[发明专利]设有斜置式桥梁抗震阻尼器的大跨度漂浮体系斜拉桥

说明书

技术领域

本发明属于桥梁抗震技术领域，具体涉及一种设有斜置式桥梁抗震阻尼器的大跨度漂浮体系斜拉桥。

背景技术

随着我国桥梁建造技术的发展，大跨度桥梁被大量修建。其中，为延长结构振动周期，降低塔柱地震受力，大跨度漂浮体系桥梁应用更是越来越多。但由于漂浮体系约束较少，主梁在地震作用下的横、纵桥向位移过大，需要采取措施予以控制。

目前大跨度漂浮体系桥梁常用抗震措施多为采用阻尼器。通常纵向设置阻尼器，横向设置限位支座。如此，主梁纵向地震响应得到有效控制，但结构横向地震力仍较大，且横向限位支座需适应主梁纵向位移，构造设计有一定难度。设置横向阻尼器，同样受到主梁纵向位移的困扰。

新近提出的桥梁主梁斜向阻尼约束系统，将一组阻尼器设置轴线与主梁纵轴线偏离一个角度，对主梁同时提供纵桥向和横桥向阻尼约束，从机理上解决了在纵、横桥向对结构地震响应的有效控制。但这一创新阻尼约束系统还存在诸多技术上的空白，阻尼器的参数关系、斜置方式和工作特征即为其中的重要问题。

发明内容

针对上述传统桥梁抗震措施在功能上存在的缺陷和新型阻尼约束系统在实用上存在空白，本发明提供一种斜置式桥梁抗震阻尼器的布置方法，以及设有斜置式桥梁抗震阻尼器的大跨度漂浮体系斜拉桥。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种设有斜置式桥梁抗震阻尼器的大跨度漂浮体系斜拉桥，大跨度漂浮体系斜拉桥包括主梁与桥塔，每座桥塔上均设置有4个斜置式桥梁抗震阻尼器，以水平面上的桥塔中心为基准，各斜置式桥梁抗震阻尼器在横、纵桥向对称布设，各斜置式桥梁抗震阻尼器的单个阻尼器轴线与主梁纵向轴线存在一个斜置偏角，以抑制主梁在地震作用下的动力响应。

各斜置式桥梁抗震阻尼器的工作转角为20°～40°。

斜置式桥梁抗震阻尼器的单个阻尼器水平放置，一端通过梁端多向变位铰链连接于主梁，另一端通过塔端多向变位铰链连接于桥塔下横梁。

所述梁端多向变位铰链为球铰，设水平支撑耳板。

所述塔端多向变位铰链为轴铰，设水平竖直双轴。

所述斜置偏角为30°。斜置偏角对结构的纵、横向运动均会产生轴向运动反应，进而进行阻尼耗能。单个阻尼器即可达到同时控制横、纵桥向地震作用的效果。

斜置式桥梁抗震阻尼器的阻尼力F、阻尼系数C、速度v、速度指数α之间存在本构关系F＝C·v^α、斜置式桥梁抗震阻尼器(4)的轴线与主梁纵轴线夹角为β条件下，横、纵向等效阻尼速度指数仍为α，

阻尼器横桥向等效阻尼力F_t、等效阻尼系数C_t为：

F_t＝F·sinβ＝C·(sinβ)^1+α·v_t^α＝C_t·v_t^α(1)

C_t＝c·(sinβ)^1+α(2)

阻尼器纵桥向等效阻尼力F₁、等效阻尼系数C₁为：

F_l＝F·cosβ＝C·(cosβ)^1+α·v_l^α＝C_l·v_l^α(3)

C_l＝C·(cosβ)^1+α(4)

横、纵桥向等效阻尼系数C_t、C_l存在以下固定的参数关系：

式中，v_t、v_l为横桥向、纵桥向相对速度。

所述斜置式桥梁抗震阻尼器具有特定的设置型式。一组多个阻尼器斜置角按横、纵桥向对称布设，可降低单个阻尼器等效阻尼系数C_t、C_l随角度β变化，工作特征条不稳定的现象，提供稳定的横、纵桥向组合等效阻尼力。

一组多个阻尼器横桥向组合等效阻尼力∑F_t、组合等效阻尼系数∑C_t为：

∑F_t＝∑C_t·v_t^α(6)

∑C_t＝K_t·C(7)