混凝土梁斜拉桥粘滞阻尼器参数分析

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发布时间：2022-03-02

资料介绍

桥梁工程的建设技术也在日新月异地进步，跨
江跨海的斜拉桥修建得越来越多。这些桥梁一般
都占据着交通网络枢纽的重要位置，是交通生命
线的重要组成部分。从近几年来发生在世界各地
的地震震害来看，处于交通网络枢纽的重要桥梁
一旦发生破坏将导致更为严重的次生灾害 f1'2】。因
此，如何提高这类桥梁结构的抗震性能一直是工
程技术人员研究的重点。近年来，通过设置粘滞阻
尼器来改善斜拉桥的抗震性能正在成为一个研究
和应用的热点，并在许多实际工程实例中进行应
用【s一。这些工程实例多为跨径 400 1TI以上的斜拉
桥，主梁多采用钢梁或钢一混凝土组合梁。对于斜
拉桥来说，400 m以下跨径一般采用混凝土主梁相
对更为经济。混凝土主梁斜拉桥梁体质量较大，在
地震作用下可能产生更大的地震响应。而在国内，
就粘滞性阻尼器在混凝土主梁斜拉桥结构抗震中
的应用所开展的参数研究还比较少。本文以某越
江大跨度混凝土斜拉桥为工程背景，研究通过在
纵桥向设置粘滞阻尼器来提高该桥纵桥向抗震性
能，并就阻尼器的参数确定进行分析，得到的参数
变化规律可供该类工程应用参考。
1 非线性粘滞阻尼器
典型的粘滞阻尼器如图 1所示。液体粘滞阻
尼器设计一般采用双出杆油缸式结构，由缸体、导
杆、活塞、阻尼孔、粘滞流体阻尼材料组成。活塞在
收稿日期：2015—03—24
作者简介：杜世界(1982一)，男，安徽风阳人，工程师，从事桥梁
工程设计工作。
缸筒内作往复运动，活塞上有适量的d,TL成为阻
尼孔，缸筒内装满粘滞流体阻尼材料。活塞的往复
运动带动内部硅油的流动，分子产生相对运动不
可恢复，分子之间产生内摩擦力，进而转换成热
能；另外内部流体与固态缸体表面的摩擦力转换
成热能，这样将地震能转化为分子热能，进而产生
阻尼效果，达到耗能的目的_51。
活塞杆缸侉液今粤圭油控制阚，调节糍支
密封挡板油腔带带流孔的活塞头调节室
图 1 粘滞阻尼器构造图
粘滞阻尼器同其他减隔震装置相比，其优点
在于：(1)阻尼器内置为液体，本身没有可计算的
刚度，不影响整个结构原有的设计和计算 (如周期，
振型等 )，也就不会产生预想不到的副作用；(2)安
置在结构上的粘滞阻尼器在最大位移的状态下受
力为零，最大受力情况下位移为零，这一性能对减
小结构反应十分有利；(3)粘滞阻尼器既可以降低
地震反应中的结构受力也可以降低反应位移。
粘滞阻尼器的阻尼力与相对变形可通过下列
公式求得『61：
F=C·V。 (1)
其中：F为阻尼力，以 kN为单位计；V为阻尼
器冲程速度，以 m／s为单位计；为阻尼指数，对
于粘滞性阻尼器，一般取用 0．2 2．0范围；C为阻
尼系数，其单位为 kN，即在 1 m／s的基准运动相对
速度下粘滞阻尼器产生的阻尼力。
粘滞阻尼器的阻尼力一速度关系曲线如图 2
所示，当 O／．=1时称为线性阻尼；当仪<1时称为
非线性阻尼，在速度较小时即可产生较大的阻尼