應(yīng)用振動(dòng)功率流分析支座對(duì)橋梁抗震性能的影響

Word版本，下載可自由編輯應(yīng)用振動(dòng)功率流分析支座對(duì)橋梁抗震性能的影響下面是我給大家?guī)黻P(guān)于應(yīng)用振動(dòng)功率流分析支座對(duì)橋梁抗震性能的影響，以供參考。

本文選用北京城市軌道交通某高架橋結(jié)構(gòu),討論了系統(tǒng)振動(dòng)功率流的傳遞,分析了板式橡膠支座參數(shù)變化對(duì)結(jié)構(gòu)整體抗震性能的影響。理論分析和仿真計(jì)算表明,板式橡膠支座的加入增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性,使得延續(xù)梁各橋墩分擔(dān)總的振動(dòng)功率流,從而改善了結(jié)構(gòu)整體抗震性能。

1引言

目前,功率流理論主要應(yīng)用于船舶結(jié)構(gòu)的減振降噪以及梁板結(jié)構(gòu)、機(jī)器及基礎(chǔ)等的隔振和減振方面[1~4],在橋梁減隔振方面的應(yīng)用較少,尚未找到應(yīng)用功率流理論分析高架橋梁支座參數(shù)對(duì)橋梁抗震性能影響的文獻(xiàn)。

傳統(tǒng)的振動(dòng)分析辦法———傳遞函數(shù)法,采納力或速度等單一物理量的傳遞概念衡量振動(dòng)在結(jié)構(gòu)中的響應(yīng),忽視了物理量的內(nèi)在信息。振動(dòng)在結(jié)構(gòu)中的傳揚(yáng)過程實(shí)質(zhì)上是振動(dòng)能量的傳遞過程,結(jié)構(gòu)振動(dòng)的大小取決于輸入能量的大小,惟獨(dú)削減對(duì)結(jié)構(gòu)的能量輸入,才干削減結(jié)構(gòu)的振動(dòng)[5]。本文從橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)能量傳遞角度動(dòng)身,分析了高架橋縱橋向振動(dòng)能量的傳遞過程及板式橡膠支座參數(shù)對(duì)橋梁抗震性能的影響。

2高架橋梁的功率流分析

2·1功率流的基本概念

功率流表示單位時(shí)光內(nèi)外力作功或結(jié)構(gòu)耗散能量的能力[6],定義為在單位時(shí)光流過垂直于波傳揚(yáng)方向上單位面積的振動(dòng)能量[7]。即當(dāng)結(jié)構(gòu)上作用一簡諧力Fejωt并產(chǎn)生速度響應(yīng)Vej(ωtφ),將該力的時(shí)光平均功率稱為振動(dòng)功率流P,表示為:

功率流既考慮了物理量力和速度的大小,也考慮兩個(gè)物理量之間的相位關(guān)系。作為一個(gè)能夠同時(shí)表征振動(dòng)水平和傳遞方向的物理量,它適合于分析不同支座參數(shù)對(duì)橋梁抗震性能的影響,克服了用單一物理量評(píng)價(jià)的不足。

2·2高架橋縱橋向的功率流推導(dǎo)

本文選用文獻(xiàn)[8]所述的1聯(lián)(252525)m的城市軌道交通高架延續(xù)梁橋舉行討論。該聯(lián)墩號(hào)為18~21,墩高分離為7.0m、8.2m、7.8m和7.8m,20墩為固定墩,其余為活動(dòng)墩。因?yàn)榱旱目v向剛度遠(yuǎn)大于橋墩的彎曲剛度,在縱橋向地震激勵(lì)作用下,高架橋梁結(jié)構(gòu)體系上部梁結(jié)構(gòu)可模擬為剛體,板式橡膠支座可模擬為水平向彈簧。結(jié)構(gòu)計(jì)算模型如圖1所示。

對(duì)于上述計(jì)算模型,可以采納如圖2所示的橋梁結(jié)構(gòu)電-力類比導(dǎo)納分析模型舉行功率流分析。圖中簡諧激勵(lì)力FI(jω)“流過”橋梁、支座、墩柱等“元件”,以FO(jω)傳到基礎(chǔ)中,類比于電路圖中的電流;每個(gè)元件兩端變化的物理量速度,類比于電路圖中的電壓;Ya、Yb、…、Yn依次為梁質(zhì)量、梁剛度和阻尼及各支座的剛度和阻尼、各墩的質(zhì)量、剛度和阻尼的導(dǎo)納,類比于電路圖中的電阻。

式中,m為質(zhì)量。由上式可以計(jì)算出梁部、橋墩的質(zhì)量導(dǎo)納,分離用符號(hào)Ya、Yg、Yi、Yk、Ym表示。若將圖中①、②、…、⑥點(diǎn)處導(dǎo)納根據(jù)導(dǎo)納的串、并聯(lián)舉行計(jì)算[9],可得:

再由式(3),可以計(jì)算得到利用各節(jié)點(diǎn)的振動(dòng)功率流。

為了便于計(jì)算比較,將流入橋梁部的功率流作為基準(zhǔn),對(duì)輸入到各個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率流舉行歸一化處理,得到歸一化功率流。

利用計(jì)算以上流入橋梁各部分的功率流,得到傳遞到各橋墩的振動(dòng)能量大小,進(jìn)