摘 要：渡槽結(jié)構(gòu)伸縮縫兩端在地震中可能發(fā)生碰撞現(xiàn)象，危害渡槽的安全運(yùn)營(yíng)，甚至導(dǎo)致落梁破壞，針對(duì)這一問(wèn)題，文章通過(guò)建立考慮碰撞效應(yīng)的渡槽動(dòng)力分析模型，研究了碰撞效應(yīng)對(duì)渡槽地震反應(yīng)的影響，并提出了對(duì)渡槽減震半主動(dòng)控制方法，研究結(jié)果表明，本項(xiàng)研究算法提供的半主動(dòng)控制力較好的追蹤了主動(dòng)最優(yōu)控制力，半主動(dòng)控制系統(tǒng)較好的減少了碰撞次數(shù)，減輕了碰撞效應(yīng)的危害，提高了渡槽的抗震安全性。

關(guān)鍵詞：渡槽；地震響應(yīng)；碰撞；半主動(dòng)控制

引言

在水利工程建設(shè)項(xiàng)目中，對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)的應(yīng)用較多，這種結(jié)構(gòu)的屬性和特點(diǎn)，決定了其適合在很多水利工程項(xiàng)目中應(yīng)用。不過(guò)這種渡槽結(jié)構(gòu)交叉建筑物，容易受到不穩(wěn)定的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，例如小級(jí)別地震、地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化等。以我國(guó)貴州黔中水利樞紐工程為例，線路中有多處高墩大跨渡槽，一旦在地震中發(fā)生破壞，全線輸水將要中斷，甚至危及周邊地區(qū)，因此渡槽結(jié)構(gòu)地震安全性問(wèn)題應(yīng)得到足夠的重視[1]。

在國(guó)內(nèi)外的強(qiáng)烈地震中，因伸縮縫間碰撞導(dǎo)致的破壞屢有發(fā)生，如在美國(guó)Northridge（1994）地震中的內(nèi)環(huán)5#和14#的公路連接部分，就是由于地震導(dǎo)致了多座橋梁同時(shí)出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的伸縮縫問(wèn)題，從而使得橋梁建筑遭到很大程度的破壞[2]。在日本地區(qū)，由于地震頻發(fā)，阪神在1995年的地震中，受到地震毀壞的西宮港大橋也是出現(xiàn)了較大的伸縮縫隙，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，橋梁連接構(gòu)造處的碰撞是橋梁結(jié)構(gòu)的局部損壞和落梁發(fā)生的主要原因[3]。

渡槽與橋梁在結(jié)構(gòu)形式上較為相似性，區(qū)別在于渡槽上部荷載更大，在地震作用下，發(fā)生端部碰撞的可能性也是存在的，因此，有必要對(duì)地震作用下的渡槽結(jié)構(gòu)碰撞效應(yīng)進(jìn)行研究。

本項(xiàng)研究在此背景下對(duì)縱向地震作用下的渡槽結(jié)構(gòu)的碰撞現(xiàn)象展開(kāi)研究，并利用磁流變阻尼器（MR）[4]對(duì)其進(jìn)行半主動(dòng)控制，結(jié)果表明，加入磁流變阻尼器對(duì)于渡槽的碰撞危害有明顯的減輕，對(duì)于結(jié)構(gòu)的整體地震響應(yīng)有較好的控制效果，對(duì)于渡槽結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。

1 渡槽結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析模型

1.1 渡槽動(dòng)力分析模型

在結(jié)構(gòu)劃分上，渡槽的槽身是一種薄壁梁結(jié)構(gòu)[5]，在本文研究過(guò)程中，按照其沿縱的剖析結(jié)構(gòu)，在如下圖中可以看出，其單元節(jié)點(diǎn)設(shè)在渡槽橫向拉桿、豎向加勁肋和支座上，如圖1所示。薄壁截面的扭轉(zhuǎn)中心為圖中s點(diǎn)，圖中c點(diǎn)為形心位置，并且將該位置設(shè)為坐標(biāo)的原點(diǎn)。

渡槽槽身的振動(dòng)位移形式包括：橫截面沿圖1中x軸方向的橫向彎曲位移u、沿圖1中y軸方向的豎向彎曲位移v、沿圖1中z軸的縱向位移w、繞圖1中扭轉(zhuǎn)中心c的扭轉(zhuǎn)角ψ。薄壁梁?jiǎn)卧O(shè)有2個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)含有七個(gè)位移，分別記為ui，ui'，vi，vi'，wi，φi，φi'，在單元內(nèi)部，任意節(jié)點(diǎn)的位移與第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移關(guān)系如下：

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述的研究論證，我們可以得出如下幾個(gè)方面的結(jié)論：第一，設(shè)計(jì)的磁流變阻尼器在渡槽結(jié)構(gòu)中，具有很好的抗震防震作用，能夠有效抑制伸縮縫，對(duì)于橋梁的保護(hù)作用非常有利；第二，在研究過(guò)程中測(cè)試的半主動(dòng)控制算法，能夠更好的追蹤最優(yōu)控制力，是一種比較優(yōu)秀的算法工具，在計(jì)算方面，也相對(duì)簡(jiǎn)單；第三，渡槽結(jié)構(gòu)的橋梁建筑物在遇到地震作用時(shí)，其產(chǎn)生的較大碰撞力如果不能得到有效控制，會(huì)給橋梁造成很大程度的毀壞。而通過(guò)磁流變阻尼器，運(yùn)用合理的控制措施，能夠抑制并減少碰撞發(fā)生的頻率，對(duì)于橋梁可以起到較好的保護(hù)作用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：張玉民（1973-），男，山東成武人，工學(xué)學(xué)士，主要從事交通土建、水工結(jié)構(gòu)施工及研究。