差异。普通漂浮或者半漂浮体系斜拉桥,其所有桥塔和桥墩与主梁均无纵向约束,因此,地震作用下主梁的纵向位移响应较大。相反,采用纵向部分约束体系的多塔斜拉桥由于部分桥塔与主梁纵向约束,主梁的纵向位移响应很小,但是桥塔的纵向内力响应很大。
目前,对于普通漂浮或者半漂浮体系斜拉桥,常规的在桥塔和主梁联结处纵向设置流体阻尼器可以有效抑制此类桥梁主梁的纵向位移响应。然而,针对多塔斜拉桥纵向部分约束体系的地震反应特点,如何建立多塔斜拉桥纵向部分约束体系的粘滞阻尼器布置方案及其阻尼器参数选择方法尚未有文献报道。因此,寻找有效抑制多塔斜拉桥纵向部分约束体系因强震作用引起的结构纵向地震响应的控制系统及其控制方法是十分必要的。
发明内容
技术问题:本发明的目的是提供一种具有抑制纵向地震响应的多塔斜拉桥支承体系,该支承体系可以对多塔斜拉桥纵向部分约束体系因地震作用引起的主梁和桥塔纵向地震响应具有良好的制振效果,同时,还提供该支承体系的工作方法,该工作方法简单,且具有良好的制振效果。
技术方案:为上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种具有抑制纵向地震响应的多塔斜拉桥支承体系,该支承体系包括主梁、桥墩和桥塔,主梁两端连接在桥墩上,桥塔通过斜拉索与主梁连接,所述的桥塔的数量为n个,m个桥塔分别与主梁纵向约束,其余n-m个桥塔与主梁无纵向约束关系,与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处设置第一流体阻尼器,且每个桥墩与主梁连接处设置第二流体阻尼器,第一流体阻尼器和第二流体阻尼器均沿纵向布置,n和m均为整数,且n≥3,1<m<n。
一种上述的具有抑制纵向地震响应的多塔斜拉桥支承体系的工作方法,该工作方法包括以下过程:首先在与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器,然后在每个桥墩与主梁连接处纵向设置第二流体阻尼器,当发生地震时,通过第一流体阻尼器抑制因地震作用引起的桥塔纵向内力响应,增大桥墩与主梁间的纵向相对位移响应,通过第二流体阻尼器抑制桥墩与主梁间的纵向相对位移响应,实现对多塔斜拉桥纵向部分约束体系因地震作用引起的主梁和桥塔纵向地震响应的抑制。
进一步,所述的第一流体阻尼器的性能参数包括第一阻尼系数c1和第一阻尼指数α1,由以下步骤确定:
步骤501)建立多塔斜拉桥有限元分析模型:在有限元分析模型中,对设有n个桥塔的斜拉桥,其中m个桥塔与主梁纵向约束,其余桥塔与主梁纵向无约束,且所有桥墩与主梁纵向无约束;
步骤502)对不设置流体阻尼器的多塔斜拉桥有限元模型在地震作用下,测算所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M0,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D0;
步骤503)在步骤501)建立的多塔斜拉桥有限元模型中,在与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器,第一流体阻尼器选取不同的阻尼系数和阻尼指数的值,在此基础上测算多塔斜拉桥有限元模型在地震作用下的所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M1,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D1;
步骤504)测算塔底纵向弯矩的减振率β1,β1=(M0-M1)/M0×100%;
步骤505)绘制第一流体阻尼器选取不同阻尼系数和阻尼指数时的减振率β1图,根据减振率β1图,确定最大减振率对应的阻尼系数为第一阻尼系数c1,最大减振率对应的阻尼指数为第一阻尼指数α1。
进一步,所述的第二流体阻尼器的性能参数包括第二阻尼系数c2和第二阻尼指数α2,第二阻尼系数c2和第二阻尼指数α2由以下步骤确定:
步骤601)建立多塔斜拉桥有限元分析模型:在该模型中,与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器,所有桥墩与主梁联结处纵向设置第二流体阻尼器;
步骤602)建立多塔斜拉桥有限元分析基础模型,该模型中,与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器,第一流体阻尼器的性能参数根据步骤501)至步骤505)测定,桥墩与主梁连接处不设置第二流体阻尼器,对多塔斜拉桥有限元分析基础模型在地震作用下,测算所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M3,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D3;
步骤603)在步骤601)建立的多塔斜拉桥有限元模型中,第二流体阻尼器选取不同的阻尼系数和阻尼指数的值,并测算多塔斜拉桥有限元模型在地震作用下的所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M4,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D4;
步骤604)测算塔底纵向弯矩的减振率β2,β2=(M3-M4)/M0×100%,桥墩与主梁的纵向相对位移的减振率γ2,γ2=(D3-D4)/D0×100%;
步骤605)绘制第二流体阻尼器选取不同阻尼系数和阻尼指数时的减振率β2图和减振率γ2图,首先根据减振率γ2图剔除减振率γ2为负值时对应的第二流体阻尼器的阻尼系数和阻尼指数组合,然后在剩余第二流体阻尼器参数的候选组合范围中,选择减振率β2为最大值时对应的阻尼系数为第二阻尼系数c2,减振率β2为最大值时对应的阻尼指数为第二阻尼指数α2。
有益效果:与现有技术比相比,本发明具有以下有益效果:
(1)多塔斜拉桥采用纵向部分约束体系后,在与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器,第一流体阻尼器能够有效抑制因地震作用引起的桥塔纵向内力响应。但是这种控制措施会增大桥墩与主梁间的纵向相对位移响应,所以通过桥墩与主梁连接处纵向设置第二流体阻尼器,能够有效抑制桥墩与主梁间的纵向相对位移响应。本发明提出的支承体系和工作方法,能够同时抑制地震作用引起的多塔斜拉桥纵向部分约束体系的主梁和桥塔的纵向地震响应。
(2)在本发明的工作方法中,桥塔或桥墩与主梁连接处的流体阻尼器的性能参数的确定方法简单易行,方便工程应用。
附图说明
图1是本发明实施例中多塔斜拉桥支承体系的结构示意图。
图2是本发明中第一流体阻尼阻尼器在主梁和桥塔之间的位置示意图。
图3是本发明中第二流体阻尼阻尼器在主梁和桥墩之间的位置示意图。
图4是本发明实施例中不同流体阻尼器参数取值时的塔底纵向弯矩的减振率β1图。
图5是本发明实施例中不同流体阻尼器参数取值时的桥墩与主梁纵向相对位移的减振率γ1图。
图6是本发明实施例中不同流体阻尼器参数取值时的塔底纵向弯矩的减振率β2图。
图7是本发明实施例中不同流体阻尼器参数取值时的桥墩与主梁纵向相对位移的减振率γ2图。
图中有:主梁1、第一桥塔2、第二桥塔3、第三桥塔4、第四桥塔5、第五桥塔6、第六桥塔7、第一桥墩8、第二桥墩9、第三桥墩10、第四桥墩11、第一流体阻尼器12、支座13、桥塔下横梁14、连接件15、墩顶16、第二流体阻尼器17。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述,但该实施例不应理解为对本发明的限制。
本发明的一种具有抑制纵向地震响应的多塔斜拉桥支承体系,包括主梁、桥墩和桥塔。主梁两端连接在桥墩上,桥塔通过斜拉索与主梁连接。所述的桥塔的数量为n个,m个桥塔分别与主梁纵向约束,其余n-m个桥塔与主梁无纵向约束关系。与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处设置第一流体阻尼器,且每个桥墩与主梁连接处设置第二流体阻尼器。第一流体阻尼器和第二流体阻尼器均沿纵向布置。n和m均为整数,且n≥3,1<m<n。
在上述支承体系中,对于与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处设置的第一流体阻尼器,抑制因地震作用引起的桥塔纵向内力响应,但这会增大桥墩与主梁间的纵向相对位移响应。为此,在桥墩与主梁连接处设置第二流体阻尼器。第二流体阻尼器抑制桥墩与主梁间的纵向相对位移响应,实现对多塔斜拉桥纵向部分约束体系因地震作用引起的主梁和桥塔纵向地震响应的抑制。
进一步,所述的第一流体阻尼器的一端与桥塔连接,第一流体阻尼器的另一端与主梁连接,第一流体阻尼器沿纵向布置。第二流体阻尼器的一端与桥墩连接,第二流体阻尼器的另一端与主梁连接,第二流体阻尼器沿纵向布置。
上述结构的具有抑制纵向地震响应的多塔斜拉桥支承体系的工作方法,包括以下过程:首先在与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器,然后在每个桥墩与主梁连接处纵向设置第二流体阻尼器,当发生地震时,通过第一流体阻尼器抑制因地震作用引起的桥塔纵向内力响应,增大桥墩与主梁间的纵向相对位移响应,通过第二流体阻尼器抑制桥墩与主梁间的纵向相对位移响应,实现对多塔斜拉桥纵向部分约束体系因地震作用引起的主梁和桥塔纵向地震响应的抑制。
第一流体阻尼器的性能参数包括第一阻尼系数c1和第一阻尼指数α1,由步骤501)至步骤505)确定:
步骤501)建立多塔斜拉桥有限元分析模型:在有限元分析模型中,对设有n个桥塔的斜拉桥,其中m个桥塔与主梁纵向约束,其余桥塔与主梁纵向无约束,且所有桥墩与主梁纵向无约束。
步骤502)对不设置流体阻尼器的多塔斜拉桥有限元模型在地震作用下,测算所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M0,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D0。
步骤503)在步骤501)建立的多塔斜拉桥有限元模型中,在与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器,第一流体阻尼器选取不同的阻尼系数和阻尼指数的值,在此基础上测算多塔斜拉桥有限元模型在地震作用下的所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M1,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D1。
步骤504)测算塔底纵向弯矩的减振率β1,β1=(M0-M1)/M0×100%。
步骤505)绘制第一流体阻尼器选取不同阻尼系数和阻尼指数时的减振率β1图,根据减振率β1图,确定最大减振率对应的阻尼系数为第一阻尼系数c1,最大减振率对应的阻尼指数为第一阻尼指数α1。
第二流体阻尼器的性能参数包括第二阻尼系数c2和第二阻尼指数α2,第二阻尼系数c2和第二阻尼指数α2由步骤601)至步骤605)确定:
步骤601)建立多塔斜拉桥有限元分析模型:在该模型中,与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器,所有桥墩与主梁联结处纵向设置第二流体阻尼器。
步骤602)建立多塔斜拉桥有限元分析基础模型,该模型中,与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器,第一流体阻尼器的性能参数根据步骤501)至步骤505)测定,桥墩与主梁连接处不设置第二流体阻尼器,对多塔斜拉桥有限元分析基础模型在地震作用下,测算所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M3,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D3。
步骤603)在步骤601)建立的多塔斜拉桥有限元模型中,第二流体阻尼器选取不同的阻尼系数和阻尼指数的值,并测算多塔斜拉桥有限元模型在地震作用下的所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M4,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D4;
步骤604)测算塔底纵向弯矩的减振率β2,β2=(M3-M4)/M0×100%,桥墩与主梁的纵向相对位移的减振率γ2,γ2=(D3-D4)/D0×100%。
步骤605)绘制第二流体阻尼器选取不同阻尼系数和阻尼指数时的减振率β2图和减振率γ2图,首先根据减振率γ2图剔除减振率γ2为负值时对应的第二流体阻尼器的阻尼系数和阻尼指数组合,然后在剩余第二流体阻尼器参数的候选组合范围中,选择减振率β2为最大值时对应的阻尼系数为第二阻尼系数c2,减振率β2为最大值时对应的阻尼指数为第二阻尼指数α2。
在地震作用时,第一流体阻尼器和第二流体阻尼器同时发挥作用,但是如果要同时确定两种阻尼器的性能参数,则难度较大。通过本发明的分步确定两种阻尼器参数,技术上可行并且实施简便。
下面例举一个实施例。
如图1所示,为六塔斜拉桥支承体系的布置示意图。该六塔斜拉桥包括主梁1、第一桥塔2、第二桥塔3、第三桥塔4、第四桥塔5、第五桥塔6、第六桥塔7、第一桥墩8、第二桥墩9、第三桥墩10、第四桥墩11。其中,第二桥塔3和第五桥塔6与主梁1纵向约束,其余桥塔和所有桥墩与主梁纵向无约束。
将第一流体阻尼器12分别布置在除第二桥塔3和第五桥塔6以外的其余桥塔(第一桥塔2、第三桥塔4、第四桥塔5、第六桥塔7)与主梁1连接处。如图2所示,第一流体阻尼器12的一端通过支座13与桥塔下横梁14连接,另一端通过连接件15与主梁1连接。第一流体阻尼器的安装方法属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
将第二流体阻尼器17布置在所有桥墩与主梁1连接处。如图3所示,第二流体阻尼器17的一端通过支座13与墩顶16连接,另一端通过连接件15与主梁1连接。
确定第一流体阻尼器12的性能参数:
步骤501)建立多塔斜拉桥有限元分析模型:在有限元分析模型中,对设有6个桥塔的斜拉桥,第二桥塔3和第五桥塔6与主梁1纵向约束,其余桥塔和所有桥墩与主梁纵向无约束。
步骤502)对不设置流体阻尼器的多塔斜拉桥有限元模型在地震作用下,测算所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M0,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D0。多塔斜拉桥在地震作用下的动力响应分析方法属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
步骤503)在步骤501)建立的多塔斜拉桥有限元模型中,在与主梁纵向无约束的第一桥塔2、第三桥塔4、第四桥塔5、第六桥塔7和主梁1连接处纵向设置第一流体阻尼器12,第一流体阻尼器12选取不同的阻尼系数和阻尼指数的值。由于桥塔的刚度较大,为了取得良好的减震效果,流体阻尼器的阻尼系数不能太小。为此,流体阻尼器的阻尼系数取值范围为2000~16000kN·(s/m)α,取值间隔为2000kN·(s/m)α;阻尼指数取值范围为0.2~1.0,取值间隔为0.2。在此基础上测算多塔斜拉桥有限元模型在地震作用下的所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M1,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D1。流体阻尼器产品设计参数的取值范围属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
步骤504)测算塔底纵向弯矩的减振率β1,β1=(M0-M1)/M0×100%。桥墩与主梁的纵向相对位移的减振率γ1,γ1=(D0-D1)/D0×100%。
步骤505)绘制第一流体阻尼器选取不同阻尼系数和阻尼指数时的减振率β1图和减振率γ1图,如图4和图5所示。从图4中可以看出,最大减振率β1为12.64%及其对应的阻尼系数为14000kN·(s/m)0.4,对应的阻尼指数为0.4。此时的阻尼系数和阻尼指数即为与主梁纵向无约束的桥塔与主梁连接处的第一流体阻尼器12的性能参数。此外,从图5中可以看出,与最大减振率β1=12.64%对应的减振率γ1为-20.79%。也就是说,当桥塔塔底纵向弯矩降低时,桥墩与主梁的纵向相对位移相反增大。因此,仅在桥塔和主梁连接处设置第一流体阻尼器可以抑制桥塔纵向内力响应,但这会增大桥墩与主梁间的纵向相对位移响应,需要进一步通过桥墩与主梁联结处的流体阻尼器抑制桥墩与主梁间的纵向相对位移响应。
确定第二流体阻尼器17的性能参数:
步骤601)建立多塔斜拉桥有限元分析模型:在该模型中,与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器12,所有桥墩与主梁联结处纵向设置第二流体阻尼器17;
步骤602)建立多塔斜拉桥有限元分析基础模型,该模型中,与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器,第一流体阻尼器的性能参数根据步骤501)至步骤505)测定,即第一流体阻尼器的阻尼系数为14000kN·(s/m)0.4,阻尼指数为0.4。桥墩与主梁连接处不设置第二流体阻尼器,对多塔斜拉桥有限元分析基础模型在地震作用下,测算所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M3,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D3。
步骤603)在步骤601)建立的多塔斜拉桥有限元模型中,第二流体阻尼器选取不同的阻尼系数和阻尼指数的值。由于桥墩的刚度较小,为了取得良好的减震效果,第二流体阻尼器的阻尼系数不能太大。为此,第二流体阻尼器的阻尼系数取值范围为500~2000kN·(s/m)α,取值间隔为500kN·(s/m)α;阻尼指数取值范围为0.2~1.0,取值间隔为0.2。在此基础上,测算多塔斜拉桥有限元模型在地震作用下的所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M4,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D4。
步骤604)测算塔底纵向弯矩的减振率β2,β2=(M3-M4)/M0×100%,桥墩与主梁的纵向相对位移的减振率γ2,γ2=(D3-D4)/D0×100%。
步骤605)绘制第二流体阻尼器选取不同阻尼系数和阻尼指数时的减振率β2图和减振率γ2图,如图6和图7所示。从图7中可以看出,第二流体阻尼器的阻尼系数c和阻尼指数α的所有组合下减振率γ2均为正值。这说明所有组合都可以降低桥墩与主梁的纵向相对位移,都可以作为候选组合。然后,从图6减振率β2图中可以看出,最大减振率β2为12.47%及其对应的阻尼系数为500kN·(s/m)1.0,对应的阻尼指数为1.0。此时的阻尼系数和阻尼指数即为桥墩与主梁联结处的第二流体阻尼器的性能参数。
Claims (5)
1.一种具有抑制纵向地震响应的多塔斜拉桥支承体系,该支承体系包括主梁、桥墩和桥塔,主梁两端连接在桥墩上,桥塔通过斜拉索与主梁连接,其特征在于:所述的桥塔的数量为n个,m个桥塔分别与主梁纵向约束,其余n-m个桥塔与主梁无纵向约束关系,与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处设置第一流体阻尼器,且每个桥墩与主梁连接处设置第二流体阻尼器,第一流体阻尼器和第二流体阻尼器均沿纵向布置,n和m均为整数,且n≥3,1<m<n;
所述的第一流体阻尼器的性能参数包括第一阻尼系数c1和第一阻尼指数α1,由以下步骤确定:
步骤501)建立多塔斜拉桥有限元分析模型:在有限元分析模型中,对设有n个桥塔的斜拉桥,其中m个桥塔与主梁纵向约束,其余桥塔与主梁纵向无约束,且所有桥墩与主梁纵向无约束;
步骤502)对不设置流体阻尼器的多塔斜拉桥有限元模型在地震作用下,测算所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M0,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D0;
步骤503)在步骤501)建立的多塔斜拉桥有限元模型中,在与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器,第一流体阻尼器选取不同的阻尼系数和阻尼指数的值,在此基础上测算多塔斜拉桥有限元模型在地震作用下的所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M1,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D1;
步骤504)测算塔底纵向弯矩的减振率β1,β1=(M0-M1)/M0×100%;
步骤505)绘制第一流体阻尼器选取不同阻尼系数和阻尼指数时的减振率β1图,根据减振率β1图,确定最大减振率对应的阻尼系数为第一阻尼系数c1,最大减振率对应的阻尼指数为第一阻尼指数α1。
2.如权利要求1所述的具有抑制纵向地震响应的多塔斜拉桥支承体系,其特征在于:所述的第一流体阻尼器的一端与桥塔连接,第一流体阻尼器的另一端与主梁连接,第一流体阻尼器沿纵向布置。
3.如权利要求1所述的具有抑制纵向地震响应的多塔斜拉桥支承体系,其特征在于:所述的第二流体阻尼器的一端与桥墩连接,第二流体阻尼器的另一端与主梁连接,第二流体阻尼器沿纵向布置。
4.一种如权利要求1所述的具有抑制纵向地震响应的多塔斜拉桥支承体系的工作方法,其特征在于,该工作方法包括以下过程:首先在与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器,然后在每个桥墩与主梁连接处纵向设置第二流体阻尼器,当发生地震时,通过第一流体阻尼器抑制因地震作用引起的桥塔纵向内力响应,增大桥墩与主梁间的纵向相对位移响应,通过第二流体阻尼器抑制桥墩与主梁间的纵向相对位移响应,实现对多塔斜拉桥纵向部分约束体系因地震作用引起的主梁和桥塔纵向地震响应的抑制;
所述的第一流体阻尼器的性能参数包括第一阻尼系数c1和第一阻尼指数α1,由以下步骤确定:
步骤501)建立多塔斜拉桥有限元分析模型:在有限元分析模型中,对设有n个桥塔的斜拉桥,其中m个桥塔与主梁纵向约束,其余桥塔与主梁纵向无约束,且所有桥墩与主梁纵向无约束;
步骤502)对不设置流体阻尼器的多塔斜拉桥有限元模型在地震作用下,测算所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M0,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D0;
步骤503)在步骤501)建立的多塔斜拉桥有限元模型中,在与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器,第一流体阻尼器选取不同的阻尼系数和阻尼指数的值,在此基础上测算多塔斜拉桥有限元模型在地震作用下的所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M1,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D1;
步骤504)测算塔底纵向弯矩的减振率β1,β1=(M0-M1)/M0×100%;
步骤505)绘制第一流体阻尼器选取不同阻尼系数和阻尼指数时的减振率β1图,根据减振率β1图,确定最大减振率对应的阻尼系数为第一阻尼系数c1,最大减振率对应的阻尼指数为第一阻尼指数α1。
5.如权利要求4所述的具有抑制纵向地震响应的多塔斜拉桥支承体系的工作方法,其特征在于,所述的第二流体阻尼器的性能参数包括第二阻尼系数c2和第二阻尼指数α2,第二阻尼系数c2和第二阻尼指数α2由以下步骤确定:
步骤601)建立多塔斜拉桥有限元分析模型:在该模型中,与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器,所有桥墩与主梁联结处纵向设置第二流体阻尼器;
步骤602)建立多塔斜拉桥有限元分析基础模型,该模型中,与主梁纵向无约束的桥塔和主梁连接处纵向设置第一流体阻尼器,第一流体阻尼器的性能参数根据步骤501)至步骤505)测定,桥墩与主梁连接处不设置第二流体阻尼器,对多塔斜拉桥有限元分析基础模型在地震作用下,测算所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M3,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D3;
步骤603)在步骤601)建立的多塔斜拉桥有限元模型中,第二流体阻尼器选取不同的阻尼系数和阻尼指数的值,并测算多塔斜拉桥有限元模型在地震作用下的所有桥塔的塔底纵向弯矩最大值之和M4,以及所有桥墩与主梁的纵向相对位移最大值之和D4;
步骤604)测算塔底纵向弯矩的减振率β2,β2=(M3-M4)/M0×100%,桥墩与主梁的纵向相对位移的减振率γ2,γ2=(D3-D4)/D0×100%;
步骤605)绘制第二流体阻尼器选取不同阻尼系数和阻尼指数时的减振率β2图和减振率γ2图,首先根据减振率γ2图剔除减振率γ2为负值时对应的第二流体阻尼器的阻尼系数和阻尼指数组合,然后在剩余第二流体阻尼器参数的候选组合范围中,选择减振率β2为最大值时对应的阻尼系数为第二阻尼系数c2,减振率β2为最大值时对应的阻尼指数为第二阻尼指数α2。
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