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88bf娱乐 -粘滞阻尼器厂家粘滞阻尼器在连续梁桥抗震中的应用

发布日期:2018-09-27 作者: 点击:

88bf娱乐 -粘滞阻尼器厂家粘滞阻尼器在连续梁桥抗震中的应用


地震是公认的自然灾害,在我国四川省汶川县曾发生的八级地震,造成了巨大的公民生命和财产损失,加强建筑物的抗震才能,是面临地震削减生命财产损失的必要办法。桥梁作为公路工程里抗震设防要点方针之一,为了保证既有桥梁和在建桥梁的安全运营,有必要采取抗震办法以及对其抗震才能作出正确的点评。在新建和既有桥梁结构中设置粘滞阻尼器设备不失为一种非常有用办法之一。本文首要介绍了这一办法的完成进程,并以一接连梁桥实例进行有限元建模剖析,然后验证这一办法的实用性。


1 导言
本文介绍对运用较广的粘滞阻尼器厂家粘滞阻尼器的抗轰动力剖析办法,运用现在桥梁工程届规划广泛选用的MIDAS Civil有限元剖析软件别离树立了没有减震设备和选用粘滞阻尼器减震的接连梁桥有限元模型,通过期程剖析,证明选用粘滞阻尼器的抗震功能。
2 导言
粘滞阻尼器是结构被迫控制中一种非常有用的耗能减震设备,一般是由缸体、活塞和流体组成。活塞在缸筒内可作往复运动.活塞上有适量小孔.筒内盛满流体.运用活塞在粘滞性流体中运动耗费地震时输入结构的能量。

图1 粘滞阻尼器结构示意图
液体粘滞阻尼器属速度相关型阻尼器[1],它发作的阻尼力与速度有关,当阻尼器被快速拉伸或紧缩时,发作较大的效果力;而缓慢拉压时,所需的效果力很小。阻尼器发作阻尼力的核算表达式如下:
(1)
式中 为阻尼力; 和 别离为阻尼指数和阻尼系数; 为阻尼器变形速率; 为符号函数。 =1时为线性阻尼, <1时为非线性阻尼,此刻速度较小时就能够发作较大的阻尼力。
接连梁桥因为运用广泛,在历次地震中震害均有发作因此关于其抗震功能的研究倍受注重。关于进步接连梁桥抗震性的办法,国内外学者也提出了很多种,运用阻尼器进步结构抗震性就是其间的一种。
3 动力剖析核算理论办法简介
3.1 模态剖析办法[2]
考虑阻尼的结构振荡方程为:
(2)
式中: —与结构速度反响成正比的粘滞阻尼,粘滞阻尼器的阻尼类型归于这一种。
并且有 ; 称为Rayleigh阻尼常数。

为恣意两阶振型的阻尼比。关于钢筋混凝土结构,约为0.05,在结构动力剖析中。阻尼比一般取实测值,当无当实测值时,一般状况下可取 ,式(1)的通解为:

式中: —考虑阻尼的结构自振频率。
3.2 时程剖析办法
动态时程剖析法从选定适宜的地轰动输入(地轰动加速度时程)出发,选用多节点多自由度的结构有限元动力核算模型树立地震振荡方程,然后选用逐渐积分法对方程进行求解,核算地震进程中每一瞬时结构的位移、速度和加速度反响,然后能够剖分出结构在地震效果下弹性和非弹性阶段的内力改变以及构件逐渐开裂、损坏直至坍毁的全进程。这一核算进程相当冗繁,须借助专用核算程序完结。动态时程剖析法能够精确地考虑地基和结构的相互效果,地震时程相位差及不同地震时程多重量多点输入,结构的各种杂乱非线性要素(包含几许、资料、鸿沟衔接条件非线性)以及分块阻尼等问题,树立结构动力核算图式和相应地震振荡方程,使结构的非线性地震反响剖析更趋老练与完善[3]。
动态时程剖析法还能够使桥梁的抗震规划从单一的强度确保转入强度、变形(延性)的两层确保,一起使桥梁工程师更清楚结构地轰动力损坏的机理和正确进步桥梁抗震才能的途径。
4 核算实例
4.1 工程概述
本文的核算模型以某高速公路一高架接连梁桥为例。其根本参数如下:
主桥跨径组合:50+80+50米。
主梁截面方式:单箱三室箱型截面,梁高2.5~5米,其间选用二次抛物线改变。 
桥墩类型:选用矩形桥墩。
根底类型:桩基。
规划荷载:公路Ⅰ级。
地震根本烈度:7度,按8度设防。
4.2 核算模型
核算模型的模仿应着重于结构的刚度、质量和鸿沟条件的模仿,它们应尽量和实践结构相符。结构的刚度模仿首要指构件的轴向刚度、曲折刚度、剪切刚度、改变刚度,有时也包含翘曲刚度的模仿以及各构件之间的相互衔接刚度等。结构的质量模仿首要指构件的平动质量和转动惯量的模仿。在有限元核算模式中,平动质量能够选用堆聚质量或一致散布质量的处理方式,而转动惯量则视桥面系的模仿方式的不同而能够主动构成或按实践截面的质量散布状况核算后作为输入数据填入。鸿沟条件模仿应和结构的支承条件相符。 
本模型首要选用了梁单元(模仿主梁和桩基)和板单元(模仿承台)两种单元类型,鸿沟条件的处理是要点,选用m法核算地基系数来模仿桩-土联合效果,一起束缚桩底一切自由度;关于粘滞阻尼器的模仿,本文依据Maxwell数学模型,选用程序自带的鸿沟非线性单元中的粘弹性阻尼器单元来模仿。粘滞阻尼器首要在活动支座处安置如图1所示。

图1 粘滞阻尼器安置简图

图2 有限元模型
4.3 地震波的挑选
在工程结构的抗震规划中,通常以反响谱来描绘地而运动,并用于结构最大地震反响的核算。在结构地震反响时程剖析中适宜的地轰动加速度时间进程的选用至关重要。地震波具有激烈的随机性,观测成果表明,即便是同次地震在同一场所上得到的地震记载也不尽相同;而结构的弹塑性时程剖析表明,结构的地震反响随输入的地震波的不同而具有很大的差异,差错高达几倍甚至几十倍之多,故要确保时程剖析成果的合理性,有必要合理挑选输入地震波。 
一般来说,可供结构时程剖析运用的地震波有三种:
(1)拟建场所的实践地震记载。
(2)过去典型的强震记载。
(3)人工合成地震波。
本文首要选用广泛用于抗震剖析的EI Centro波,并只进行纵向地震波的输入,如图3所示。

图3 地震加速度时程
5 核算成果与剖析
5.1 地震效应汇总
为比照选用粘滞阻尼器前后接连梁地震反响,一起树立两个模型,一为未选用粘滞阻尼器设备,记为模型一;一为选用粘滞阻尼器设备,记为模型二。下面通过比较在相同地震波鼓励下,两个接连梁桥模型要害截面的地震呼应来验证粘滞阻尼器的减震效果,其间包含:梁端节点纵向位移、速度和加速度、墩底的剪力与弯矩,见表1-4。
表1 两种模型位移、速度、加速度时程剖析成果
模型 梁端位移
(m) 梁端速度
(m/s) 梁端加速度
(m/s2)

max min max min max min
一般计划 0.071 -0.063 0.181 -0.181 0.515 -0.451
阻尼器计划 0.034 -0.032 0.102 -0.113 0.384 -0.389
表2 两种模型固定墩墩底剪力比较
墩号
计划 P1(kN) P2(kN) P3(kN) P4(kN) 
max min max min max min max min
一般计划 1068 -1173 1068 -1173 5246 -4643 1068 -1173
阻尼器计划 1012 -931 1007 -932 1689 -1458 986 -951
表3 两种模型固定墩墩底弯矩比较
墩号
计划 P1(kN m)
P2(kN m)
P3(kN m)
P4(kN m) max min max min max min max min
一般计划 17310 -15740 17310 -15740 92010 -104000 17310 -15740
阻尼器计划 16178 -19365 16179 -19308 25135 -30381 16222 -19202
表4 两种计划效果比较
呼应量 一般计划 阻尼器计划 减震率(%)
梁端位移(m) 0.063 0.018 71.4 
固定墩底剪力(kN) 5246 1689 67.8 
固定墩底弯矩(kN m)
92010 25135 72.7 
各墩墩底剪力和(kN) 8450 4694 44.4 
各墩墩底弯矩和(kN m) 143940 73714 48.8 
5.2 成果剖析
依据表1-4能够看出,未选用减震设备的接连梁桥在地震荷载效果下,梁端位移较大,固定墩受力显着大于活动墩,成为抗震规划的控制点,当选用粘滞阻尼器对接连梁桥进行纵向抗震规划时,因为粘滞阻尼器添加了结构的阻尼比,耗散地震激起的一部分能量,然后梁端位移、固定墩墩底剪力和固定墩墩底弯矩显着减小,别的,桥墩全体剪力和全体弯矩的减震率也别离达到了44.4%和48.8%,明显的进步了接连梁全体的抗震功能。
6 结语
本文选用MIDAS Civil软件树立了某城市一高架接连梁桥的空间有限元模型,对选用粘滞阻尼器前后的两种模型进行了时程剖析,并对地震反响进行了比照。
接连梁桥是城市高架桥广泛选用的一种桥梁方式,而城市高架桥更是抗震设防的要点,故合理的抗震规划是规划作业的重中之重。传统的桥梁结构,地震激起的能量是靠结构构件本身耗费掉。结构构件的这种单单选用强度设防进行抗震规划其耗能结果是导致承重构件桥墩、柱等的损害,震后加固这样的承重构件通常是贵重的。一起也会带来工程量的添加以及桥下城市空间的很多占用,跟着抗震理论的开展,选用粘滞阻尼器设备进行桥梁抗震不失为一抱负的抗震结构方式之一,通过在结构要害部位合理安置粘滞阻尼器,充分运用其耗散地震能量的作业原理,能够大大进步接连梁桥的全体抗震才能。

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