徐 龍

（重慶市大足區(qū)勘測院，重慶 402360）

阻尼裝置在橋梁抗震中的應(yīng)用效果分析

徐 龍

（重慶市大足區(qū)勘測院，重慶 402360）

文章對阻尼防碰撞防落梁裝置的工作原理及其工程應(yīng)用進(jìn)行了介紹。當(dāng)不安裝和分別安裝于2種不同的位置（相鄰主梁之間和主梁底部與墩頂之間）時(shí)，對主梁與蓋梁的位移時(shí)程進(jìn)行分析，結(jié)果表明2種阻尼安裝位置都能很好地防止相鄰兩梁的碰撞，但是當(dāng)阻尼裝置安裝于相鄰兩梁之間時(shí)，不能起到很好的防落梁效果。

橋梁工程；地震碰撞；阻尼裝置；時(shí)程分析

目前，在橋梁抗震領(lǐng)域，減輕梁碰撞的措施主要有以下幾個(gè)方式：(1)為避免相鄰結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，設(shè)置最小梁縫寬度［1-4］；(2)將緩沖構(gòu)件安置于相鄰兩梁間，在碰撞接觸處安裝阻尼器、連接桿、橡膠緩沖墊、可壓碎裝置及沖擊傳遞裝置等緩減碰撞的設(shè)施［5］；(3)相鄰兩梁之間安裝減震耗能阻尼裝置。阻尼裝置工作原理為在地震作用下，相鄰兩主梁梁端或主梁與橋臺在地震力的作用下相互靠近或背離，這時(shí)阻尼裝置發(fā)生作用，產(chǎn)生阻尼力，在相互靠近時(shí)防止兩相鄰主梁或主梁與橋臺發(fā)生碰撞；在相互背離時(shí)防止主梁脫離蓋梁或橋臺造成落梁。當(dāng)強(qiáng)震發(fā)生時(shí)，阻尼裝置已經(jīng)超出了彈性階段，這時(shí)通過阻尼裝置自身的強(qiáng)度來防止落梁防止碰撞。

落梁發(fā)生時(shí)，墩底可能已經(jīng)處于了彈塑性階段，本文意在對比分析阻尼裝置在不同安裝位置下的減隔震效果。

1 阻尼防落梁防碰撞裝置的安裝

目前工程實(shí)際運(yùn)用中常用的有2種阻尼裝置安裝方式：安裝于相鄰主梁之間，安裝于主梁底部與橋墩墩頂之間，如圖1所示。

圖1 阻尼防落梁防碰撞裝置安裝示意圖

2 不同安裝方式效果對比分析

2.1 分析工況

為了分析阻尼防落梁防碰撞裝置的使用性能，對比其在不同的安裝位置對地震中橋梁的保護(hù)作用，分析工況如表1所示。

表1 工況說明

2.2 建立模型

（1）工程概況

某大橋?yàn)?2×40.5 m（路中線處）先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T形梁橋，橋型布置如圖2所示。全橋共8聯(lián)，全橋左、右幅各5道伸縮縫；支座均采用鉛鋅橡膠支座，下部采用Y形墩（下帶矩形承臺），樁基礎(chǔ)；橋臺根據(jù)地質(zhì)情況采用樁柱埋置式橋臺、樁基礎(chǔ)。

圖2 橋型布置圖（單位：mm）

（2）動力模型

采用大型有限元軟件Midas Civil建立橋梁動力模型，全橋采用梁單元模擬，鉛芯橡膠支座采用了支座單元模擬，在邊界條件中考慮了墩底的樁土非線性效應(yīng)。全橋共3 484個(gè)節(jié)點(diǎn)，3 554個(gè)單元，模型如圖3所示。

圖3 橋梁動力模型

（3）動力分析

本文動力分析采用時(shí)程分析法，地震波采用當(dāng)?shù)貙?shí)測地震波，并考慮三維激勵(lì)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，豎向激勵(lì)為水平激勵(lì)乘以0.65。

2.3 分析結(jié)果

通過以上分析得到了橋梁在地震作用下各工況的地震響應(yīng)，由于本文篇幅有限，現(xiàn)僅對6#橋墩、第2聯(lián)右梁端和第3聯(lián)左梁端進(jìn)行分析，對梁端與相鄰梁端的縱橋向位移、主梁梁端與蓋梁的橫橋向位移進(jìn)行對比，結(jié)果如圖4、圖5所示。

由圖4可以看出：不安裝阻尼裝置時(shí)，相鄰兩梁位移時(shí)程存在交叉即發(fā)生了碰撞；安裝了阻尼裝置后，相鄰兩梁在地震作用時(shí)，計(jì)算的梁端位移與相鄰梁端位移差很小，并在可控范圍內(nèi)，阻尼裝置很好地防止了相鄰兩梁的碰撞。

圖4 地震作用下相鄰兩梁端位移時(shí)程

由圖5以看出：當(dāng)阻尼裝置安裝于主梁底部與橋墩頂部之間（即工況3）時(shí)，在地震作用下，計(jì)算的梁端位移與蓋梁位移差很小，并在可控范圍內(nèi)，此時(shí)就不會發(fā)生落梁。反之在工況1、工況2下，主梁與蓋梁位移時(shí)程曲線相差很大，當(dāng)相對位移超過主梁的擱置長度時(shí)，就會發(fā)生落梁。另外可以看出，當(dāng)阻尼裝置安裝于相鄰兩梁之間時(shí)，不能起到很好的防落梁作用。

圖5 地震作用下梁端與蓋梁位移時(shí)程

由圖6可以看出：將阻尼裝置安裝于主梁底部與橋墩之間（工況3）時(shí)，6#墩底彎矩較其他2個(gè)工況大大增加。而將阻尼裝置安裝于兩梁之間（工況2）時(shí)，墩底彎矩較沒有安裝阻尼裝置（工況1）時(shí)增加很小。

圖6 地震作用下6#墩在3種工況下的內(nèi)力時(shí)程

3 結(jié)論

在地震力的作用下，將阻尼防落梁防碰撞裝置安裝在主梁底部與橋墩頂部時(shí)，能夠有效地防止梁端的碰撞以及落梁的發(fā)生且效果最佳。但此時(shí)增大了橋墩的地震力作用，需要增強(qiáng)橋墩的強(qiáng)度。而采用將阻尼裝置設(shè)置于相鄰兩主梁之間時(shí)，能夠有效地防止相鄰兩主梁發(fā)生梁端碰撞，且不會增加相應(yīng)橋墩的墩底內(nèi)力，但是防落梁能力較差。

［1］Hao H，Liu X Y. Estimation of required separations between adjacent structures under spatial ground motions［J］. Journal of Earthquake Engineering，1998，2（2）：197-215.

［2］Hao H，Zhang S R. Spatial ground motion effect on relative d is placement of adjacent building structures［J］. Earthquake Engineering and Structural Dynamics，1999，28（4）：333- 349.

［3］Kasai K，Jagiasi AR，Jeng V. In elastic Vibration Phase Theory for Seismic Pounding Mitigation［J］. Journal of Structural Engineering，ASCE，1996，122（10）：1136-1146.

［4］Penzien J. Evaluation of Building Separation Distance Required to Prevent Pounding during Strong Earthquakes［J］.Earthquake Engineering and Structural Dynamics，1997，26（8）：849-858.

［5］Jankowski R，Wilde K，F(xiàn)ujino Y. Reduction of pounding effects in elevated b ridges during earthquakes［J］. Earthquake Engineering and Structural Dynamics，2000，29（2）：195-212.

［6］JTG/T B02-01—2008公路橋梁抗震細(xì)則［S］.

［7］JTT 822—2011公路橋梁鉛鋅隔震橡膠支座［S］.

［8］JTG D60—2004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范［S］.

Application Effects Analysis of Damping Device in Bridge Seismic

Xu Long
（Dazu Survey Institute of Chongqing City, Chongqin 402360, China）

In this paper, the working principle of the damping device that could prevent beam falling and collision, as well as the application in engineering are introduced. The displacement time history of main girder and cover beam without damping device and with damping device installing in two different locations (between adjacent girders, installed and the bottom of the main girder and pier top) are analyzed. Results show that damping device with two installation positions can prevent the collision between two beams effectively, but when the damping device installes between two adjacent beams, it cannot prevent beam falling effectively. Key words: bridge engineering; seismic collision; time history analysis; damping device

TU441.3

A

1672-9889（2016）05-0033-03

2016-01-11）

徐龍（1987-），男，重慶人，碩士研究生，研究方向?yàn)闃蛄嚎拐稹?/p>