5.1 加设阻尼器前、后结构地震响应对比
在2#和4#墩顶和主梁间设置液体粘滞阻尼器,数量为4个,沿顺桥向安放。阻尼系数为C=3000 (kN/(m/s) α),速度指数α=1。
由上表可以看出,加设阻尼器后,3#固定墩的墩顶位移和墩底弯矩都有显著减小,减震率几乎达到50%;而安放了阻尼器的2#滑动墩,其墩顶位移和墩底弯矩都有一定程度增大,但仍远小于其屈服弯矩,处于安全状态,且其墩、梁相对位移减小了56.7%,由25.2mm减小到10.9mm;未安放阻尼器的1#滑动墩的墩顶位移和墩底弯矩没有变化,其地震响应仍然很小,但1#墩的墩、梁相对位移有明显减小,减振率达到37.0%;设置阻尼器后,3#墩顶固定支座的顺桥向受力也相应减少,由791.8kN减小到394.1kN,减小率为50.2%。以上结论说明,在地震动作用下,阻尼器起到了分散和重新分配结构受力的效果,使结构的响应更加平衡,从而保护其性能安全。此时,阻尼器出力为209kN。
5.2 加设阻尼器前、后结构屈服情况对比
加设阻尼器后,结构屈服的地震动峰值由190cm/s2增大到380cm/ cm/s2,两种情况下均是3#桥墩底部塑性铰区弯矩首先达到屈服值,表示3#桥墩开始进入塑性,而其它桥墩仍处于弹性状态。但与未设置阻尼器时不同的是,1#和2#桥墩的墩顶位移和墩底弯矩都有增大,放置了阻尼器的2#桥墩的墩、相对位移呈减小趋势,而未设置阻尼器的1#滑动墩的墩、梁相对位移略有增加,变化不明显。下表为加设阻尼器前、后结构达到弹性极限、开始进入塑性状态的临界点的地震响应情况的比较。
从上表中可以看出,1#和2#桥墩的墩底弯矩分别达到了1087 kN·m 和3383 kN·m,虽然较未设置阻尼器前结构的弹性极限状态下有很大程度的增加,但此时的弯矩值仍小于它们的屈服弯矩5059 kN·m 和5814 kN·m,表明两墩仍处于弹性状态。且通过加设阻尼器,更好的平衡了结构的地震响应,使结构的有效利用率大大增加。
设置阻尼器后,达到屈服状态时,固定墩墩顶的受力较未设置阻尼器时屈服状态下的受力有略微的减小,由之前的792kN变为788kN,这说明设置阻尼器,对原结构的性能不会产生影响。
6.结论
通过对桥梁模型在地震荷载作用下时程分析结果的总结与分析,可得到以下结论:
1、加设阻尼器后,结构屈服的地震动峰值由190cm/s2增大到380cm/ cm/s2,说明阻尼器对推迟结构进入延性起到了显著的效果;
2、加设阻尼器后,固定墩的墩顶位移和墩底弯矩都有显著的减小,其墩顶固定支座的顺桥向受力也相应减少,说明阻尼器有效的分散和消减了固定墩处的受力;
3、安放了阻尼器的滑动墩,墩顶位移和墩底弯矩都有一定程度增大,但仍远小于其屈服弯矩,处于安全状态,而其墩、梁相对位移却显著减小;没有安放阻尼器的滑动墩的墩顶位移和墩底弯矩没有变化,其地震响应仍然很小,但墩、梁相对位移有明显减小;以上结论说明,在地震动作用下,阻尼器起到了分散和重新分配结构受力的效果,使结构的响应更加平衡,从而保护其性能安全;
4、加设阻尼器后,屈服时滑动墩的墩顶位移和墩底弯矩都较未设置阻尼器时增大,但仍处于弹性状态;放置了阻尼器的滑动墩的墩、梁相对位移呈减小趋势,而未设置阻尼器的滑动墩的墩、梁相对位移略有增加,变化不明显;这说明通过加设阻尼器,更好的平衡了结构的地震响应,使结构的有效利用率大大增加;
5、放置了阻尼器的桥墩底部弯矩时程曲线较未放置阻尼器的桥墩清晰,这说明放置了阻尼器的桥墩的地震响应没有其它桥墩激烈,进而证明了阻尼器使其地震响应得到了很好的缓冲;
6、设置阻尼器后,达到屈服状态时,固定墩墩顶的受力较未设置阻尼器时屈服状态下的受力仅有微小变动,这说明设置阻尼器,对原结构的性能几乎不会产生影响;
7、本文建议:规范中对于使用减震装置后,结构应达到的减震率标准给予相应的规定,以便检验减震装置所发挥的效用,并指导减震装置的合理性使用。
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