從近年我國地震的共同特點來看，提高處于路網(wǎng)樞紐位置的大跨度橋梁抗震顯得尤其重要。實踐應用中，在橋梁體系中設置阻尼器來延長結構周期，減小主梁位移，提高橋梁結構的抗震能力較為普遍。其中，非線性黏滯阻尼器以其力學性能明確、實用性強等特點在所有減震裝置中占有重要地位，但是其在具有輔助墩，過渡墩的斜拉橋中，設置位置和數(shù)量還需進一步研究。

斜拉橋概況

實驗橋跨徑為（37+103+320+103+137）m的雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，半漂浮體系，在2個邊墩內設置輔助墩，邊墩和輔助墩采用鉆孔灌注樁基礎，樁基均按摩擦樁設計。索塔采用雙柱式變截面“H”形索塔，由上塔柱、中塔柱、下塔柱及橫梁組成，塔高為107.5m，橋跨、索塔布置如圖1所示。

圖1 橋梁結構構造圖

計算模型

根據(jù)橋梁結構的總體構造布置并考慮相鄰聯(lián)的影響，采用魚脊梁模式建立橋梁結構的三維有限元模型，將橋面系的剛度及質量都集中在中間節(jié)點上，通過三維梁單元模擬，節(jié)點和斜拉索之間采用剛臂連接。斜拉索考慮垂度效應采用空間桁架單元進行模擬。采用三維梁單元來模擬橋塔、輔助墩和過渡墩。采用黏滯耗能器單元模擬結構構件支座和黏滯阻尼器，如圖2所示。

圖2 動力分析模型

結構的動力特性及地震輸入

根據(jù)工程場地地震安全性評價報告內容，由未來50年超越概率為10%的場地地表水平峰值加速度值213（gal），按照《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》 (GB18306-2001)中有關地震動峰值加速度與烈度的對照表，得到場地地震基本烈度為Ⅷ度。

采用安評報告中提供的3組50年超越概率為10%的人工地震波來進行地震反應分析，并提取出地震波作用下橋梁關鍵部位的地震響應值。由這些響應值的大小來確定各阻尼器布置方案的減震效果。地震波豎向加速度取水平向加速度的2/3，從豎向和水平向兩個方向輸入。表1列出了橋梁的前十階自陣頻率及其相應振型特點。圖3給出了結構的振型圖（前四階振型圖）。

表1 結構的動力特性分析結果

圖3 結構的前四階振型

黏滯阻尼器設置位置的確定

該斜拉橋具有輔助墩和過渡墩，其阻尼器布置方案有下列3種：

方案一：僅在塔處布置阻尼器，每個塔處布置四個縱向阻尼器;

方案二：在塔處和輔助墩處布置縱向阻尼器，塔處布置四個，輔助墩處布置兩個;

方案三：在塔處和過渡墩處布置縱向阻尼器，塔處四個，過渡墩處兩個。

采用非線性時程分析法對這三種方案進行了地震響應分析，分別取C為2000，5000，8000和ξ為0.2，0.5，0.8共9種工況，進行時稱分析。

表2 控制截面的內力和位移

提取結構關鍵截面的位移、剪力以及彎矩。為了便于分析與比較，現(xiàn)列出C=2000，ξ=0.2時三種方案關鍵截面的地震響應值及其減震效果，如表2所示。

由表2可以得出，在塔處設置阻尼器主梁跨中縱向位移可以降低40%～50%，可以起到良好的減震效果，方案二和方案三的減震效果要比方案一更好，僅位移就可以再降低15%左右。然而，比較方案二和方案三，可以發(fā)現(xiàn)結構的位移及彎矩和剪力沒有多大差別，考慮到過渡墩處情況復雜，安裝阻尼器比較困難，因此采取第二種方案，在輔助墩以及橋塔處設置阻尼器。

結語

本文以某斜拉橋縱向設置黏滯阻尼器為例，設置三種不同的黏滯阻尼器布置方案，通過比較三種方案下關鍵截面處的地震響應值，以及考慮結構構造上的要求，最后選定方案二為最佳布置方案，即在塔處和輔助墩處布置縱向阻尼器，塔處布置四個，輔助墩處布置兩個。