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·56·北方交通2OlO

粘滞阻尼器在连续粱桥抗震中的应用

柳占军，马立军，孙会
(1．吉林省高速公路集团有限公司，长春130033；2．吉林建筑工程学院，长春130012)

摘要：介绍了应用较广的粘滞阻尼器的抗震动力分析方法，利用目前桥梁工程设计中广泛采用的MIDAS
Civil有限元分析软件，分别建立了没有减震装置和采用粘滞阻尼器减震的连续梁桥有限元模型，通过时程分析，证
明采用粘滞阻尼器的抗震性能。

关键词：粘滞阻尼器；连续梁桥；时程分析
中图分类号：U442．55文献标识码：B文章编号：1673—6052(2010)06—0056一O3

1引言尼系数；为阻尼器变形速率；sign()为符号函数。
地震是公认的自然灾害，在我国四川省汶川县=1时为线性阻尼，仅<1时为非线性阻尼，此时
发生的八级地震，造成了巨大的人民生命和财产损速度较小时就可以产生较大的阻尼力。
失，加强建筑物的抗震能力，是面对地震减少生命财连续梁桥由于应用广泛，在历次地震中震害均
产损失的必要措施。桥梁作为公路工程里抗震设防有发生，因而对于其抗震性能的研究倍受重视。对
重点目标之一，为了确保既有桥梁和在建桥梁的安于提高连续梁桥抗震性的措旖，国内外学者也提出
全运营，必须采取抗震措施以及对其抗震能力作出了很多种，利用阻尼器提高结构抗震性就是其中的

正确的评价。在新建和既有桥梁结构中设置粘滞阻一种。
尼器装置不失为一种十分有效的方法之一。本文主3动力分析计算理论方法简介
要介绍了这一方法的实现过程，并以一连续梁桥实3．1模态分析方法
例进行有限元建模分析，从而验证这一方法的实用考虑阻尼的结构振动方程为：
性。M+c+Ky=O(2)
2构造式中：C一与结构速度反应成正比的粘滞阻尼，
粘滞阻尼器是结构被动控制中一种十分有效的粘滞阻尼器的阻尼类型属于这一种。
耗能减震装置，一般是由缸体、活塞和流体组成。活并且有C=aM+13K
塞在缸筒内可作往复运动，活塞上有适量小孔，筒内
，B称为Rayleigh阻尼常数：
盛满流体，利用活塞在粘滞性流体中运动，消耗地震
：3-
时输入结构的能量。(1)i一(oj∞i一‘|)j

F,／'---d考i、考为任意两阶振型的阻尼比。对于钢筋混
凝土结构，约为0．05，在结构动力分析中，阻尼比一
般取实测值，当无实测值时，一般情况下可取睾=
0．05，式(1)的通解为：
图1粘滞阻尼器构造示意图

液体粘滞阻尼器属速度相关型阻尼器，它产生y=efy。c0s(1)t+TYo+kyosin(I)，t1
、Ⅲ／
的阻尼力与速度有关，当阻尼器被快速拉伸或压缩
时，产生较大的作用力；而缓慢拉压时，所需的作用式中，∞=~／∞一k为考虑阻尼的结构自振频
力很小。阻尼器产生阻尼力的计算表达式如下：率。
f=sign()··c(1)3．2时程分析方法
式中，f为阻尼力；和C分别为阻尼指数和阻动态时程分析法从选定合适的地震动输入(地
第6期柳占军等：粘滞阻尼器在连续梁桥抗震中的应用·57·

震动加速度时程)出发，采用多节点多自由度的结的模拟，本文基于Maxwell数学模型，采用程序自带
构有限元动力计算模型建立地震振动方程，然后采的边界非线性单元中的粘弹性阻尼器单元来模拟。
用逐步积分法对方程进行求解，计算地震过程中每粘滞阻尼器主要在活动支座处布置，如图2所示。

一瞬时结构的位移、速度和加速度反应，从而可以分
析出结构在地震作用下弹性和非弹性阶段的内力变
化以及构件逐步开裂、损坏直至倒塌的全过程。这

一计算过程相当冗繁，须借助专用计算程序完成。图2粘滞阻尼器布置简图
动态时程分析法可以精确地考虑地基和结构的相互
作用、地震时程相位差及不同地震时程多分量多点
输入、结构的各种复杂非线性因素(包括几何、材
料、边界连接条件非线性)以及分块阻尼等问题，建

立结构动力计算图式和相应地震振动方程，使结构图3有限兀模型
的非线性地震反应分析更趋成熟与完善。4．3地震波的选择
动态时程分析法还可以使桥梁的抗震设计从单在工程结构的抗震设计中，通常以反应谱来描

一的强度保证转入强度、变形(延性)的双重保证，述地面运动，并用于结构最大地震反应的计算。在
同时使桥梁工程师更清楚结构地震动力破坏的机理结构地震反应时程分析中合适的地震动加速度时间
和正确提高桥梁抗震能力的途径。过程的选用至关重要。地震波具有强烈的随机性，
4计算实例观测结果表明，即便是同次地震在同一场地上得到
4．1工程概述的地震记录也不尽相同。而结构的弹塑性时程分析
本文的计算模型以某高速公路一高架连续梁桥表明，结构的地震反应随输入的地震波的不同而具
为例。其基本参数如下：有很大的差异，误差高达几倍甚至几十倍之多，故要
主桥跨径组合：50+80+50m。保证时程分析结果的合理性，必须合理