摘要

為發(fā)揮活動(dòng)墩的抗震潛能，提升連續(xù)梁橋縱向整體協(xié)同受力效果，基于功能分離與協(xié)同受力原理，提出一種質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置。以一典型三跨連續(xù)梁橋?yàn)槔?，通過以不同地震頻譜特性和地震強(qiáng)度的實(shí)際地震波作為激勵(lì)的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，分析各類地震作用下等墩高模型和不等墩高模型結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置的地震響應(yīng)的變化規(guī)律。從橋墩墩頂加速度響應(yīng)、位移響應(yīng)和墩底應(yīng)變響應(yīng)等結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，裝置對(duì)于增強(qiáng)活動(dòng)墩參與連續(xù)梁橋縱向整體協(xié)同受力的效果較為明顯，且隨著地震動(dòng)輸入強(qiáng)度的增加，裝置的協(xié)同作用越發(fā)凸顯。同時(shí)，裝置的作用效果與裝置本身的纏繞圈數(shù)、活動(dòng)墩的墩高等因素有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)結(jié)構(gòu)墩高的不同確定裝置的合理設(shè)計(jì)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)裝置的最佳應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞

連續(xù)梁橋; 協(xié)同受力; 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn); 質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置

引 言

地形適應(yīng)性良好的連續(xù)梁橋一直是中國公路橋梁中應(yīng)用最為廣泛的橋梁結(jié)構(gòu)形式之一。為適應(yīng)溫度變化引起的溫度應(yīng)力，連續(xù)梁橋通常僅在一聯(lián)中設(shè)置一個(gè)固定支座，從而使得按橋墩組合剛度進(jìn)行分配的上部結(jié)構(gòu)縱向地震慣性力主要集中于固定墩，造成連續(xù)梁橋單墩受力，這給連續(xù)梁橋的抗震設(shè)計(jì)帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

基于能力保護(hù)設(shè)計(jì)理念的橋梁延性抗震設(shè)計(jì)雖可以在固定墩適當(dāng)位置設(shè)置塑性鉸，通過塑性鉸的彈塑性變形提升橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能，但該方法不可避免地會(huì)在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生一定的不易震后修復(fù)的損傷［1］。各種減/隔震裝置的出現(xiàn)，給工程設(shè)計(jì)人員提供了另外一種可以用來提高連續(xù)梁橋抗震性能的設(shè)計(jì)方法。文獻(xiàn)［2?3］提出了疊層橡膠支座的系統(tǒng)理論與設(shè)計(jì)方法，并對(duì)支座進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)研究；Tyler等［4］、Hwang等［5］、Abe等［6］對(duì)鉛芯橡膠支座進(jìn)行試驗(yàn)，得到了鉛芯橡膠支座的等效線性模型和滯回耗能性能；彭天波等［7］、張永亮等［8］對(duì)雙曲面球形支座抗震性能進(jìn)行了研究；歐進(jìn)萍等［9］、閆維明等［10］、沈星等［11］研發(fā)了復(fù)合式金屬阻尼器并對(duì)其性能進(jìn)行了研究。上述研究成果對(duì)橋梁減/隔震研究及設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)，但無論采取何種減隔震裝置，要想達(dá)到理想的減震效果，都會(huì)出現(xiàn)較大的相對(duì)位移。王志強(qiáng)等［12］、張永亮等［13］針對(duì)Lock?up裝置在連續(xù)梁橋上的應(yīng)用進(jìn)行了研究，但采用Lock?up連接并不能有效地降低矮墩連續(xù)梁橋的地震響應(yīng)，同時(shí)由于成本及后期維護(hù)問題，實(shí)際工程中的應(yīng)用并不很多。

為改善連續(xù)梁橋縱向協(xié)同受力，提升連續(xù)梁橋縱向整體抗震性能，本文基于功能分離與協(xié)同受力的原理，提出一種在連續(xù)梁主梁與活動(dòng)墩之間設(shè)置質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索的連接裝置。在簡要介紹該裝置原理的基礎(chǔ)上，通過一座典型連續(xù)梁橋的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，分析橋梁結(jié)構(gòu)在不同頻譜特性和輸入強(qiáng)度地震動(dòng)激勵(lì)下的關(guān)鍵部位的地震響應(yīng)，驗(yàn)證該裝置在連續(xù)梁橋抗震設(shè)計(jì)中的協(xié)同受力和減震耗能的效果，為其在同類橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用提供參考。

1 質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置簡介

1.1 設(shè)計(jì)理念

減/隔震支座通過材料（高阻尼、纖維加勁等）優(yōu)化、構(gòu)造（鉛芯、摩擦擺等）提升等措施，利用阻尼或摩擦等耗能作用，減輕結(jié)構(gòu)的地震損傷。隨著減/隔震技術(shù)的發(fā)展，為了適應(yīng)不同條件下減/隔震支座的應(yīng)用需求，學(xué)者們對(duì)減/隔震支座賦予越來越多的功能屬性。文獻(xiàn)［14?20］基于力與位移相平衡的原理，在普通盆式支座的基礎(chǔ)上，結(jié)合柔性鋼絲繩，研發(fā)了拉索減震支座，通過合理設(shè)計(jì)拉索和抗剪螺栓的參數(shù)，使得該支座可以滿足靜力作用下的使用性能，且在強(qiáng)震作用下能夠有效減小連續(xù)梁橋固定墩的受力，并通過拉索限制墩梁之間的相對(duì)位移，防止落梁破壞的發(fā)生。通過振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)、理論分析及實(shí)橋應(yīng)用，驗(yàn)證了該支座的減震效果及限位效果。該支座對(duì)地震位移控制需求不大的中小跨徑或中低墩連續(xù)梁橋的減震及限位效果較好，對(duì)于大跨徑、高墩的連續(xù)梁橋，由于抗剪螺栓剪斷后有較大的位移需求，將導(dǎo)致拉索的限位能力成為該支座設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

與前述對(duì)減/隔震支座賦予更多功能屬性的“加法”理念相反，本文基于連續(xù)梁橋的常規(guī)設(shè)計(jì)“做減法”，即對(duì)于連續(xù)梁橋，從美觀的角度而言，橋墩高度在一定范圍內(nèi)時(shí)，固定墩與活動(dòng)墩通常采用相同的橋墩截面。為了充分發(fā)揮與固定墩截面相同的活動(dòng)墩的抗震潛能來提高連續(xù)梁橋的整體抗震性能，本文從協(xié)同連續(xù)梁橋固定墩與活動(dòng)墩受力的角度出發(fā)，提出一種既可滿足結(jié)構(gòu)在正常運(yùn)營狀態(tài)下溫度荷載所引起的緩慢變位需求，又可滿足地震作用下各橋墩協(xié)同受力的連接裝置。該裝置的提出實(shí)現(xiàn)了水平限位與支座的豎向支承功能的分離。

1.2 工作原理及構(gòu)造特點(diǎn)

俗話說“索捆三道緊”，意思是將繩索在粗糙的木樁上纏繞幾圈后，可以很省力地拉住物體。其原理就是通過繩索與木樁之間的摩擦力，形成一個(gè)自鎖系統(tǒng)，當(dāng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)可產(chǎn)生較大的摩擦力。歐拉提出了摩擦力與繞在木樁上的繩索圈數(shù)之間的關(guān)系：

fμ=F1（e2πμm?1）

（1）

F2=F1e2πμm

（2）

式中 fμfμ為纏繞索摩擦力；F1F1為纏繞索主動(dòng)端拉力；F2F2為纏繞索被動(dòng)端拉力；μμ為纏繞索與圓柱體間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)；mm為纏繞圈數(shù)。

本文基于纏繞索原理，提出質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置，該裝置構(gòu)造如圖1所示，其主要構(gòu)成部分包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸、附加質(zhì)量塊、纏繞索、摩擦軸、裝置墊板、支架板、牛腿以及組裝螺栓等。

常規(guī)荷載作用下，通過設(shè)置合理的纏繞索初始松弛量來滿足結(jié)構(gòu)在正常運(yùn)營狀態(tài)下溫度荷載所引起的緩慢變位的需求。在地震作用下，該裝置可以通過固定于轉(zhuǎn)動(dòng)軸兩端的附加質(zhì)量塊的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力作為纏繞索主動(dòng)端的拉力F1F1，并通過纏繞索與摩擦軸的摩擦來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的摩擦力fμfμ。當(dāng)主梁與活動(dòng)支座之間的地震慣性力小于附加質(zhì)量塊的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力所激起的纏繞索摩擦力時(shí)，裝置達(dá)到瞬間鎖定的連接狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)固定墩與活動(dòng)墩共同分擔(dān)縱向地震慣性力的目的。當(dāng)主梁與活動(dòng)支座之間的地震慣性力大于附加質(zhì)量塊的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力所激起的纏繞索摩擦力時(shí)，活動(dòng)墩將以纏繞索所提供的最大摩擦力與固定墩協(xié)同受載。同時(shí)還可以有效限制活動(dòng)墩與梁體之間的相對(duì)位移，從而起到保護(hù)活動(dòng)支座和伸縮縫的目的。

2 模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)

2.1 模型設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)在北京工業(yè)大學(xué)3 m×3 m地震模擬振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)上進(jìn)行?；谝蛔湫腿邕B續(xù)梁橋，考慮振動(dòng)臺(tái)尺寸及試驗(yàn)條件，按照長度相似常數(shù)為1/30，加速度相似常數(shù)為1，彈性模量相似常數(shù)為6.338設(shè)計(jì)出跨徑布置為995 mm+1640 mm+995 mm的三跨等墩高和不等墩高縮尺試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，如圖2所示。為驗(yàn)證質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置的減震效果，本次振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎娩摻Y(jié)構(gòu)。試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭髁翰捎门c原型主梁相似的箱型截面，由20b型槽鋼和鋼板焊接而成；橋墩截面嚴(yán)格按照抗彎剛度等效原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用矩形截面。

在固定支座設(shè)置4個(gè)不等邊角鋼與主梁底部耳板通過螺栓固定，以實(shí)現(xiàn)固定支座功能?；顒?dòng)墩支座采用支座與質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置一體化的設(shè)計(jì)方式，并采用聚四氟乙烯板模擬滑動(dòng)支座。

模型采用標(biāo)準(zhǔn)配重塊進(jìn)行配重，其中主梁配重塊均勻布設(shè)在主梁頂部。墩柱上的配重塊采用對(duì)拉螺桿緊緊錨固在墩身上，防止試驗(yàn)時(shí)滑落，最終配重表如表1所示。

2.2 地震動(dòng)輸入

為分析不同場(chǎng)地條件下，質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置的使用效果，本文分別選取El?Centro波（Ⅱ類場(chǎng)地）和天津波（Ⅳ類場(chǎng)地）作為試驗(yàn)地震動(dòng)輸入。根據(jù)試驗(yàn)相似關(guān)系，將2種地震波時(shí)長壓縮至原始時(shí)長的1/3。圖3和4給出了2種地震波經(jīng)過加速度峰值歸一化處理和地震波輸入時(shí)長調(diào)整后的加速度時(shí)程曲線和反應(yīng)譜曲線。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

為直觀表明質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置的使用效果，引入減震率概念，即：

λ=RC-RWRW

（3）

式中 RWRW表示無減震裝置時(shí)結(jié)構(gòu)最大地震響應(yīng)，主要指墩頂加速度、墩頂位移和墩底應(yīng)變響應(yīng)；RCRC表示采用減震裝置后結(jié)構(gòu)最大地震響應(yīng)，主要指墩頂加速度、墩頂位移和墩底應(yīng)變響應(yīng)。

3.1 等墩高模型

3.1.1 動(dòng)力特性分析

模型試驗(yàn)加載前后以0.1g的白噪聲掃頻，采集固定墩主梁加速度時(shí)程曲線，并對(duì)時(shí)程曲線進(jìn)行傅里葉變化后得到模型結(jié)構(gòu)的頻譜曲線，從而得到試驗(yàn)加載前后模型結(jié)構(gòu)的自振頻率。

表2給出了不同地震動(dòng)峰值加速度工況下兩種模型動(dòng)力特性的變化趨勢(shì)。采用質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置模型的自振頻率在加速度峰值為0.4g之后，隨著加載幅值的增加有一個(gè)增大的過程，表明隨著地震動(dòng)輸入強(qiáng)度的變化，采用質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置的橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性會(huì)發(fā)生變化，裝置的作用會(huì)逐步顯現(xiàn)出來，結(jié)構(gòu)總體協(xié)同受力的性能有所改善。

3.1.2 墩頂加速度響應(yīng)減震率

圖5給出了El?Centro波不同峰值加速度作用下，2號(hào)固定墩和3號(hào)活動(dòng)墩墩頂最大加速度響應(yīng)的減震率隨地震輸入強(qiáng)度的變化趨勢(shì)。對(duì)于活動(dòng)墩而言，地震輸入強(qiáng)度在0.6g以下時(shí)，采用質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置后，墩頂最大加速度響應(yīng)值較未采用裝置模型時(shí)減小10%～20%左右；地震輸入強(qiáng)度在0.8g和1.0g時(shí)，墩頂最大加速度響應(yīng)減震率增加10%左右。而對(duì)于2號(hào)固定墩而言，在不同地震輸入強(qiáng)度下，當(dāng)裝置被激活后，其墩頂最大加速度響應(yīng)減震率均有所增加，地震輸入強(qiáng)度為0.4g時(shí)，增加幅度達(dá)460%左右。從墩頂最大加速度響應(yīng)減震率來看，采用質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置的連續(xù)梁橋，活動(dòng)墩分擔(dān)了固定墩所承擔(dān)的部分主梁縱向地震慣性力。

3.1.3 墩頂位移響應(yīng)減震率

圖6給出了El?Centro波不同峰值加速度作用下，2號(hào)固定墩處主梁和3號(hào)活動(dòng)墩墩頂?shù)淖畲笪灰祈憫?yīng)的減震率隨地震輸入強(qiáng)度的變化趨勢(shì)。可以看出，2號(hào)固定墩處主梁的最大位移響應(yīng)減震率較未采用質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置時(shí)有所降低，最大位移響應(yīng)總體變化較為平緩，平均降幅在30%左右。對(duì)于3號(hào)活動(dòng)墩而言，采用裝置相對(duì)于未采用裝置的橋墩墩頂最大位移響應(yīng)減震率總體有所增加。在地震輸入強(qiáng)度為0.1g～0.4g時(shí)，活動(dòng)墩墩頂最大位移響應(yīng)減震率增幅較?。浑S著地震輸入強(qiáng)度的增加增幅越來越大，平均增加87%左右。位移響應(yīng)減震率的變化趨勢(shì)表明，當(dāng)裝置被激活后，活動(dòng)墩參與了結(jié)構(gòu)的縱向協(xié)同變形，并且隨著地震動(dòng)輸入強(qiáng)度的增加，裝置參與協(xié)同變形的效果更加明顯，連續(xù)梁橋的整體協(xié)同變形性能有所提升。

3.1.4 墩底應(yīng)變響應(yīng)減震率

圖7給出了El?Centro波不同峰值加速度作用下，2號(hào)固定墩和3號(hào)活動(dòng)墩墩底最大應(yīng)變響應(yīng)的減震率隨地震輸入強(qiáng)度的變化趨勢(shì)。對(duì)于2號(hào)固定墩墩底最大應(yīng)變響應(yīng)減震率來說，采用質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置相對(duì)于未采用裝置的最大應(yīng)變響應(yīng)減震率均有所降低，在峰值加速度為1.0g時(shí)的最大降幅為36%左右。對(duì)于3號(hào)活動(dòng)墩而言，當(dāng)?shù)卣疠斎霃?qiáng)度小于0.2g時(shí)，采用裝置模型的橋墩墩底最大應(yīng)變響應(yīng)減震率相對(duì)于未采用裝置略有降低，平均降低幅度為25%左右；在地震輸入強(qiáng)度為0.4g時(shí)，兩者基本接近，變化幅度在6%左右；當(dāng)?shù)卣疠斎霃?qiáng)度為0.6g～1.0g時(shí)，采用裝置相對(duì)于未采用裝置的橋墩墩底最大應(yīng)變響應(yīng)減震率大幅提升，平均提升幅度為60%左右。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著地震輸入強(qiáng)度的增加，活動(dòng)墩參與結(jié)構(gòu)縱向受力的程度逐漸增加，進(jìn)一步降低了固定支座墩的墩底地震響應(yīng)，各橋墩協(xié)同受力效果更明顯。

3.2 不等墩高模型

3.2.1 動(dòng)力特性分析

表3給出了加載前和加載加速度峰值分別為0.6g，0.8g和1.0g時(shí)的四個(gè)模型動(dòng)力特性的變化趨勢(shì)。試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用裝置后結(jié)構(gòu)整體剛度增加，一階自振頻率增幅為18%左右；隨著地震輸入強(qiáng)度的增加，裝置轉(zhuǎn)動(dòng)軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)自振頻率由初始的4.305 Hz降低到0.6g時(shí)的3.65 Hz，且對(duì)結(jié)構(gòu)的總體剛度貢獻(xiàn)降低，結(jié)構(gòu)的自振頻率隨地震輸入強(qiáng)度的變化不大。

3.2.2 墩頂加速度響應(yīng)減震率

圖8給出了不同峰值加速度的天津波作用下，模型結(jié)構(gòu)最大加速度響應(yīng)的減震率隨地震輸入強(qiáng)度的變化趨勢(shì)。從圖中可以看出，固定墩主梁最大加速度響應(yīng)減震率較無質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置時(shí)有所增加，影響規(guī)律為隨著加速度輸入強(qiáng)度的增加而趨于線性增加，且隨著纏繞索纏繞圈數(shù)的增加而增加，均大于未采用裝置時(shí)的地震響應(yīng)。活動(dòng)墩墩頂最大加速度響應(yīng)減震率較無裝置時(shí)有所降低，但對(duì)于墩高不同的活動(dòng)墩，纏繞索纏繞圈數(shù)對(duì)于各活動(dòng)墩墩頂最大加速度響應(yīng)減震率的影響規(guī)律不一致。具體而言，對(duì)于1號(hào)較低的活動(dòng)墩來說，纏繞索纏繞1圈的響應(yīng)減小幅值最大，平均降幅約36%；纏繞索纏繞2圈和3圈時(shí)的響應(yīng)較為接近，平均減小幅值均約為20%。對(duì)于3號(hào)較高的活動(dòng)墩來說，隨著纏繞索纏繞圈數(shù)的增加，墩頂最大加速度響應(yīng)減震率的減小幅度逐漸減小，纏繞索纏繞1圈的響應(yīng)減小幅值最大，平均降幅約50%；纏繞索纏繞2圈時(shí)的平均降幅約為40%；纏繞索纏繞3圈時(shí)的平均降幅約為5%。綜上所述，裝置對(duì)于活動(dòng)墩墩頂最大加速度響應(yīng)減震率的影響跟墩高存在一定的關(guān)系，不同纏繞索纏繞圈數(shù)對(duì)高低墩的影響規(guī)律也略有差異。

3.2.3 墩頂位移響應(yīng)減震率

圖9給出了天津波不同峰值加速度作用下，各活動(dòng)墩墩頂和固定墩主梁處的最大位移響應(yīng)的減震率隨地震動(dòng)輸入強(qiáng)度的變化趨勢(shì)。對(duì)于2號(hào)固定墩而言，當(dāng)采用質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置后，固定墩處主梁的最大位移響應(yīng)減震率相對(duì)未采用裝置時(shí)的有所減小，最大減小幅度約55%。隨著纏繞索纏繞圈數(shù)的變化，其墩頂最大位移的減幅效果略有不同。纏繞索纏繞2圈的位移減幅效果最優(yōu)，纏繞索纏繞3圈的減幅效果介于纏繞索纏繞1圈和2圈之間。對(duì)于不同墩高的活動(dòng)墩而言，3號(hào)高墩與1號(hào)低墩的墩頂最大位移響應(yīng)減震率的變化規(guī)律相類似，均隨著纏繞索纏繞圈數(shù)的增加而增加，只是位移相對(duì)增加幅度有所差異。

3.2.4 墩底應(yīng)變響應(yīng)減震率

圖10給出了天津波不同峰值加速度作用下，各墩墩底最大應(yīng)變響應(yīng)減震率隨地震動(dòng)輸入強(qiáng)度的變化趨勢(shì)?？梢钥闯?，對(duì)于活動(dòng)墩而言，無論高墩還是低墩，采用質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置相對(duì)于未采用裝置的墩底最大應(yīng)變響應(yīng)減震率均有所增加。纏繞索纏繞圈數(shù)為1圈時(shí)，隨著地震動(dòng)輸入強(qiáng)度的增加，1號(hào)活動(dòng)墩墩底最大應(yīng)變響應(yīng)減震率是未采用裝置時(shí)的140%左右（均值），3號(hào)活動(dòng)墩墩底最大應(yīng)變響應(yīng)減震率是未采用裝置時(shí)的75%左右（均值），表明裝置的協(xié)同受力與減震效果對(duì)于活動(dòng)墩墩底最大應(yīng)變的響應(yīng)跟墩高存在一定的關(guān)系。不同墩高的活動(dòng)墩墩底最大應(yīng)變響應(yīng)減震率均隨著纏繞索纏繞圈數(shù)的增加而增加。對(duì)于2號(hào)固定墩而言，采用裝置后，固定墩墩底的最大應(yīng)變響應(yīng)減震率相對(duì)未采用裝置時(shí)的有所減小，應(yīng)變響應(yīng)減震率基本上為未采用裝置的40%左右；且同樣纏繞圈數(shù)情況下，隨著地震輸入強(qiáng)度的增加，應(yīng)變響應(yīng)減震率的減小比值也隨之增加。與結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)相類似，隨著纏繞索纏繞圈數(shù)的變化，固定墩墩底最大應(yīng)變響應(yīng)的減幅效果略有不同。纏繞索纏繞2圈的墩底應(yīng)變減小效果最優(yōu)，纏繞索纏繞3圈的減幅效果介于纏繞索纏繞1圈和2圈之間。

4 結(jié) 語

本文以改善連續(xù)梁橋單一固定墩受力為目的，基于功能分離與協(xié)同受力的原理，提出一種既可滿足結(jié)構(gòu)在正常運(yùn)營狀態(tài)下溫度荷載所引起的緩慢變位需求，又可滿足地震作用下各橋墩協(xié)同受力的質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞索裝置。該裝置通過固定于轉(zhuǎn)動(dòng)軸兩端的附加質(zhì)量塊的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力作為纏繞索主動(dòng)端的拉力，從而向結(jié)構(gòu)提供穩(wěn)定的摩擦力，由此達(dá)到鎖定及摩擦耗能的作用。通過一典型連續(xù)梁橋的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，探究了裝置對(duì)于等墩高連續(xù)梁橋和不等墩高連續(xù)梁橋在不同頻譜特性和輸入強(qiáng)度地震動(dòng)激勵(lì)下的減震效果，得到以下結(jié)論：

（1）當(dāng)裝置被激活后，活動(dòng)墩墩頂最大加速度響應(yīng)減震率均較未采用裝置時(shí)有所降低，但響應(yīng)的降低幅度跟墩高存在一定的關(guān)系。且不同纏繞索纏繞圈數(shù)對(duì)高、低墩的影響規(guī)律也略有差異。固定墩墩頂最大加速度響應(yīng)減震率較未采用裝置時(shí)有所增加，且纏繞索纏繞圈數(shù)對(duì)于各墩墩頂加速度響應(yīng)的影響規(guī)律也不一致。裝置對(duì)于活動(dòng)墩參與協(xié)同受力的效果較為明顯，達(dá)到了裝置設(shè)計(jì)的目的。

（2）對(duì)于等墩高連續(xù)梁橋而言，在輸入地震動(dòng)強(qiáng)度為0.1g～0.4g時(shí)，采用與未采用裝置兩者之間的最大位移相差較??；而在峰值加速度為0.6g～1.0g時(shí)，兩者之間位移差值隨地震輸入強(qiáng)度的變化急速增加。這表明當(dāng)裝置被激活后，活動(dòng)墩參與了結(jié)構(gòu)的縱向協(xié)同變形，且隨著地震動(dòng)輸入強(qiáng)度的增加，協(xié)同變形的效果更加明顯，連續(xù)梁橋的整體協(xié)同變形性能有所提升。對(duì)于不等墩高連續(xù)梁模型，當(dāng)裝置被激活后，活動(dòng)墩墩頂最大位移響應(yīng)減震率均有所增加，并且隨著纏繞索纏繞圈數(shù)的增加而增加；高墩與低墩的增加幅值有所不同；固定墩處主梁的位移響應(yīng)減震率相對(duì)未采用裝置時(shí)的有所減小，最大減小幅度在55%左右；且隨著纏繞索纏繞圈數(shù)的變化規(guī)律與活動(dòng)墩略有差異，纏繞索纏繞2圈的位移減小效果要優(yōu)于纏繞1圈和3圈的效果。

（3）各橋墩墩底最大應(yīng)變響應(yīng)減震率隨地震輸入強(qiáng)度基本呈線性變化的趨勢(shì)，活動(dòng)墩墩底最大應(yīng)變響應(yīng)減震率在未采用裝置時(shí)變化趨勢(shì)較為平緩，當(dāng)采用裝置后，響應(yīng)減震率隨地震輸入強(qiáng)度的變化趨勢(shì)較為陡峭。固定墩墩底的應(yīng)變響應(yīng)減震率相對(duì)未采用裝置時(shí)均有所減小。表明，當(dāng)裝置被激活后，隨著地震動(dòng)輸入強(qiáng)度的增加，活動(dòng)墩參與協(xié)同受力的效果更明顯，進(jìn)一步降低了固定支座墩的墩底地震響應(yīng)。對(duì)于活動(dòng)墩墩底最大應(yīng)變的響應(yīng)跟墩高存在一定的關(guān)系，不同墩高的活動(dòng)墩墩底應(yīng)變響應(yīng)均隨著纏繞索纏繞圈數(shù)的增加而增加。

（4）對(duì)于試驗(yàn)所研究的兩種等墩高和不等墩高連續(xù)梁模型結(jié)構(gòu)而言，當(dāng)裝置被激活后，結(jié)構(gòu)的總體響應(yīng)規(guī)律是相似的。這表明，裝置對(duì)于不同類型的連續(xù)梁橋均能夠較好地協(xié)調(diào)活動(dòng)墩與固定墩之間的受力，提升結(jié)構(gòu)的總體受力性能。但需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同墩高來確定所需裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)，以確定裝置的最佳應(yīng)用范圍。

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