一种独塔自锚悬索桥结构体系及其静动力协同控制方法 |
|||||||
| 申请号 | CN202311547448.0 | 申请日 | 2023-11-20 | 公开(公告)号 | CN117592327A | 公开(公告)日 | 2024-02-23 |
| 申请人 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司; | 发明人 | 苗润池; 王碧波; 谢瑞杰; 袁毅; 乐锐; 黄煌; 康晋; 霍学晋; 何友娣; 张景钰; | ||||
| 摘要 | 本 申请 涉及一种独塔自锚悬索桥结构体系的静动 力 协同控制方法，包括：确定独塔自锚悬索桥的 基础 结构；在独主塔和/或锚墩处设置约束装置，以静动力协同控制为原则设定约束装置的参数，以形成结构体系；设定约束装置的参数包括：建立用于静力和动力计算的独塔自锚悬索桥的有限元模型；在静力最不利组合工况下，基于有限元模型获取独主塔或锚墩处最大约束力；在 地震 工况下，基于有限元模型获取独主塔或锚墩处最大约束力；结合静力最不利组合工况和地震工况获取的最大约束力，设定约束装置的参数。本申请以静力和动力协同控制方法设定结构体系中约束装置的参数，从而控制独塔自锚悬索桥结构体系，在静力作用和动力作用下结构体系均发挥相应功能需要。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种独塔自锚悬索桥结构体系的静动力协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤： |
||||||
| 说明书全文 | 一种独塔自锚悬索桥结构体系及其静动力协同控制方法技术领域背景技术[0002] 目前，自锚悬索桥由于其造型优美、克服地质条件限制的特点，在城市中小跨度桥梁中应用越来越普遍，其中，独塔自锚悬索桥又以其特殊的非对称美学景观广受设计者青睐。自锚悬索桥与传统悬索桥相比，二者在结构和受力方面具有很大区别。传统悬索桥由于其主缆锚固于两侧大地锚碇上，结构受主缆锚碇的锚固作用明显，在静力和动力作用下，结构体系简单，受力明确。而自锚悬索桥由于主缆需要锚固在主梁自身上，同时需要克服主缆的上拔力，在锚墩处设置较重的梁段进行压重，主梁自身还要承受主缆的轴向力，结构受力相对复杂。 [0003] 独塔自锚悬索桥只有一个主塔，主缆锚固于主梁上，在纵向力作用下，独塔自锚悬索桥犹如一个巨大的秋千，缺少传统悬索桥的锚碇锚固，也没有常规双塔自锚悬索桥左右主塔的相互牵制，结构摇摆效应明显。独塔自锚悬索桥常采用塔梁约束结构体系或塔梁固结约束体系进行约束，虽然在静力下能满足要求，但是在地震作用下由于主梁自身锚固重量大、恒载重、地震响应特别大，主塔、桥墩等构件很难满足抗震性能要求。因此，独塔自锚悬索桥的结构体系设置约束装置时需要减隔震设计。 [0004] 相关技术中，独塔自锚悬索桥结构新颖和受力模式特殊，静力和动力特性区别明显，确定结构体系的控制方法时必须要考虑静力和动力的不同。但静力和动力分别进行计算分析时需要采用不同结构体系的有限元模型，甚至会出现多个不同结构体系计算模型分别考虑静力和动力作用，使得根据静力和动力的计算结果再以经验值设置约束装置的参数时，导致约束装置可能无法兼顾静力要求和抗震性能要求。 发明内容[0005] 本申请提供一种独塔自锚悬索桥结构体系及其静动力协同控制方法，可以解决相关技术中设置约束装置的参数时约束装置无法兼顾静力要求和抗震性能要求的技术问题。 [0006] 第一方面，本申请实施例提供一种独塔自锚悬索桥结构体系的静动力协同控制方法，包括以下步骤： [0007] 确定独塔自锚悬索桥的基础结构；其中，所述独塔自锚悬索桥包括两个锚墩、架设在两个所述锚墩上的主梁、位于两个所述锚墩之间的独主塔、架设在所述独主塔上并锚固于所述主梁两端的索面主缆； [0008] 在所述独主塔和/或所述锚墩处设置约束装置，以静动力协同控制为原则设定所述约束装置的参数，以形成结构体系； [0009] 以静动力协同控制为原则设定所述约束装置的参数包括： [0010] 建立用于静力和动力计算的独塔自锚悬索桥的有限元模型； [0011] 在静力最不利组合工况下，基于所述有限元模型获取所述独主塔或所述锚墩处最大约束力； [0012] 在地震工况下，基于所述有限元模型获取所述独主塔或所述锚墩处最大约束力； [0013] 结合所述静力最不利组合工况和所述地震工况获取的最大约束力，以静动力协同控制为原则设定所述约束装置的参数。 [0014] 结合第一方面，在一种实施方式中，在所述锚墩处设置第一约束装置，所述第一约束装置包括带限位功能的钢阻尼弹塑性支座，以静动力协同控制为原则设定所述钢阻尼弹塑性支座的参数，以形成横桥向结构体系； [0015] 以静动力协同控制为原则设定所述钢阻尼弹塑性支座的参数包括： [0016] 建立用于静力和动力计算的独塔自锚悬索桥的第一有限元模型； [0017] 在横桥向方向、静力最不利组合工况下，基于所述第一有限元模型获取所述锚墩处横桥向最大约束力Fy1； [0018] 在横桥向方向、E1地震结构约束工况下，基于所述第一有限元模型获取所述锚墩处横桥向最大约束力Fy2； [0019] 结合上述工况获取的横桥向最大约束力，以静动力协同控制为原则设定所述钢阻尼弹塑性支座的参数； [0020] 所述钢阻尼弹塑性支座的参数包括： [0021] 屈服力Fyq＝Fy1+λ1×(Fy2‑Fy1)，λ1取值范围为0.3～0.8； [0022] 屈服前刚度Ky＝Fyq/Dy，Dy取值范围为1.5～3mm； [0023] 屈服后刚度Kq＝φ×Ky，φ取值范围为0.1～0.3； [0024] 最大屈服力Fymax＝α×Fyq，α取值范围为1.1～1.3； [0025] 最大屈服位移Dymax＝15～25cm。 [0027] 结合第一方面，在一种实施方式中，所述独塔自锚悬索桥还包括设于所述锚墩远离所述独主塔方向一侧的边墩，在所述边墩处设置所述带限位功能的钢阻尼弹塑性支座，以相同方法、以静动力协同控制为原则设定所述钢阻尼弹塑性支座的参数。 [0028] 结合第一方面，在一种实施方式中，在所述独主塔处设置第二约束装置，所述第二约束装置包括带限位功能的粘滞阻尼器，以静动力协同控制为原则设定所述粘滞阻尼器的参数，以形成纵桥向结构体系； [0029] 以静动力协同控制为原则设定所述粘滞阻尼器的参数包括： [0030] 建立用于静力和动力计算的独塔自锚悬索桥的第二有限元模型； [0031] 在纵桥向方向、静力最不利组合工况下，基于所述第二有限元模型获取所述独主塔处纵桥向最大约束力Fx1； [0032] 在纵桥向方向、E1地震结构约束工况下，基于所述第二有限元模型获取所述独主塔处纵桥向最大约束力Fx2； [0033] 在纵桥向方向、E2地震结构无约束工况下且考虑所述粘滞阻尼器时，基于所述第二有限元模型获取所述独主塔处纵桥向最大约束力Fx3； [0034] 结合上述工况获取的最大约束力，以静动力协同控制为原则设定所述粘滞阻尼器的参数； [0035] 所述粘滞阻尼器的参数包括： [0036] 屈服力Fxq＝max{Fx1+λ1×(Fx2‑Fx1)；λ2×Fx3}，λ1取值范围为0.3～0.8，λ2取值范围为0.8～1.2； [0037] 屈服前刚度Kx＝Fxq/Dx，Dx取值范围为1.5～3mm； [0038] 屈服后刚度Kq＝φ×Kx，φ取值范围为0.05～0.1； [0039] 最大屈服力Fxmax＝β×Fxq，β取值范围为1～1.2； [0040] 最大屈服位移Dxmax＝50～60cm； [0041] 阻尼系数C＝γ×Fxq/n，γ取值范围为1.1～1.2，n为粘滞阻尼器的数量； [0042] 速度指数a取值范围为0.2～0.4。 [0043] 结合第一方面，在一种实施方式中，所述纵桥向结构体系中，所述第二约束装置还包括在所述锚墩处设置的活动支座。 [0044] 结合第一方面，在一种实施方式中，所述独塔自锚悬索桥还包括设于所述锚墩远离所述独主塔方向一侧的边墩，所述纵桥向结构体系中，所述第二约束装置还包括在所述边墩处设置的活动支座。 [0045] 结合第一方面，在一种实施方式中，在所述独主塔、所述锚墩和所述边墩处设置竖向支座，以形成竖向结构体系。 [0046] 结合第一方面，在一种实施方式中，所述独主塔与两个所述锚墩之间分别布置为主跨和次主跨，所述锚墩和所述边墩之间布置为外伸边跨，所述主梁在所述主跨和所述次主跨为钢结构主梁，在所述外伸边跨为预应力混凝土主梁。 [0047] 第二方面，本申请实施例提供一种独塔自锚悬索桥结构体系，由上述任一项所述的静动力协同控制方法控制。 [0048] 本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果包括： [0049] 本申请提供一种独塔自锚悬索桥结构体系的静动力协同控制方法，通过同一个有限元模型分别在静力最不利组合工况和地震工况下进行计算分析，以静动力协同控制为原则设定结构体系中约束装置的参数，从而控制独塔自锚悬索桥的结构体系。本申请针对独塔自锚悬索桥的静动力结构体系，通过在静力和动力结构体系转换时设置参数控制，达到静动力协同控制的目的，使得在静力作用和动力作用下结构体系均能发挥相应功能需要，在静力和动力特性功能需求中协同转换，极大改善了独塔自锚悬索桥静力和动力受力特性。附图说明 [0050] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0051] 图1为本发明一实施例中独塔自锚悬索桥的立面结构示意图。 [0052] 图2为本发明一实施例中独塔自锚悬索桥的平面结构示意图。 [0053] 图3为本发明一实施例中独主塔的立面结构示意图。 [0054] 图4为本发明一实施例中独塔自锚悬索桥结构体系的平面结构示意图。 [0055] 图5为图4所示独塔自锚悬索桥结构体系中A部分的放大图。 [0056] 图6为图4所示独塔自锚悬索桥结构体系中B部分的放大图。 [0057] 图7为本发明一实施例中带限位功能的钢阻尼弹塑性支座的本构关系示意图。 [0058] 图8为本发明一实施例中带限位功能的粘滞阻尼器本构关系示意图。 [0059] 图中：1、锚墩；2、主梁；21、主跨；22、次主跨；23、外伸边跨；3、独主塔；4、索面主缆；5、吊杆；6、边墩；7、第一约束装置；71、钢阻尼弹塑性支座；72、横向抗风支座；8、第二约束装置；81、粘滞阻尼器；9、活动支座。 具体实施方式[0060] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 [0061] 本申请实施例提供了一种独塔自锚悬索桥结构体系的静动力协同控制方法，其能解决相关技术中设置约束装置的参数时约束装置无法兼顾静力要求和抗震性能要求的技术问题。 [0062] 参照图1和图2，其中，图1为本发明一实施例中独塔自锚悬索桥的立面结构示意图。图2为本发明一实施例中独塔自锚悬索桥的平面结构示意图。 [0063] 本实施例提供一种独塔自锚悬索桥结构体系的静动力协同控制方法，包括以下步骤： [0064] 步骤S1、确定独塔自锚悬索桥的基础结构；其中，独塔自锚悬索桥包括两个锚墩1、架设在两个锚墩1上的主梁2、位于两个锚墩1之间的独主塔3、架设在独主塔3上并锚固于主梁2两端的索面主缆4。 [0065] 步骤S2、在独主塔3和/或锚墩1处设置约束装置，以静动力协同控制为原则设定约束装置的参数，以形成结构体系。 [0066] 以静动力协同控制为原则设定约束装置的参数包括： [0067] 建立用于静力和动力计算的独塔自锚悬索桥的有限元模型； [0068] 在静力最不利组合工况下，基于有限元模型获取独主塔3或锚墩1处最大约束力； [0069] 在地震工况下，基于有限元模型获取独主塔3或锚墩1处最大约束力； [0070] 结合静力最不利组合工况和地震工况获取的最大约束力，以静动力协同控制为原则设定约束装置的参数。 [0071] 本实施例提供一种独塔自锚悬索桥结构体系的静动力协同控制方法，通过同一个有限元模型分别在静力最不利组合工况和地震工况下进行计算分析，以静动力协同控制为原则设定结构体系中约束装置的参数，从而控制独塔自锚悬索桥的结构体系。本实施例针对独塔自锚悬索桥的静动力结构体系，通过在静力和动力结构体系转换时设置参数控制，达到静动力协同控制的目的，使得在静力作用和动力作用下结构体系均能发挥相应功能需要，在静力和动力特性功能需求中协同转换，极大改善了独塔自锚悬索桥静力和动力受力特性。 [0072] 以下对各步骤进行详细说明和阐述。 [0073] 如图1和图2所示，独塔自锚悬索桥包括两个锚墩1、架设在两个锚墩1上的主梁2、位于两个锚墩1之间的独主塔3、架设在独主塔3上并锚固于主梁2两端的索面主缆4、将主梁2和索面主缆4固定连接的吊杆5、设于锚墩1远离独主塔3方向一侧的边墩6。 [0074] 一实施例中，独主塔3与两个锚墩1之间分别布置为主跨21和次主跨22，锚墩1和边墩6之间布置为外伸边跨23，主梁2在主跨21和次主跨22为钢结构主梁，在外伸边跨23为预应力混凝土主梁。 [0075] 其中，主跨21跨度大于150m以上，次主跨22与主跨21的跨度比值在0.5～0.7，外伸边跨23跨度不超过60m。 [0076] 如图3所示，图3为本发明一实施例中独主塔的立面结构示意图。 [0077] 独主塔3为空间A字形独主塔，具体为混凝土桥塔。 [0078] 如图4和图5所示，其中，图4为本发明一实施例中独塔自锚悬索桥结构体系的平面结构示意图。图5为图4所示独塔自锚悬索桥结构体系中A部分的放大图。 [0079] 一实施例中，在锚墩1处设置第一约束装置7，第一约束装置7包括带限位功能的钢阻尼弹塑性支座71，以静动力协同控制为原则设定钢阻尼弹塑性支座71的参数，以形成横桥向结构体系。 [0080] 以静动力协同控制为原则设定钢阻尼弹塑性支座71的参数包括： [0081] 建立用于静力和动力计算的独塔自锚悬索桥的第一有限元模型； [0082] 在横桥向方向、静力最不利组合工况下，基于第一有限元模型获取锚墩1处横桥向最大约束力Fy1； [0083] 在横桥向方向、E1地震结构约束工况下，基于第一有限元模型获取锚墩1处横桥向最大约束力Fy2； [0084] 结合上述工况获取的横桥向最大约束力，以静动力协同控制为原则设定钢阻尼弹塑性支座71的参数； [0085] 钢阻尼弹塑性支座71的参数包括： [0086] 屈服力Fyq＝Fy1+λ1×(Fy2‑Fy1)，λ1取值范围为0.3～0.8； [0087] 屈服前刚度Ky＝Fyq/Dy，Dy取值范围为1.5～3mm； [0088] 屈服后刚度Kq＝φ×Ky，φ取值范围为0.1～0.3； [0089] 最大屈服力Fymax＝α×Fyq，α取值范围为1.1～1.3； [0090] 最大屈服位移Dymax＝15～25cm。 [0091] 其中，静力最不利组合工况指的是根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60‑2015)中4.1.5条按承载能力极限状态设计的基本组合，如极限风荷载最不利组合，极限风荷载为百年一遇风荷载；E1地震结构约束工况中，E1地震指50年超越概率10％(重现期475年)的地震。 [0092] 以静动力协同控制为原则指的是：设定钢阻尼弹塑性支座71的参数时，将静力最不利组合工况下的最大约束力Fy1和E1地震结构约束工况下的最大约束力Fy2结合起来，综合设定屈服力的大小，确保横桥向结构体系在静力和动力特性功能需求中协同转换。 [0093] 带限位功能的钢阻尼弹塑性支座是一种在阻尼装置中加入了限位功能的支座，钢阻尼弹塑性支座作为一种减震装置，利用橡胶垫圈、钢板和钢柱等组成部分的摩擦耗能和塑性变形来吸收地震能量，减小结构受到的地震力。而带限位功能的钢阻尼弹塑性支座在顶部或底部添加了限位装置，以限制支座的纵向位移范围。当结构受到超过限位范围的外力作用时，限位装置会提供额外的力量，从而限制支座的进一步位移。提供额外的耗能和控制功能。 [0094] 带限位功能的钢阻尼弹塑性支座提供更大的控制范围和控制能力，在地震时降低结构的震动位移和加速度，并保护结构的安全性。同时，限位功能还可以提供额外的保护，以防止支座超过其设计位移范围而遭受破坏，有效减小结构的动态响应，降低结构的震动位移，从而减轻地震对结构的影响。 [0095] 一实施例中，横桥向结构体系中，第一约束装置7还包括在独主塔3处设置的横向抗风支座72，以加强横向抗风性能。 [0096] 一实施例中，在边墩6处设置带限位功能的钢阻尼弹塑性支座71，以相同方法、以静动力协同控制为原则设定钢阻尼弹塑性支座71的参数。 [0097] 通过上述方案，建立独塔自锚悬索桥的横桥向结构体系，其中，带限位功能的钢阻尼弹塑性支座具有较大控制能力和耗能能力，结合了钢阻尼技术和限位装置的优势，为结构提供更高的抗震性能和保护；而通过本实施例提供的以静动力协同控制为原则设定钢阻尼弹塑性支座参数，能兼顾静力要求和抗震性能要求。 [0098] 如图4和图6所示，图6为图4所示独塔自锚悬索桥结构体系中B部分的放大图。 [0099] 一实施例中，在独主塔3处设置第二约束装置8，第二约束装置8包括带限位功能的粘滞阻尼器81，以静动力协同控制为原则设定粘滞阻尼器81的参数，以形成纵桥向结构体系； [0100] 以静动力协同控制为原则设定粘滞阻尼器81的参数包括： [0101] 建立用于静力和动力计算的独塔自锚悬索桥的第二有限元模型； [0102] 在纵桥向方向、静力最不利组合工况下，基于第二有限元模型获取独主塔3处纵桥向最大约束力Fx1； [0103] 在纵桥向方向、E1地震结构约束工况下，基于第二有限元模型获取独主塔3处纵桥向最大约束力Fx2； [0104] 在纵桥向方向、E2地震结构无约束工况下且考虑粘滞阻尼器81时，基于第二有限元模型获取独主塔3处纵桥向最大约束力Fx3； [0105] 结合上述工况获取的最大约束力，以静动力协同控制为原则设定粘滞阻尼器81的参数； [0106] 粘滞阻尼器81的参数包括： [0107] 屈服力Fxq＝max{Fx1+λ1×(Fx2‑Fx1)；λ2×Fx3}，λ1取值范围为0.3～0.8，λ2取值范围为0.8～1.2； [0108] 屈服前刚度Kx＝Fxq/Dx，Dx取值范围为1.5～3mm； [0109] 屈服后刚度Kq＝φ×Kx，φ取值范围为0.05～0.1； [0110] 最大屈服力Fxmax＝β×Fxq，β取值范围为1～1.2； [0111] 最大屈服位移Dxmax＝50～60cm； [0112] 阻尼系数C＝γ×Fxq/n，γ取值范围为1.1～1.2，n为粘滞阻尼器的数量； [0113] 速度指数a取值范围为0.2～0.4。 [0114] 其中，静力最不利组合工况指的是根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60‑2015)中4.1.5条按承载能力极限状态设计的基本组合，如极限风荷载、活载最不利组合，极限风荷载为百年一遇风荷载；E1地震指50年超越概率10％(重现期475年)的地震，E2地震指50年超越概率2％(重现期2500年)的地震。 [0115] 粘滞阻尼器是一种基于粘滞阻尼原理设计的装置，它通过内部的黏性流体(如油)的阻尼作用，将结构的震动能量转化为热能进行消耗，是一种速度相关型阻尼器。带限位功能的粘滞阻尼器在设计中加入了限位装置，使得阻尼器在超过一定位移范围时可以提供额外的力量限制，从而控制结构的位移。带限位功能的粘滞阻尼器能够有效地减小结构的峰值位移和加速度，提供一定的结构控制能力，降低结构的震动响应。 [0116] 一实施例中，纵桥向结构体系中，第二约束装置8还包括在锚墩1处设置的活动支座，活动支座为竖向支座，可以向其他方向活动。 [0117] 一实施例中，纵桥向结构体系中，第二约束装置8还包括在边墩6处设置的活动支座。 [0118] 通过上述方案，建立独塔自锚悬索桥的纵桥向结构体系，带限位功能的粘滞阻尼器作为用于结构抗震设计的减震装置，提供额外的能量耗散和控制结构的动力响应；而通过本实施例提供的以静动力协同控制为原则设定粘滞阻尼器参数，能兼顾静力要求和抗震性能要求，提高结构的抗震能力和安全性。 [0120] 通过上述方案，建立独塔自锚悬索桥的竖向结构体系，竖向支座9和纵桥向结构体系中的活动支座为同一结构，兼顾功能和结构要求。 [0121] 基于同一个有限元模型进行静力和动力计算时均采用有限元方法计算，具体地，计算地震工况下时采用反应谱分析法或时程分析方法，设定参数取值时在有限元模型中采用非线性边界模拟方法。 [0122] 第二方面，本申请实施例提供一种独塔自锚悬索桥结构体系，由上述静动力协同控制方法控制。 [0123] 下面提供一个具体的实施例加以说明。 [0124] 以某主跨为300m的独塔空间自锚悬索桥为例。根据本实施例提供的独塔自锚悬索桥结构体系的静动力协同控制方法，步骤如下： [0125] 确定独塔空间自锚悬索桥的基础结构。 [0126] 如图1和图2所示，独塔空间自锚悬索桥包括两个锚墩1、架设在两个锚墩1上的加劲主梁2、位于两个锚墩1之间的独主塔3、架设在独主塔3上并锚固于加劲主梁2两端的空间索面主缆4、将加劲主梁2和空间索面主缆4固定连接的空间索面吊杆5、设于锚墩1远离独主塔3方向一侧的边墩6。 [0127] 独主塔3与两个锚墩1之间分别布置为主跨21和次主跨22，锚墩1和边墩6之间布置为两个外伸边跨23，跨度布置为40+300+180+40m，编号依次为P0～P4，独主塔3编号为P2，锚墩1编号为P1和P3，边墩6编号为P0和P4。 [0128] 如图4和图5所示，在锚墩1和边墩6处设置第一约束装置7，第一约束装置7包括带限位功能的钢阻尼弹塑性支座71，以静动力协同控制为原则设定钢阻尼弹塑性支座71的参数，以形成横桥向结构体系。 [0129] 以静动力协同控制为原则设定钢阻尼弹塑性支座71的参数包括： [0130] 建立用于静力和动力计算的独塔自锚悬索桥的第一有限元模型。 [0131] 在横桥向方向、静力(极限风荷载)最不利组合工况下，基于第一有限元模型获取锚墩1和边墩6处横桥向最大约束力Fy1。采用有限元方法计算，结果如表1所示。 [0132] 表1锚墩和边墩处横桥向最大约束力Fy1 [0133]墩号 横桥向最大约束力Fy1(kN) P0 921 P1 1951 P3 2393 P4 1572 [0134] 在横桥向方向、E1地震结构约束工况下，基于第一有限元模型获取锚墩1和边墩6处横桥向最大约束力Fy2；采用反应谱分析方法计算，结果如表2所示。 [0135] 表2锚墩和边墩处横桥向最大约束力Fy2 [0136] 墩号 横桥向最大约束力Fy2(kN)P0 4905 P1 10793 P3 23845 P4 9825 [0137] 结合上述工况获取的横桥向最大约束力，以静动力协同控制为原则设定钢阻尼弹塑性支座71的参数，如表3所示；带限位功能的钢阻尼弹塑性支座71的本构关系示意图如图7所示。 [0138] 钢阻尼弹塑性支座71的参数包括： [0139] 屈服力Fyq＝Fy1+λ1×(Fy2‑Fy1)，λ1取值范围为0.3～0.8； [0140] 屈服前刚度Ky＝Fyq/Dy，Dy取值为2.5mm； [0141] 屈服后刚度Kq＝φ×Ky，φ取值范围为0.1～0.3； [0142] 最大屈服力Fymax＝α×Fyq，α取值为1.2； [0143] 最大屈服位移Dymax＝20cm。 [0144] 表3带限位功能的钢阻尼弹塑性支座参数 [0145] [0146] 如图4和图5所示，横桥向结构体系中，第一约束装置7还包括在独主塔3处设置的横向抗风支座72，以加强横向抗风性能。 [0147] 如图4和图6所示，在独主塔3处设置第二约束装置8，第二约束装置8包括带限位功能的粘滞阻尼器81，以静动力协同控制为原则设定粘滞阻尼器81的参数，以形成纵桥向结构体系。 [0148] 以静动力协同控制为原则设定粘滞阻尼器81的参数包括： [0149] 建立用于静力和动力计算的独塔自锚悬索桥的第二有限元模型。 [0150] 在纵桥向方向、静力(极限风荷载、活载等)最不利组合工况下，基于第二有限元模型获取独主塔3处纵桥向最大约束力Fx1；采用有限元方法计算，结果如表4所示。 [0151] 表4独主塔处横桥向最大约束力Fx1 [0152] 墩号 最大约束力Fx1(kN)P2 11730 [0153] 在纵桥向方向、E1地震结构约束工况下，基于第二有限元模型获取独主塔3处纵桥向最大约束力Fx2；采用反应谱分析方法计算，结果如表5所示。 [0154] 表5独主塔处横桥向最大约束力Fx2 [0155] 墩号 最大约束力Fx2(kN)P2 16670 [0156] 在纵桥向方向、E2地震结构无约束工况下且考虑粘滞阻尼器81时，基于第二有限元模型获取独主塔3处纵桥向最大约束力Fx3；采用非线性时程分析方法计算，结果如表6所示。 [0157] 表6独主塔处横桥向最大约束力Fx3 [0158] [0159] [0160] 结合上述工况获取的最大约束力，以静动力协同控制为原则设定粘滞阻尼器81的参数；结果如表7所示；带限位功能的粘滞阻尼器81的本构关系示意图如图8所示。 [0161] 粘滞阻尼器81的参数包括： [0162] 屈服力Fxq＝max{Fx1+λ1×(Fx2‑Fx1)；λ2×Fx3}，λ1取值范围为0.3～0.8，λ2取值范围为0.8～1.2； [0163] 屈服前刚度Kx＝Fxq/Dx，Dx取值为2.5mm； [0164] 屈服后刚度Kq＝φ×Kx，φ取值范围为0.05～0.1； [0165] 最大屈服力Fxmax＝β×Fxq，β取值为1.1； [0166] 最大屈服位移Dxmax＝50cm； [0167] 阻尼系数C＝γ×Fxq/n，γ取值范围为1.1～1.2，n为粘滞阻尼器的数量，取值为4； [0168] 速度指数a取值范围为0.2～0.4。 [0169] 表7带限位功能的粘滞阻尼器参数 [0170] [0171] 纵桥向结构体系中，第二约束装置8还包括在锚墩1和边墩6处设置的活动支座，活动支座为竖向支座9。 [0172] 如图5和图6所示，在独主塔3、锚墩1和边墩6处设置竖向支座9，以形成竖向结构体系。每个位置横桥向分别设置两个竖向支座9，约束主梁2的竖向位移和扭转角。 [0173] 通过上述方案，以静动力协同控制为原则建立独塔自锚悬索桥的横桥向、纵桥向、竖向结构体系，通过在静力和动力结构体系转换时设置参数控制，达到静动力协同控制的目的，使得结构体系在静力和动力特性功能需求中协同转换，兼顾静力要求和抗震性能要求。 [0174] 在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。 [0175] 需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 [0176] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈