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大跨度斜拉桥粘滞阻尼器减震体系研究综述发布时间：2022-05-20T08:39:55.683Z 来源：《建筑实践》2022年41卷第2月第3期作者：卢云松[导读] 如今大跨度斜拉桥的理论研究和工程实践飞速发展，斜拉桥的抗震性能也得到了越来越多的研究和关注。
卢云松重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074）摘要：如今大跨度斜拉桥的理论研究和工程实践飞速发展，斜拉桥的抗震性能也得到了越来越多的研究和关注。
本文系统回顾了近20年来国内在采用液体粘滞阻尼器进行斜拉桥抗震体系研究的进展与代表性研究成果，总结了液体粘滞阻尼器的减震作用和局限性，并探讨了阻尼器在斜拉桥减震领域的发展趋势。
研究结果表明：设置液体粘滞阻尼器的约束方式，可以有效地控制地震作用下桥梁结构的纵向和横向位移反应和内力反应，对大跨度斜拉桥的减震具有显著作用。
关键词：斜拉桥液体粘滞阻尼器减震体系一、斜拉桥阻尼器减震体系研究现状现有研究结果表明：半漂浮体系受温度、收缩和徐变的影响较小[1]。
大跨度斜拉桥在倒塌过程中，桥塔均不会产生塑性铰，且卓越周期较长的地震动作用更容易引起斜拉桥结构的倒塌；在塔梁连接处设置粘滞阻尼器和增设辅助墩均可以增强斜拉桥结构的抗震倒塌能力，其中设置粘滞阻尼器的方法效果更为显著[2]。
近年来，运用这种方式进行桥梁的抗震设计正在成为一个研究和应用的热点，并在许多实际工程得到了应用。
（一）液体粘滞阻尼器的工作原理液体粘滞阻尼器设计一般采用双出杆油缸式结构，由油缸、活塞杆、活塞、阻尼孔、粘滞流体阻尼材料等部分组成。
活塞在缸筒内作往复运动，活塞上有相当数量的小孔成为阻尼孔，缸筒内填满了粘滞流体阻尼材料。
由活塞的往复运动带动钢筒内部硅油的流动，分子产生的相对运动不可恢复，分子之间产生内摩擦力，进而转换成热能；另外内部流体与固态缸体表面的摩擦力转换成热能，通过这种方式将地震能转化为分子热能，从而产生阻尼效果，以达到耗能的目的。
（二）粘滞阻尼器作用机理粘滞阻尼器产生的阻尼力与速度的关系表达式为：式中：为阻尼力；为阻尼系数；为结构相对运动速度；为速度指数。
弹塑性索和黏滞阻尼器系统用于斜拉桥横向减震分析游瀚;管仲国【摘要】The feasibility of utilizing the elastoplastic cable pair and viscous damper in the seismic isolation of long span cable-stayed bridges was evaluated.A nonlinear constitutive model for the elastoplastic cable pair was developed based on the Caltrans standard.Through linearly increasing the excitation intensity, the responses of the Yongning Yellow River Bridge were analyzed, where the elastic cable pair and viscous damper were successfully applied in lateral seismic control, and the cable pairs were forced to enter into an inelastic phase.The results show that the deformation capacity of cable pairs can be greatly enhanced if certain plastic behavior is allowed and consequently the ability of the structure against strong earthquakes can be significantly improved.In comparison with the conventional system with fixed transverse girder-tower connections, the utilization of elastoplastic cable pair and viscous damper can substantially reduce the base bending moment response on pylon and the acceleration response of girder.When compared with the hypothetic case with ideal elastic cable pair, though the residual displacement of the girder is relatively larger, the maximum transmitted force of the cables and the acceleration of the girder can be well controlled, while the relative displacements at the tower and piers and the base bending moment on tower columns maintain almost unchanged.%旨在研究弹塑性索对与黏滞阻尼器组合减震系统用于大跨度斜拉桥横向抗震设计作用.依据Caltrans规范构建了弹塑性索对的非线性本构关系,基于永宁黄河大桥弹性索对与黏滞阻尼器组合减震系统设计,通过调增地震波幅值,使弹性索进入塑性状态并分析结构响应.研究结果表明:容许拉索进入塑性可以显著增加其变形能力,进而提高整个结构应对强震作用的能力;与塔梁固定的常规体系相比,引入弹塑性索与黏滞阻尼器组合体系可以大幅降低主塔塔底弯矩及主梁加速度响应;与理想弹性索对工况相比,采用弹塑性索对虽然会导致较大的主梁残余位移,但对于控制最大索力和改善主梁加速度响应效果明显,同时塔梁、墩梁最大相对位移和塔底弯矩基本不变.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2017(036)014【总页数】6页(P183-188)【关键词】斜拉桥;横向减震;弹塑性索;黏滞阻尼器【作者】游瀚;管仲国【作者单位】同济大学土木工程学院,上海 200092;同济大学土木工程学院,上海200092【正文语种】中文【中图分类】U441+.3斜拉桥是大跨度桥梁常用桥型，具有良好的美观、力学和经济性能，应用日渐广泛。
粘滞阻尼器在连续梁桥抗震设计中的应用许文俊;王会利;苗峰【摘要】为研究粘滞阻尼器在大跨连续梁桥中的抗震性能,结合工程实例建立Midas有限元分析模型,采用非线性动力时程分析方法,比较多种粘滞阻尼器的布置方案,并对粘滞阻尼器进行参数敏感性分析.结果表明,增设粘滞阻尼器能显著改善固定墩在地震力作用下的受力性能,使各墩间的受力更趋均衡,粘滞阻尼器参数C,ξ的变化对结构抗震性能影响较为明显,并针对本工程给出了较为合理的布置方案和阻尼器参数.【期刊名称】《山东交通学院学报》【年(卷),期】2011(019)003【总页数】5页(P48-52)【关键词】粘滞阻尼器;大跨连续梁;非线性动力时程分析;桥梁抗震;参数分析【作者】许文俊;王会利;苗峰【作者单位】大连理工大学建设工程学部,辽宁大连 116024;大连理工大学建设工程学部,辽宁大连 116024;大连大学建筑工程学院,辽宁大连 116622【正文语种】中文【中图分类】U442.55连续梁桥具有受力形式合理、构造简单、施工方便且结构刚度大、变形小等优点［1]，近年来，跨度为50～120 m的预应力混凝土连续梁桥越来越受到工程设计人员的青睐，在城市桥梁和跨江、跨海大桥中广泛应用。
通过引入减震、隔震装置来提高此类桥梁结构的抗震性能成为研究和应用的热点之一，引入阻尼器来改善桥梁结构的抗震性能是其中一个方面［2－4]。
粘弹性阻尼器是一种有效的耗能装置，线性粘滞阻尼器在相当宽的频带内具有使结构保持粘滞线性反应、对温度不敏感、产生的阻尼力与位移不同步等优点。
桥梁工程中采用粘弹性阻尼器控制桥梁结构中斜拉索、吊杆等的振动。
随着桥梁跨度的增大，特别是连续梁桥一联跨度的增大，传统的只在一个墩顶设固定支座的方法，固定墩的抗震设计是一个难题。
在活动墩墩顶设置阻尼器，一方面可以减小桥梁结构的地震反应，另一方面可以使活动墩分担一部分地震作用，这是解决大跨长联连续梁桥抗震问题的有效措施［5]。
第8卷 第4期2009年 8月 广州大学学报(自然科学版)Journal of Guangzh ou University(Na tural Science Edition)Vol .8 No .4A ug . 2009 收稿日期6; 修回日期 基金项目广东省科技计划项目(5B 3);广州市科技计划项目(62) 作者简介刘爱荣(),女,教授,工学博士2L I U 22R @63文章编号:167124229(2009)0420075203基于新型S MA 2粘滞阻尼器的斜拉桥振动控制研究刘爱荣,禹奇才,姚 远(广州大学土木工程学院,广东广州 510006)摘 要:基于NiTi 形状记忆合金(S MA )丝和成品粘滞阻尼器设计研制了一种新型S MA 2粘滞阻尼器,并将其应用于一大跨度斜拉桥的振动控制;建立了S MA 粘滞阻尼器—大跨度斜拉桥的动力有限元计算模型,计算结果表明:和普通粘滞阻尼器相比,文章所设计的S MA 2粘滞阻尼器的耗能减振效果更为明显,能有效地降低大跨度斜拉桥桥塔和主梁在简谐振动和地震作用下的位移幅值.关键词:S MA 2粘滞阻尼器;大跨度斜拉桥;振动控制中图分类号:U 448.25;T U 311.3 文献标识码:A 随着现代交通事业的不断发展,大跨度桥梁的建设日新月异,与此同时其振动问题日渐突出,每年由于桥梁振(震)害造成的经济损失不计其数,如1999年台湾集集地震,震级716级,地震中大跨度斜拉桥集鹿大桥的一根斜拉索突然折断、桥塔开裂、混凝土剥落、支座损坏[1].大跨度桥梁结构的振动问题主要分为地震、风振和车-桥耦合振动,如何才能最大限度地降低或避免振(震)害的发生,目前最合理、有效的方法就是采用振动控制技术[2].利用智能材料对大跨度桥梁进行振动控制是当前研究的热点问题.形状记忆合金(S MA )作为一种新型的智能材料,最明显的特征就是形状记忆效应和伪弹性效应,其阻尼和刚度都会随着材料的变形和外界温度的影响而改变,且具有驱动力大、阻尼高、低频耗能强等特点.大跨度桥梁结构柔,振动周期长、能量高,从S MA 的特性来看,S MA 非常适合于桥梁结构的振动控制.利用S MA 制作的阻尼器具有抗疲劳性好、耐腐蚀强、可恢复变形大及性能稳定等优点,运用到大跨度桥梁的振动控制上,可以提高桥梁的阻尼性能,抑制桥梁的大幅振动,从而增加了大跨度桥梁结构的振动可靠性[3-4].1 S MA 2粘滞阻尼器的设计本文设计的S MA 2粘滞阻尼器如图1所示.利用S MA 丝的超弹性滞回耗能的特点,在普通油压粘滞阻尼器的外壳上设置若干组S MA 丝,每组2根S MA 耗能丝一端锚固在固定板上,另一端锚固在固定螺丝上.通过调节固定螺丝,可张拉形状记忆合金丝,使S MA 产生预应变.当粘滞阻尼器活动端产生相对位移时,粘滞阻尼器发挥其阻尼耗能作用.在此期间,连接杆带动滑块产生位移,迫使合金丝左右运动,使得每组合金丝的一侧被拉伸,一侧收缩,在左右两侧的合金丝共同作用的过程中,S MA 丝超弹性高阻尼的特点得到了充分利用,从而达到与粘滞阻尼器共同耗能的作用[5-6].图1 S MA 2粘滞阻尼器照片Fig .1 The phot o of a S MA 2fl uid vis cous da mpe r 普通油压粘滞阻尼器是通过迫使阻尼筒中的硅油通过活塞上的小孔来产生阻尼力,阻尼力与加载速度有关,通常在低频情况,由于加载速度较:2009-02-2:2009-04-01:2001020102200J1C0471:1972-.E mail:A 广州大学学报(自然科学版)第8卷 小,导致阻尼力较小,耗能能力较弱,S MA 丝材在低频下具有较强的能量耗散能力,正好可以弥补普通粘滞阻尼器的不足.2 安装S MA 2粘滞阻尼器的大跨度斜拉桥动力分析模型 为了验证本文所设计的S MA 2粘滞阻尼器的减震效果,采用ANSYS 软件建立了某大跨斜拉桥的有限元动力分析模型,如图2.该桥主跨为360m ,边跨为168m ,桥宽28m,塔高162m ,全桥共设斜拉索116对,加劲梁采用空间鱼刺梁结构模拟.梁、塔单元采用ANSY S 软件中的弹性梁单元(B ea m 4)模拟;斜拉索采用三维杆件单元(Link 10)模拟;S MA 粘滞阻尼器采用弹簧—阻尼单元(Com bin 14)模拟.图2 斜拉桥有限元模型图F ig .2 The finite e le m ent model of cable stayed bridge3 S MA 2粘滞阻尼器对大跨度斜拉桥振动响应的影响3.1 简谐波作用下桥梁响应分析图3(a )和(b )分别给出了在模拟车辆荷载的简谐激励下,大跨度斜拉桥在安装S MA 2粘滞阻尼器和普通粘滞阻尼器两种情况下,主梁梁端和塔顶的纵桥向位移时程响应曲线.图3 简谐振动作用下桥梁顺桥向位移时程曲线Fig .3 The ti me history of dis p l acement in l ongitudina l direc ti on of t he bridge under si mple ha r monic vibrati on 在简谐波顺桥向激励下,该斜拉桥装有普通粘滞阻尼器时,梁端位移峰值分别为-518mm 、2314mm ,塔顶位移峰值分别为-1413mm 、2316mm ;而采用S MA 2粘滞阻尼器时,梁端位移峰值分别为-417mm 、1513mm ,位移幅值降低分别为1219%、3416%;同样,当装有S MA 2粘滞阻尼器时,塔顶位移峰值分别为-714mm 、1418mm ,与普通粘滞阻尼器减振相比,降低幅值分别为4813%、3713%.由此可见,与普通粘滞阻尼器减振比较,S MA 2粘滞阻尼器能有效地降低斜拉桥桥塔、梁体的位移反应,尤其在低频简谐荷载作用下,梁端顺桥向的减振效果更为明显,可以克服普通粘滞阻尼器刚度对低频荷载不敏感而无法有效降低桥梁梁体、桥塔过大位移的缺陷.3.2 E l 2Centr o 波作用下桥梁响应分析图()和()分别给出了在2波激励下,该桥在安装S M 2粘滞阻尼器和普通粘滞阻尼器两种情况下,主梁梁端、塔顶的纵桥向位移时程响应曲线. 从图4可知,在El 2Centr o 波顺桥向激励下,采用普通粘滞阻尼器减震时,梁端位移峰值分别为-717mm 、3314mm ,而塔顶位移峰值分别为1918mm 、-2215mm;采用S MA 2粘滞阻尼器减震时,梁端位移峰值分别为-619mm 、2711mm ,与之相比,位移降低幅值分别为1014%、1819%,塔顶位移峰值分别为1812mm 、-1613mm ,与普通粘滞阻尼器减震相比,降低幅值分别为811%、2716%.由此可见,在地震波作用下,与普通粘滞阻尼器比较,S MA 2粘滞阻尼器能更有效地降低桥梁梁体、桥塔的位移反应.4 结 论()本文所研制的S M 2粘滞阻尼器适合于长周期大跨度斜拉桥的振动控制,具有良好的减震应用前景674a b El Centr o A 1A . 第4期刘爱荣等:基于新型S MA 粘滞阻尼器的斜拉桥振动控制研究 图4 El 2Centro 波作用下桥梁顺桥向位移、加速度时程曲线Fig .4 The ti me hist o ry of dis p lacement in l ongitudina l direc tion of t he bridge unde r El 2Centr o wave (2)与普通粘滞阻尼器相比,本文研制的S MA 2粘滞阻尼器减振耗能效果更为明显,可不同程度地降低大跨斜拉桥在简谐波和地震波作用下主梁和桥塔的位移响应.参考文献:[1] YE N W H .Le ss ons learned about bri dges fro m earthquake in Ta i w an[J ].J Public Roads,2002,(1):20223.[2] 陈海泉,刘建涛,李忠献.应用形状记忆合金的桥梁结构振动控制研究及发展[J ].世界地震工程,2002,18(2):85293.CHE N Ha i 2quan,L I U Jian 2tao,L I Z hong 2xi an .R esearch and development of bridge vibration control by shape m e mory a ll oy [J ].World Earthquake Eng,2002,18(2):85293.[3] 刘爱荣.形状记忆合金本构模型及其有限元分析[D ].成都:西南交通大学,2001.L I U Ai 2rong .Constit utiv e models of shape memory all oys and t heir app lica ti ons in finite element analysis [D ].Cheng du:South west J iaot ong Univ,2001.[4] 刘爱荣,禹奇才,袁向荣,等.基于S MA 阻尼器的长拉索系统振动控制研究[J ].中山大学学报,2009,48(1):982102.L I U Ai 2rong,Y U Qi 2ca i,Y UAN Xiang 2rong,et al .Study on vibra tion control of l ong cable with S MA dampe r[J ].A cta Scientiaru m Na turaliu m Unive rsita tis Suny a tseni,2009,48(1):982102.[5] 姚远.基于形状记忆合金的阻尼器在大跨度桥梁结构纵向振(震)动控制中的研究[D ].广州:广州大学,2008.Y AO Yuan .The study on a dampe r based on shape memory a ll oy in the l ongitudinal vibra tion of the long s pan b ridg e struc 2t u re[D ].Guangzhou:Guangzhou Univ,2008.[6] 禹奇才,刘爱荣,姚远.新型S MA 2粘滞阻尼器的试验研究[J ].中山大学学报,2008,47(6):1202123.Y U Q i 2cai,L I U Ai 2rong,Y AO Yuan .Ex pe ri m enta l study on a new ty pe viscous S MA 2damper[J ].Ac ta Scientiaru m Natura 2liu m Uni ve rsita tis Sunyats eni,2008,47(6):1202123.Study on vi bra t i on con tr ol of ca ble stayed br i dgewith new type S M A 2v iscous dam perL IU A i 2ro ng,Y U Q i 2ca i ,Y AO Yuan(School of Civil Engineering,Guangzhou Universit y,Guangzhou 510006,C hina)Abstrac t:B ased on N iTi shape m e mory all oy threads and or dinary fluid viscous da mper,a kind of ne w 2type S MA 2visc ous damper ha s been de signed and devel oped,which ha s been used t o contr ol the vibr a tion of long 2span cable stayed bridge .The dyna m ic finite ele m ent model of l ong span stayed bridge with S MA 2visc ous da mp 2e r is established,and the calculati on results show that the effec t of energy dissi pati on and vibrati on r eduction of S MA 2visc ous damper ismore distinct than the ordinary viscous damper .The S MA 2viscous da mper designed in this paper can reduce the dis p lace m ent of the to wer and ma in gir de r of l ong 2span cable stayed bridge efficiently under si mp le har monic and earthquake effect .K y S M 2;22y ;【责任编辑刘少华】77e wor ds:A viscous da mper long span cable sta ed bridge vibr a tion contr ol:。
多塔斜拉桥风致抖振响应的粘滞阻尼器控制研究
多塔斜拉桥是一种复杂的桥梁，由于它的复杂构造，响应于外部环境的变化是非常敏感的，所以这种种桥梁往往会受到外界机械和气象因素的影响，导致抖振和振动，从而影响桥梁的安全性和稳定性。
因此，如何控制多塔斜拉桥的抖振是桥梁设计抗震领域的一个重要问题。
为了解决多塔斜拉桥的抖振问题，人们提出了许多消除抖振的措施，粘滞阻尼器控制是其中最主要的一种控制方法。
它利用底座的粘滞阻尼器对上部的斜拉索进行阻尼，减少抖振的影响。
同时，要根据实际情况合理选择粘滞阻尼器的质量、形状、尺寸和角度的等参数，尽可能使该参数具有较高的抑制能力、可靠性和实用性。
粘滞阻尼器控制方法不仅能够在有限步长内有效降低多塔斜拉桥的抖振响应，其还可以保证桥梁的稳定性和安全性。
在允许的负荷、温度和湿度条件下，桥梁的抗震能力、可靠性和耐久性可进一步提高。
另外，粘滞阻尼器控制也具有节约能源、保护环境和提升桥梁形象等优点。
以上就是多塔斜拉桥风致抖振响应的粘滞阻尼器控制研究的简介。
粘滞阻尼器控制旨在有效抑制多塔斜拉桥的抖振，从而确保桥梁的稳定性和安全性。
未来国家应充分利用这一技术来改善桥梁的安全性和可靠性，并通过新型材料创造具有更高力学性能的新型多塔斜拉桥。
施工便道最大纵坡【粘滞阻尼器在单向纵坡斜拉桥施工中的应用】施工便道最大纵坡【粘滞阻尼器在单向纵坡斜拉桥施工中的应用】摘要：福建省南平市闽江大桥是单向纵坡为1.15%的双塔双索面斜拉桥。
为了克服解除临时固结的水平力和运营阶段动载造成的水平推力，提高桥梁结构的抗震能力，在主梁与下横梁之间安装了粘滞阻尼器。
结合工程实例，介绍粘滞阻尼器在单向纵坡斜拉桥施工中的应用。
关键词：粘滞阻尼器；单向纵坡；斜拉桥：TU74 ：A1 工程概况福建省南平市闽江大桥工程主桥为主跨272米的双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，全长607m，跨径组合为45m＋160m＋272m＋130m 半漂浮双索面双塔斜拉桥-连续梁协作体系。
大桥工业路侧地势较高，朱熹路侧地势较低，受地形条件的限制，该桥纵向设置1.15%单向坡。
2 单向纵坡斜拉桥特点由于受地形限制和线路总体布置的需要，大桥设置了1.15%的单向纵坡，经过设计对全桥施工阶段和运营阶段的有限元计算分析，单向纵坡使拉索的索力以及主梁的变形和应力左右不对称，使索塔和墩身恒载弯矩略微增大，但在体系转换时单向纵坡对主梁位移影响较大。
由于主梁的单向纵坡，在塔梁临时固结体系转换为漂浮体系时，产生的向工业路的不平衡纵桥向水平推力使主梁向朱熹路方向水平移动3cm，要根据不平衡纵桥向水平推力的大小设置相应的阻尼器，并且在塔梁临时固结转换为漂浮体系的过程中，必须密切观察主梁纵向位移情况，采取措施保障施工安全。
3 粘滞阻尼器3.1 粘滞阻尼器简介80年代末美国把用在机械、航空上成功使用的阻尼器引入桥梁抗震，仅美国泰勒公司已经在世界上近80个大型桥梁工程上应用了他们的液体粘滞阻尼器产品，它在地震中对桥梁有很好地保护作用。
特别是对于全飘浮和半飘浮的斜拉和悬索桥，计算证明他们可以使桥梁的位移减小50％以上，桥墩在地震中的受力减少高达20％。
阻尼指的是使自由运动衰减的各种摩擦力和其他阻碍力，阻尼器则是指安置在结构系统上的“特殊”构件可以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。
广东建材2019年第5期图1桥型总体布置图大跨度混合梁斜拉桥塔梁间粘滞阻尼器参数比选及减震效果分析胡国辉（广东省交通规划设计研究院股份有限公司）【摘要】以某大跨度混合梁斜拉桥为研究对象，采用Midas Civil 建立该桥三维空间有限元模型，通过非线性时程分析，进行E2地震作用下桥梁结构的地震响应计算，通过参数比选得出适合该桥的一组粘滞阻尼器参数，并对阻尼器的减震效果进行分析讨论，所得结论可为类似桥梁的减隔震设计提供参考借鉴。
【关键词】大跨度混合梁斜拉桥；地震响应；粘滞阻尼器1前言混合梁斜拉桥与钢主梁斜拉桥相比，其工程造价更加经济；与混凝土梁斜拉桥相比，具备跨越能力更强、质量更轻等优势，在国内外大跨度桥梁结构设计中被广泛地采用，如上海杨浦大桥（主跨为602m 的钢混叠合梁，边跨为混凝土梁）、望东长江公路大桥（主跨为638m 的PK 型分离双箱钢混叠合梁，边跨为混凝土梁）、南宁青山大桥（主跨为430m 的分离式双箱钢混叠合梁）。
由此可见，主跨为叠合梁形式的混合斜拉桥在设计跨度为400m 至700m 的领域内占有非常重要的地位。
在塔梁间设置纵向粘滞阻尼器是大跨度斜拉桥较为常规的减隔震手段，故选取合理的粘滞阻尼器参数也是斜拉桥设计中的重要课题。
2工程概况某大跨度斜拉桥为7跨连续半漂浮体系双塔双索面混合式叠合梁斜拉桥，全桥跨径组合为（56.8m+64.8m+66.4m+530m+66.4m+64.8m+56.8m），主跨主梁为钢-混叠合梁，边跨主梁为混凝土箱梁，全桥共设两个钢混结合段，均位于主跨内距主塔9.45m 处，钢-混叠合梁总长为511.1m，采用A 字形主塔，主塔共有3道横梁，全桥上部结构对称布置。
斜拉索采用空间双索面呈扇形布置，主塔两侧各分布24对拉索，全桥共96对斜拉索；主跨叠合梁拉索锚固间距为10.5m，边跨混凝土梁拉索锚固间距为7.2m，塔上锚固竖向间距为2.2～2.5m，桥型总体布置图如图1所示。
斜拉桥阻尼器的应用摘要：本文介绍了目前国内外使用的斜拉桥阻尼器，并且调查了各种阻尼器在国内外桥梁上的使用情况，将其与桥梁的基本信息一起列出，使得读者能同时了解多种斜拉桥阻尼器的特点，以及现阶段各种阻尼器在国内外桥梁上的使用情况，以供在选择斜拉桥阻尼器时起到参考作用。
关键词：桥梁工程斜拉桥拉索减振阻尼器Abstract: the paper introduces the use of cable-stayed bridge damper at home and abroad, and the investigation of damper on both at home and abroad and the use of bridge, the bridge and the basic information of the list together, so that the reader can also understand many cable-stayed bridge damper characteristic, as well as all kinds of damper at home and abroad at present in the use of the bridge, for in the choice of cable-stayed bridge damper can reference function.Keywords: bridge engineering cable-stayed Bridges of reducing vibration damper前言大跨径斜拉桥的拉索由于长细比大,因而固有频率和模态阻尼比很低, 在外部激励下极易振动。
特别是风雨激振时拉索发生的令人吃惊的大幅振动。
目前, 拉索的大幅振动已成为斜拉桥建造中亟待研究解决的关键问题之一,深入进行斜拉索振动及减振机理的研究，寻求经济、合理、美观的减振措施和装置是必须面临的一个重要而紧迫的任务。
斜拉桥面相对高度对粘滞阻尼器减震效果影响研究张文学;黄荐;王景景【摘要】由于地震响应特性对斜拉桥结构影响较大，在塔梁之间合理设置粘滞阻尼器可改善斜拉桥抗震性能。
而目前研究多针对具体工程未考虑斜拉桥面相对高度对粘滞阻尼器减震效果影响。
以某斜拉桥为模型，通过改变其下塔柱高度改变斜拉桥面相对高度，并系统分析桥面相对高度对斜拉桥粘滞阻尼器减震效果影响。
研究表明，桥面相对高度对粘滞阻尼器最优参数及最优减震效果均有较大影响。
%Studies show that proper elastic viscous damper between the tower and girder can improve the seismic behavior of cable-stayedbridge.However,conclusions at present are mostly drawn from some specific engineering projects without considering the influence of different relative height of deck on viscous damper's shock reduction effect.By changing the height of lower towers to alter the relative height of deck,the influence of relative height of deck on tower-girder viscous damper's shock reduction effect was analysed based on a certain cable-stayed bridge model.According to the study,it is shown that the relative height of deck of cable-stayed bridge has an outstanding influence on the damper's optimal parameters and the optimum shock reduction effect.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2015(000)016【总页数】5页(P43-47)【关键词】斜拉桥;桥面相对高度;粘滞阻尼器;减震效果【作者】张文学;黄荐;王景景【作者单位】北京工业大学建筑工程学院，北京 100124;北京工业大学建筑工程学院，北京 100124;北京工业大学建筑工程学院，北京 100124【正文语种】中文【中图分类】U411+.3第一作者张文学男，博士，副教授，1975年生Effect of cable-stayed bridge’s relative height of deck on viscous damper’s seismic r eduction behaviorKey words:cable-stayed bridge; relative height of deck; viscous damper; damping effect斜拉桥因受力均衡、施工方便、外形美观及造价合理等优点成为200～1 000 m跨度内优选桥型[1]。
桥梁用粘滞阻尼器全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：桥梁是连接两岸的重要交通设施，对于提高交通效率、保障交通安全至关重要。
由于桥梁在使用过程中受到各种外界因素的影响，如风力、地震等，可能会导致桥梁结构产生振动，进而影响桥梁的安全性和稳定性。
为了解决这一问题，人们研发了桥梁用粘滞阻尼器，以提高桥梁的抗震性能和减震效果。
桥梁用粘滞阻尼器是一种结构减震技术，通过将粘滞材料置于桥梁结构内部，利用粘滞材料的阻尼特性，来吸收和消耗桥梁结构受到的振动能量。
在桥梁结构发生振动时，粘滞材料会受到拉伸和剪切等力，从而使材料内部发生相对滑动和形变，达到阻尼效果，减少结构振动，提高桥梁的稳定性和安全性。
桥梁用粘滞阻尼器的主要作用包括以下几点：1. 减少桥梁振动：桥梁在受到外界因素作用时，可能会产生振动，影响桥梁的使用安全性。
粘滞阻尼器可以有效减少桥梁的振动，提高桥梁的稳定性和安全性。
2. 提高桥梁的抗震性能：在地震等自然灾害发生时，桥梁结构容易受到破坏。
粘滞阻尼器可以有效减缓桥梁的振动速度，减少结构的应力和变形，提高桥梁的抗震性能，减少地震引起的破坏。
3. 增加桥梁的使用寿命：桥梁在使用过程中受到振动的影响，容易导致结构疲劳和损坏，从而影响桥梁的使用寿命。
粘滞阻尼器可以有效减少桥梁的振动，延长桥梁的使用寿命。
在实际的应用中，桥梁用粘滞阻尼器可以根据桥梁的结构和使用条件进行设计和安装。
通常情况下，粘滞阻尼器可以分为弹性阻尼器和非弹性阻尼器两种类型。
弹性阻尼器一般采用金属弹簧和阻尼器结合的设计，具有较好的耐久性和减震效果；非弹性阻尼器则采用粘滞材料和附加阻尼器的组合，能够更有效地减少振动。
桥梁用粘滞阻尼器是一种有效的桥梁结构减震技术，可以提高桥梁的抗震性能和减震效果，减少桥梁的振动，延长桥梁的使用寿命，保障桥梁的安全性。
在未来的桥梁建设中，桥梁用粘滞阻尼器将会得到更广泛的应用和推广，为桥梁的安全运行和发展提供有力支撑。
第二篇示例：桥梁用粘滞阻尼器是一种新型桥梁隔震装置，它通过利用粘滞介质的耗能特性，将地震时桥梁结构的动能转化为热能和声能来减小桥梁结构的振幅，从而保护桥梁结构和延长桥梁的使用寿命。
黏滞阻尼器对大跨度斜拉桥的减震效果优化研究杨德健，吴慧福，陈光（天津城建大学土木工程学院，天津300384）摘要：为了研究黏滞阻尼器对斜拉桥地震响应的影响，以某座大跨度斜拉桥为研究对象，利用有限元软件Midas Civil ，采用非线性时程分析法，通过对阻尼系数和阻尼指数的分析，确定了较为合理的阻尼器参数，并对比4种不同减震工况下大跨度斜拉桥位移和弯矩的地震响应特点.研究结果表明：当阻尼系数C 为10000kN/（m/s ）、阻尼指数ξ为1.0时，阻尼器能最有效地控制结构的位移和弯矩响应；同时在墩顶和塔梁交接处安装阻尼器，结构的各位移响应最大可减小88.54%，弯矩响应最大可减小30.79%.综合考虑位移和弯矩响应，同时在墩顶和塔梁交接处安装阻尼器可以有效减小斜拉桥的地震响应.关键词：大跨度斜拉桥；黏滞阻尼器；位移；弯矩；减震中图分类号：U442.55文献标志码：A文章编号：2095-719X （2020）02-0089-05Research on Damping Effect Optimization of Long Span Cable-Stayed Bridgeby Viscous DamperYANG Dejian ，WU Huifu ，CHEN Guang（School of Civil Engineering ，TCU ，Tianjin 300384，China ）Abstract ：In order to study the influence of viscous damper on the seismic response of cable -stayed bridge ,a large -span ca ⁃ble -stayed bridge is taken as a research object ,using the finite element software Midas Civil and nonlinear time history analysis method.Based on the damping coefficient and velocity index ,the reasonable parameters of the damper aredetermined by analysis ,and the seismic response characteristics of the displacement and bending moment of the long -span cable -stayed bridge under four different damping conditions are compared.The results show that the damper can control the displacement and bending moment response of the structure most effectively when the damping coefficient C is10000kN/(m/s)and the damping index ξis 1.0;At the same time ,install a damper at the junction of the pier and the tower beam ,the displacement response of the structure can be reduced by up to 88.54%,and the bending moment response can bereduced by up to 30.79%.Considering the displacement and bending moment response ,and installing the damper at the intersection of the pier top and the tower beam can effectively reduce the seismic response of the cable -stayed bridge.Key words ：long span cable -stayed bridge ；viscous damper ；displacement ；bending moment ；damping收稿日期：2018-12-24；修订日期：2019-03-19作者简介：杨德健（1962—），男，北京人，天津城建大学教授，博士.天津城建大学学报Journal o f Tianjin Chengjian University第26卷第2期2020年4月Vol.26No.2Apr.2020DOI ：10.19479/j.2095-719x.2002089我国是世界上地震多发的国家之一，地震造成的人员伤亡及财产损失不计其数，对斜拉桥的毁坏案例也是不胜枚举，给人们的正常生活带来极大威胁[1].国内外专家学者一直致力于研究如何减少地震带来的损失这一世界性难题.近年来，有关斜拉桥减隔震技术的研究受到了越来越多的关注.目前，针对桥梁有两种阻尼装置最适用，分别为与位移相关的金属不屈服约束支撑和液体黏滞阻尼器，其中黏滞阻尼器的应用最为广泛.Yamasaki 等[2]研究了线性黏滞阻尼器的参数变化对斜拉桥塔底弯矩的影响；姜冲虎等[3-4]研究了在液体黏滞阻尼器和隔震支座的配合使用下桥墩的受力影响，均可得到黏滞阻尼器能有效减小地震响应.但上述研究的阻尼器安装位置主要是在桥塔处，与之对比的是传统的抗震体系，而对斜拉桥的其他位置的减震体系的研究以及减震体系之间的对比研究相对较少.本文以某大跨度斜拉桥为主要研究对象，通过分析确定较为合理的参数，并对比分析4种工况下斜拉桥的位移和弯矩响应，确定最优的阻尼器安装位置，为今后同类型的斜拉桥的减震设计提供参考.天津城建大学学报第26卷第2期1.81.61.41.21.00.80.60.40.20.08周期/s10426拟合反应谱目标反应谱图3人工地震波拟合反应谱与目标反应谱对比1工程概况以某混凝土斜拉桥为工程背景，跨径为152m +370m +152m ，桥面宽38.6m.其主塔为H 型，布置30对索，在索塔梁交接处布置一对0号索，同时在该部位布设有纵横向的限位装置.主梁采用C60混凝土，主塔高137.1m ，其中上塔柱、中塔柱高度分别为77.0，47.0m ，下塔柱高13.1m ，下塔柱倾斜布置，在塔底处向主梁倾斜.目标结构中的各杆件在Midas Civil软件中均采用梁单元模拟[5]，其有限元模型如图1所示.图1斜拉桥有限元模型420-2-430时间/s402010图2人工地震波时程曲线本工程所处位置为Ⅲ类场地，因是特大桥，考虑其安全性[6]，将地震设防烈度提高为8度，设计基本地震加速度值为0.2g.因为强震记录的数量有限[7]，地震波采用拟合反应谱法进行模拟，生成适合于Ⅲ类场地的8度罕遇地震动加速度时程曲线，如图2所示，基于人工波时程曲线转化成拟合反应谱与目标反应谱对比，如图3所示.由图3可知：两者较为吻合，因此可用于抗震反应分析.计算中地震波沿纵向+竖向输入，且竖向地震动取0.65倍的水平地震动.2黏滞阻尼器参数的确定阻尼装置的耗能效率主要取决于阻尼系数和阻尼指数两个关键参数[8].一般情况下，大跨度斜拉桥选用的黏滞阻尼器的阻尼力与速度之间的关系为F =Cv ξ，其中，F 为阻尼力；C 为阻尼系数，与构造尺寸有关；v 为活塞与缸体的相对运动速度；ξ为阻尼指数，与介质黏度和孔径大小有关.阻尼系数和阻尼指数两个参数分别取[9]ξ=0.2~1.0，C =1000~20000kN/（m/s ）.2.1不同参数下的位移响应为寻求相对最优的参数值，在模型的墩塔和主梁的交接处同时布置4组阻尼器，其中塔墩处每组4座装置，塔梁交接处每组2座阻尼装置，模型阻尼器的阻尼系数C 分别为1000，2000，5000，8000，10000，20000kN/（m/s ），阻尼指数ξ分别为0.3、0.4、0.6、0.8、1.0.将拟合的人工波输入到结构中，并进行地震响应分析，结构南侧主梁梁端、南侧塔顶、中间跨跨中（下文依次简称为梁端、塔顶、跨中）的位移响应曲线如图4所示.由图4可知：当阻尼指数ξ一定时，结构梁端、塔顶、跨中的位移随着阻尼系数C 的增大呈减小的变化趋势，且当C ＜10000kN/（m/s ）时，位移的衰减速率较大，即C 的变动对结构位移响应影响很大；当C ≥10000kN/（m/s ）时，位移的变化速率较小，此时增大C 对位移的影响可以忽略不计；当阻尼系数C 一定时，结构的位移随着阻尼指数ξ的增大而减小；当阻尼器的C =10000kN/（m/s ）、ξ=1.0时，结构的位移响应可以降到最低.北侧南侧90··2020年4月0.30.20.10.0C /kN ·s ·m -115000200001000050000（a ）梁端位移ξ=0.3ξ=0.4ξ=0.6ξ=0.8ξ=1.00.30.20.10.0C /kN ·s ·m -11500020000100005000（b ）塔顶位移ξ=0.3ξ=0.4ξ=0.6ξ=0.8ξ=1.00.100.090.080.070.060.050.040.03C /kN ·s ·m -11500020000100005000（c ）跨中位移ξ=0.3ξ=0.4ξ=0.6ξ=0.8ξ=1.02.2不同参数下的弯矩响应不同参数不但对结构的位移响应有不同的影响，而且对结构的弯矩响应也有不同的影响.现重复2.1中操作，得到结构塔底、跨中、边跨的弯矩响应见图5.分析图5可知：结构中塔底和跨中弯矩均可在ξ=1.0时取得最小值，此时边跨的弯矩响应也能得到有效控制；塔底和边跨弯矩都是随着C 的增大而先减小后增大，当C =10000kN/（m/s ）时结构的弯矩响应得到有效控制，此时结构跨中的弯矩响应同样能得到很好的控制.为了优化阻尼器的减震效果，延长结构的寿命，因此模型中阻尼器的参数选取C =10000kN/（m/s ），ξ=1.0.3减震体系地震响应分析为了提高黏滞阻尼器对斜拉桥的减震效果，还需对阻尼器的安装位置进行研究.现调整阻尼器的放置位置，设置4种工况为：不加设阻尼器的结构（记为工况一），将阻尼器设置在墩顶处的结构（记为工况二），将阻尼器设置在塔梁交接处的结构（记为工况三），将阻尼器同时设置在“墩顶（工况二）+塔梁交接处（工图4位移随C 、ξ的变化曲线485004800047500470004650046000455004500044500C /kN ·s ·m -11500020000100005000（b ）跨中弯矩900000800000700000600000500000400000300000C /kN ·s ·m -11500020000100005000（c ）边跨弯矩ξ=0.3ξ=0.4ξ=0.6ξ=0.8ξ=1.0950000900000850000800000750000700000650000600000550000C /kN ·s ·m -11500020000100005000（a ）塔底弯矩ξ=0.3ξ=0.4ξ=0.6ξ=0.8ξ=1.0图5弯矩随C 、ξ的变化曲线ξ=0.3ξ=0.4ξ=0.6ξ=0.8ξ=1.0杨德健等：黏滞阻尼器对大跨度斜拉桥的减震效果优化研究91··天津城建大学学报第26卷第2期工况梁端位移塔顶位移跨中位移工况一0.34970.32130.3273工况二0.09490.14360.0746工况三0.10650.16400.0826工况四0.05860.11020.0375况三）”的结构（记为工况四）.阻尼器数量恒定，每组4座.黏滞阻尼器的C 、ξ按照最优参数设定，分别取C =10000kN/（m/s ）、ξ=1.0.3.1不同工况的位移响应现采用非线性时程分析法对上述4种工况进行地震响应分析，4种工况梁端、塔顶、跨中的位移响应如图6所示.为了更直观地比较梁端、塔顶、跨中位移响应的减小幅度，取结构的纵向位移响应峰值列于表1，不同工况下梁端、塔顶、跨中的纵向位移峰值如表1所示.由图6a-6c 可以看出：相比于工况一，加设阻尼器的工况中梁端、塔顶、跨中的位移响应均由原来的-0.4~0.4m 的变化区间减小，并稳定在-0.1~0.1m 的范围内，其中工况四梁端和跨中处的位移响应均是在6s 时开始趋于稳定，用时最短；工况二、工况三在短暂的波动之后也随之趋于稳定，并且其位移减小率差别很小，而且两者都略小于工况四的.结构在设置阻尼器后，主梁梁端的纵向位移大为减小，其中工况四的纵向位移减小得最多；结构主塔塔顶处的位移响应在地震波输入12s 以后才开始趋于稳定，其中也是工况四的位移响应减小最多；结构跨中纵向位移响应与梁端纵向位移响应的变化趋势相似.由此可知，设置阻尼装置可以有效防止主梁因位移过大而造成的梁端与桥台结合处脱离，进而使限位装置被频繁碰撞而造成剪切破坏.在结构的纵向设置阻尼器，可以有效减小该方向上的位移动力响应.通过表1可知：工况二、三、四中各点位移峰值均小于工况一，其中跨中位移的减小幅度最大，减小幅度分别为77.20%、74.76%、88.54%；对于不同工况，在同一位置处的纵向位移，工况四的效果最明显，位移峰值减小最多，其次是工况二的，工况三减小得最少.3.2不同工况的弯矩响应为了更全面分析结构在设置阻尼器后的地震响应的变化，输入地震波后，斜拉桥的塔底、边跨和跨中弯矩响应如图7所示，其弯矩响应峰值如表2所示.分析图7a-7c 可知：工况二、三、四相对于工况一，在地震动时程作用的初始阶段，弯矩响应与原结构一样有所增大，但随着时间的增加，弯矩变化幅度越来越趋于平稳，而且弯矩有大幅减小；其中，工况四相对于工况二、三弯矩响应减小的幅度更大，弯矩响应的变化趋势最为稳定.由表2可知：工况四的弯矩最大响应有较大的减小，塔底、边跨、跨中弯矩最大响应分别减小了30.79%、13.58%、2.23%；工况三的塔底弯矩峰值大于工况一的，显然工况三对塔底的弯矩控制不利；塔底、边跨和跨中的三处弯矩工况二与工况四相对于工况一的弯矩峰值均有所减小，但工况四比工况二减小得更多.0.40.20.0-0.2-0.440时间/s 50201030工况一工况二工况三工况四（a ）梁端纵向位移0.40.20.0-0.2-0.440时间/s 50201030工况一工况二工况三工况四（b ）塔顶纵向位移0.40.20.0-0.2-0.440时间/s 50201030工况一工况二工况三工况四（c ）跨中纵向位移图64种工况的结构位移响应表1不同工况下的纵向位移峰值m92··2020年4月900000600000300000-300000-60000040时间/s 50201030工况一工况二工况三工况四（a ）塔底弯矩-180000-210000-240000-270000-300000-33000040时间/s 50201030工况一工况二工况三工况四（b ）边跨弯矩-46000-48000-50000-52000-5400040时间/s 50201030工况一工况二工况三工况四（c ）跨中弯矩表2不同工况下的弯矩峰值图74种工况的结构弯矩响应kN ·m 工况塔底弯矩边跨弯矩跨中弯矩工况一67885420506448757工况二66339119546748063工况三77183819472747864工况四46982017722247672杨德健等：黏滞阻尼器对大跨度斜拉桥的减震效果优化研究对于大跨度斜拉桥，在不同位置安装阻尼器，综合考虑位移响应和弯矩响应，虽然工况二、三、四相对于工况一的位移响应均有所减小，但如果采用工况三则对塔底的弯矩控制不利；工况四的最大弯矩响应比工况二减小得多，工况四不仅能有效减小结构的位移响应，而且还能有效控制结构的弯矩响应.因此，综合考虑结构在地震作用下的整体变形及弯矩响应，工况四是大跨度斜拉桥抗震设计的较优选择.4结论（1）综合考虑结构的位移和弯矩响应，当阻尼系数C 为10000kN/（m/s ）、阻尼指数孜为1.0时，阻尼器可以取得最优的减震效果.（2）当黏滞阻尼器取上述最佳参数，且安装在最佳位置时，斜拉桥在地震下的位移响应跨中处减小幅度最大，达到88.54%，弯矩响应为塔底弯矩减小幅度最大，达到30.79%.（3）在斜拉桥的墩顶和塔梁交接处同时安装黏滞阻尼器，可以有效控制大跨度斜拉桥的地震响应，而且相比单独在墩顶或塔梁交接处安装阻尼器进一步减小了结构位移及弯矩响应，尤其改善了结构的位移响应.参考文献：[1]叶爱君，管仲国.桥梁抗震[M].北京：人民交通出版社，2011：10-24.[2]YAMASAKI ，YASUTSUGU ，SHEN ，et al.Control of longitu -dinal movement of long span cable stayed bridge[R].Shanghai ：IABSE Symposium Report ，2004：242-247.[3]姜冲虎，李德建.大跨度连续桥SSAB 与FVD 组合应用减隔震技术研究[J].铁道科学与工程学报，2013，10（6）：28-32.[4]姜冲虎，杨博闻，李德建.独塔斜拉桥抗震分析及其合理约束体系研究[J].铁道科学与工程学报，2014，11（6）：6-12.[5]毕丽媛.斜拉桥有限元分析[D].济南：山东大学，2011：25-30.[6]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震设计规范（2016版）：GB 50011—2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2016：31-43.[7]程纬.地震加速度反应谱拟合的直接法研究[J].工程力学，2000（1）：83-87.[8]翁大根，张超，吕西林，等.附加黏滞阻尼器减震结构实用设计方法研究[J].振动与冲击，2012（21）：80-88.[9]王志强，胡世德，范立础.东海大桥黏滞阻尼器参数研究[J].中国公路学报，2005（3）：37-42.93··。
第09卷 第3期 中 国 水 运 Vol.9 No.3 2009年 3月 China Water Transport March 2009收稿日期：2009-03-03作者简介：何友娣（1976-），女，中铁大桥勘测设计院有限公司工程师，从事桥梁抗风抗震分析研究。
基于地震作用下大跨度斜拉桥液体粘滞阻尼器阻尼参数的选取何友娣（中铁大桥勘测设计院有限公司，湖北 武汉 430050）摘 要：以某在建的斜拉桥为例，通过对液体粘滞阻尼器的阻尼参数的优化设计，选取出合理的阻尼参数，计算分析了液体粘滞阻尼器对大跨度斜拉桥纵向地震反应的影响，结果表明，液体粘滞阻尼器可以有效地控制大跨度斜拉桥结构的地震位移反应和内力反应，具有较好的耗能减震效果。
关键词：液体粘滞阻尼器；阻尼参数；大跨度斜拉桥；地震反应中图分类号：U448.27 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2009）03-0193-02一、前言随着跨江、跨海交通工程的发展，大跨度斜拉桥是一种具有竞争力的桥梁形式，现有资料表明，大跨度斜拉桥设计往往受到地震、风、列车制动力等动力荷载控制，而在斜拉桥体系中，主梁和塔之间的连接方式对结构的地震反应有显著的影响，因此，合理设计塔梁的连接方式是斜拉桥抗震设计工作中十分重要的问题之一。
结构抗震体系一般分为漂浮体系、塔梁固结体系、弹性约束体系和阻尼约束体系。
漂浮体系由于允许主梁纵向运动，其体系纵向振动的周期较长，结构在地震作用下的内力较小，但会带来主梁和塔顶较大的纵向位移。
塔梁固结体系由于提高了结构的纵向刚度，可有效地控制结构的位移，但结构的内力增加。
塔梁间设置弹性索的弹性约束体系，能调整结构的位移反应和内力反应，但对结构没有耗能的作用，结构的减震效果有限。
塔梁间设置阻尼器的阻尼约束体系能有效的减小结构在地震作用下的位移和内力反应。
二、算例分析1．计算模型和动力特性分析某在建的大跨度斜拉桥，跨径布置为95+230+780+ 230+95=1430m，双塔双索面斜拉桥，主梁为钢箱梁，主塔为钻石型，塔高自承台顶以上高224m，塔梁间设纵向液压阻尼器装置。
强震下流体阻尼器对矮塔斜拉桥的减震效果李峰【摘要】天津永定新河特大桥主桥所在地的地震基本烈度为8度、设计基本地震加速度值为0.20g.为了解决其抗震问题,设计地震分组为第一组,场地土类型为中软土、场地类别为Ⅲ类,属抗震不利地段.永定新河特大桥的主桥为矮塔斜拉桥,采用混凝土结构,自重较大,由强震产生的水平地震力十分不利,相关构件尤其是下部墩柱基础很难承受,因此采用了粘滞流体阻尼器的减震技术.本文通过商用有限元软件ANSYS对其进行有限元动力分析,对结构在阻尼器控制下结构的安全性进行了定量分析,通过对比分析结果,从理论上验证了采用粘滞流体阻尼器后,有效地降低了结构的地震力,提高了桥梁的安全性,使其在大震作用下基本处于弹性状态.【期刊名称】《土木工程与管理学报》【年(卷),期】2011(028)002【总页数】5页(P58-62)【关键词】粘滞流体阻尼器;数值分析;减震设计;等效阻尼系数【作者】李峰【作者单位】西安市政设计研究院有限公司,陕西西安 710068【正文语种】中文【中图分类】TU352.1桥梁在公路震后保持畅通起着关键性的作用，因此，对高烈度地震区域的桥梁结构进行有效的抗震保护非常重要。
从各国的桥梁减隔震技术应用情况来看，桥梁减隔震设计中最常采用的隔震装置是铅芯橡胶隔震支座和粘滞流体阻尼器。
美国著名金门大桥的抗震加固采用了粘滞阻尼器，Ko buyashi等曾于1994年将一个类似于粘滞阻尼器的油阻尼器应用于一个中跨为410 m斜拉桥的1∶100模型的试验研究中，结果表明，对于地震及风振效应其控制效果明显。
目前，在美国、日本等发达国家粘滞阻尼器在桥梁上已有较广泛的应用。
如美国Taylor公司生产的粘滞阻尼器已应用于20余座桥梁中。
目前，我国仅有几座大跨桥梁采用粘滞阻尼器作为减振装置，如重庆长江鹅公岩大桥采用粘滞阻尼器来减少钢梁在地震荷载、车辆荷载及风荷载作用下的纵向变形。
上海的沪浦大桥是一座大跨度钢拱桥，它在塔、墩及桥面伸缩缝处设置粘滞阻尼器，用以限制伸缩缝处的位移。
粘滞阻尼器在斜拉桥减震设计中的应用胡庆安朱浩郭彬刘健新(长安大学公路学院, 西安710064)摘要: 本文介绍了斜拉桥减震设计的思想以及粘滞阻尼器在斜拉桥减震设计中的应用，并以一座斜拉桥为例，在相同的地震波作用下，对飘浮体系、弹性约束体系和加粘滞阻尼器的半漂浮体系分别进行时程分析，比较了三种体系梁端及桥塔的水平位移，水平惯性力，桥塔的受力情况。
研究表明：粘滞阻尼器能够改善斜拉桥的动力特性，不仅使得结构的位移和受力都是最小，而且提高了斜拉桥的抗震能力和耐久性，这种体系最能符合斜拉桥的减震设计思想。
关键词：粘滞阻尼器；斜拉桥；减震设计；时程分析Application of the viscous damper to the aseismaticdesign of cable-stayed bridgeHu Qing’an Zhu Hao Guo Bin Liu Jianxin(Highway college, Chang’an University, Xi’an 710064 )Abstract: This text introduced the aseismatic design of cable-stayed bridge and the applying of the viscous dampers to the aseismatic design of cable-stayed bridge. And based on an example, under same seismic excitation, time-history analysis was used to several structural systems, the floating system, elastic restriction system and the half-floating system with the viscous dampers, and the horizontal displacement, the inertial force and the stress of the bridge tower of these systems were compared. The research shows that the viscous dampers can mend the dynamical characteristic of cable-stayed bridge system, by this it can not only minimize both the displacement and stress of this system ,but also improve the aseismatic capability and wear of the bridge, so this kind of system can accord with the idea of the aseismatic design most.Key words: viscous damper; cable-stayed bridge; aseismatic design; time-history analysis 由于斜拉桥的地震惯性力主要集中在桥面系，而地震惯性力是通过斜拉索和支座分别传递给桥塔、边墩，再由桥塔、边墩传递给基础承受。
通过大量的分析、研究表明：在斜拉桥的主梁与桥塔联结处以及墩台顶部合理地安装减震、耗能装置，不仅可以保证斜拉桥在地震作用下通过这些装置耗散地震能量，更重要的是还可以改变结构的动力特性，从而减小结构的地震响应。
斜拉桥的整体抗震性能一般从两个方面进行评价，即内力和位移。
减震设计思想是，在地震作用下,斜拉桥的内力和位移都是越小越好。
但通常情况下这两个方面往往是相互矛盾的。
要使得内力反应小，往往要付出较大位移作为代价,反之也一样。
不同结构体系的斜拉桥，由于梁、塔、索的结合方式不同,体系的刚度也不同，则桥梁的位移也不同。
对于飘浮体系，其刚度小，周期长，位移却很大；对于塔梁间有弹性约束的体系，随着弹性约束刚度增大，体系的整体刚度增大，周期将随之减小，桥梁的位移也将减小，但桥面系的水平惯性力却随着弹性约束刚度的增大而增大，从而传递到塔柱的惯性力也增大，因此塔底截面的应力将增大[1]。
1. 计算理论在考虑几何非线性情况下进行时程分析。
输入地震波根据桥塔处地震动试验由人工合成（重现期100年超越概率5%），其加速度时程见图3。
刚性基础一致地震动输入下的运动方程为：bg s s d s d s d u MR u K u C u M .....-=++ 式中，K C M ,,分别为结构体系的质量、阻尼和刚度矩阵，bg u 为基础参考输入点的运动位移向量，s R 为影响系数矩阵，s d u 为结构的动力位移反应[4] 。
图3 输入地震激励2. 粘滞阻尼器的力学特性粘滞阻尼器由相对的两组钢板构成，分别是固定板和可动板，其相互间保持微小间距，在间隙间填充粘性体，依靠相对移动速度产生阻尼力。
介于粘性流体的两平行面，当面方向产生相对运动时，在两平行面间将产生粘性剪切应力，对板的运动起到阻尼作用 [5]。
阻尼器构造见图1。
等价粘性阻尼系数与等价刚性系数的关系式如下：（文献xx ）5.05.034.0043.085.0---⋅⋅⋅⋅=w d a S e C t e （1）e e C w a d K ⋅⋅⋅=--95.019.05.054.0 （2）式中：e C 为等价粘性阻尼系数（s Kg ⋅）；e K 为等价刚度系数cm Kg；t 为粘滞体温度（C o ）；d 为粘滞体的厚度（cm ）；S 为粘性体剪切面积（2cm ）；a 为振幅（cm ）； ω为振动圆频率（s rad ）。
由上式可见，阻尼器的刚性系数K e 也随着阻尼系数C e 的增大而增大，即阻尼器提供的粘滞阻尼力F c和弹性约束力F k 同时增加，则阻尼器的制振能力也随之增大 。
05101520-3-2-1123a (m /s ^2)time(s)图1 剪切型粘滞阻尼器3. 算例3.1工程背景介绍现以一座双塔斜拉桥为例，研究其在塔梁之间加弹性水平约束和加粘滞阻尼器两个不同模型的地震响应。
该斜拉桥主跨布置为184m+460m+184m ，主桥全长828m 。
主梁截面形式为分离式双箱梁，主梁中心处高3.3m ，梁顶全宽25.0m ，梁底全宽25.6m ，两分离式箱内缘距8.0m 。
漂浮体系。
斜拉索全桥共152对，按双索面扇形布置。
索塔采用H 型，南岸塔高159.93m ，北岸塔高172.52m ，各设两道横系梁。
北岸设一个交接墩，两岸均设有辅助墩。
3.2 计算模型斜拉桥计算模型采用脊梁模式三维空间模型。
计算程序采用ANSYS ，其中桥塔和主梁用空间梁单元模拟，拉索用只能承受拉力的杆单元模拟，粘滞阻尼器用阻尼单元模拟。
原设计方案是在塔柱横梁与主梁间加弹性拉索来限制主梁位移，每个塔下有20根限位索。
作为对比方案，粘滞阻尼器分别设置在塔柱横梁与主梁之间以及桥台与梁端之间。
计算模型简图见图2。
图2 计算模型图3.3 计算理论三个模型采用相同的地震激励。
在考虑几何非线性情况下进行时程分析。
输入地震波根据桥塔处地震动试验由人工合成（重现期100年超越概率5%），其加速度时程见图3。
刚性基础一致地震动输入下的运动方程为： bg s s d s d s d u MR u K u C u M .....-=++ 式中，K C M ,,分别为结构体系的质量、阻尼和刚度矩阵，bg u 为基础参考输入点的运动位移向量， s R 为影响系数矩阵，s d u 为结构的动力位移反应[4] 。
图3 输入地震激励 4 计算结果分析4.1自振频率的比较 表1 三个模型自振频率（Hz ）的比较 05101520-3-2-1123a (m /s ^2)time(s)出：结构体系的改变对前两阶自振频率的影响最大，而对其他几阶影响很小。
飘浮体系的一阶振型为纵漂，二阶振型为主梁侧向对称弯曲；加弹性约束体系由于增加了结构沿桥纵向的刚度，所以一阶振型为主梁一阶侧向对称弯曲，二阶振型为纵漂；加粘滞阻尼器体系由于增加了结构沿桥纵向的阻尼，所以延长了一阶振动的周期，但其前两阶振型形状并没有改变，仍和漂浮体系一样。
4.2位移的比较图4和图5分别是三个模型的梁端与塔顶沿桥纵向水平位移时程曲线。
由于考虑主梁的弹性变形，使得梁体两端同一时刻的位移总是不一致的，且运动方向前端的水平位移总是小于末端的水平位移。
由图4可见，不加任何约束的漂浮体系梁端单向最大水平位移分别达到了80厘米和90厘米；安装拉索限位装置后，梁端单向最大水平位移分别为40厘米和20厘米；而安装阻尼耗能装置后，其梁端单向最大水平位移分别只有35厘米和14厘米，比安装拉索限位装置模型的最大水平位移还小。
由图5可见，塔顶的水平位移更大，漂浮体系的塔顶最大水平位移超过了1米；安装拉索限位装置后，塔顶最大水平位移被降低到40厘米；而安装阻尼耗能装置后，塔顶最大水平位移仅为33厘米。
明显可见，安装阻尼耗能装置后，无论梁端和塔顶的水平位移都是最小的。
图4 三种模型梁端水平位移时程曲线图5 三种模型塔顶水平位移时程曲线由图4还可以看出：漂浮体系在15秒内运动了2个多周期；安装拉索限位装置的模型在15秒内运动了4个周期；而安装阻尼耗能装置的模型在15秒内运动了接近2个周期，这比漂浮体系的周期也要略小。
使用了阻尼耗能装置的半飘浮体系运动周期最长，位移最小，这对斜拉桥的抗震是十分有利的。
4.3 桥塔应力的比较图6至图11分别是三个模型在梁端水平位移最大时刻的桥塔主应力云图。
漂浮体系的最大主应力发生在下横梁与塔柱交界处的塔柱变截面部位，达到13.4MPa；最小主应力发生在中塔柱变截面部位，达到-32.0MPa。
漂浮体系的桥塔最薄弱环节位于下横梁与中塔柱交点附近，原因是桥面系的地震惯性力全部由斜拉索传递给桥塔，而此处截面忽然减小，产生应力集中，所以此处应力最大。
采用拉索限位器体系的最大主应力发生在桥塔塔根附近，为10.4MPa；最小主应力也发生在桥塔塔根附近，为-24.0MPa。
采用拉索限位器体系的桥塔最薄弱环节位于塔根处，原因是桥面系的地震惯性力由斜拉索和拉索限位器共同传递给桥塔，而拉索限位器是通过下横梁将水平力传递给塔柱，避开了桥塔变截面，所以塔根处应力最大；而采用粘滞阻尼器体系的最大主应力发生在中横梁安装阻尼器处，只有 3.97MPa；最小主应力发生在中塔柱变截面部位，只有-17.0MPa。
由于斜拉桥在地震荷载的作用下，桥塔做周期往复运动，前两个模型桥塔的最大主应力与最小主应力在同一处或者较接近区域交替变化，容易产生疲劳破坏（见表2）。
