[发明专利]一种斜置式桥梁抗震阻尼器及其参数优化方法

说明书

本发明公开了一种斜置式桥梁抗震阻尼器及其参数优化方法，涉及桥梁抗震技术领域。该参数优化方法包括以下步骤：建立桥梁动力有限元模型，计算得到桥梁的横向地震动力响应结果和纵向地震动力响应结果；优化出斜置式桥梁抗震阻尼器的横向等效阻尼系数C_t、纵向等效阻尼系数C_l和速度指数α；计算斜置式桥梁抗震阻尼器与桥梁主梁的纵向轴线的斜置夹角β和阻尼参数C；输出满足实际桥梁设计需求的等效阻尼系数C_t、纵向等效阻尼系数C_l、速度指数α、阻尼参数C和斜置夹角β。本发明在桥梁发生横向地震作用和纵向地震作用时，斜置式桥梁抗震阻尼器均能够起到阻尼耗能作用，进而达到仅用一套斜置式桥梁抗震阻尼器同时控制纵、横向地震作用的效果。

技术领域

本发明涉及桥梁抗震技术领域，具体涉及一种斜置式桥梁抗震阻尼器及其参数优化方法。

背景技术

随着我国桥梁设计建造技术的发展和经济发展的需要，大跨度桥梁被大量修建；斜拉桥是大跨度桥梁的首选方案之一，为了延长桥梁结构的周期，降低塔柱在地震作用下的内力，全漂浮体系斜拉桥应用越来越广泛。但是，由于全漂浮体系斜拉桥的约束较少，斜拉桥的主梁在地震作用下的纵桥向和横桥向位移较大，因此需要采取相应的措施控制主梁在地震作用下的纵桥向和横桥向位移。

以下分别介绍4种现有的控制主梁在地震作用下的纵桥向和横桥向位移的装置及缺陷：

(1)授权公告号为“CN102628252B”的中国发明专利公开了一种用于桥梁抗震的速度锁定装置，该专利中的速度锁定器在正常荷载下不发挥作用，允许桥梁结构位移；速度锁定器在强震等突发荷载作用下临时锁定，避免桥梁结构产生大位移。但是，该专利只能适用于中小跨径的桥梁，若用在大跨度桥梁上，强震作用下无法发挥阻尼耗能的作用，速度锁定器在塔-梁连接处将产生巨大的作用力，不利于结构抗震。

(2)公告号为“CN204370296U”的中国实用新型公开了一种提高梁桥横向抗震性能的桥墩-盖梁构造，该专利在桥梁的盖梁内设置粘滞阻尼器，粘滞阻尼器一端连接桥墩，另一端固定在盖梁内部，进而有效提高桥梁的横向抗震性能。但是，该专利的粘滞阻尼器只能控制墩-梁之间的横桥向位移，无法控制墩-梁之间的纵桥向位移。

(3)目前，在大跨度桥梁抗震措施中，应用最广泛的为抗震粘滞阻尼器(例如希腊的Rion-Antirion桥)。横桥向设置带限位的粘滞阻尼器，桥梁日常运营阶段时，主梁横向被约束；发生地震时，限位装置破坏，粘滞阻尼器发生耗能减振作用。但是，该方法无法控制主梁的纵桥向位移，且横向阻尼约束体系需要适应主梁纵桥向的位移变化，进而使得结构比较复杂。

(4)苏通大桥的塔梁之间不设竖向支座，纵向设置带限位的粘滞阻尼器，横桥向设置有抗风支座。发生地震时，粘滞阻尼器会约束该大桥主梁的纵桥向位移；但是，塔柱的横向地震力会较大，而且横向抗风支座需要适应主梁纵向位移变化，进而使得横向抗风支座的构造设计具备一定难度。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种斜置式桥梁抗震阻尼器及其参数优化方法。本发明在桥梁发生横向地震作用和纵向地震作用时，斜置式桥梁抗震阻尼器均能够起到阻尼耗能作用，进而达到仅用一套斜置式桥梁抗震阻尼器同时控制纵、横向地震作用的效果。

为达到以上目的，本发明提供的斜置式桥梁抗震阻尼器的参数优化方法，包括以下步骤：

S1：建立桥梁动力有限元模型，根据桥梁动力有限元模型计算得到桥梁的横向地震动力响应结果和纵向地震动力响应结果，转到S2；

S2：根据横向地震动力响应结果，优化出1个斜置式桥梁抗震阻尼器的横向等效阻尼系数C_t；根据纵向地震动力响应结果，优化出1个斜置式桥梁抗震阻尼器的纵向等效阻尼系数C_l；根据横向地震动力响应结果或纵向地震动力响应结果，优化出1个斜置式桥梁抗震阻尼器的速度指数α，转到S3；