应用振动功率流分析支座对桥梁抗震性能的影响

Word版本，下载可自由编辑应用振动功率流分析支座对桥梁抗震性能的影响下面是我给大家带来关于应用振动功率流分析支座对桥梁抗震性能的影响，以供参考。

本文选用北京城市轨道交通某高架桥结构,讨论了系统振动功率流的传递,分析了板式橡胶支座参数变化对结构整体抗震性能的影响。理论分析和仿真计算表明,板式橡胶支座的加入增强了结构的整体性,使得延续梁各桥墩分担总的振动功率流,从而改善了结构整体抗震性能。

1引言

目前,功率流理论主要应用于船舶结构的减振降噪以及梁板结构、机器及基础等的隔振和减振方面[1~4],在桥梁减隔振方面的应用较少,尚未找到应用功率流理论分析高架桥梁支座参数对桥梁抗震性能影响的文献。

传统的振动分析办法———传递函数法,采纳力或速度等单一物理量的传递概念衡量振动在结构中的响应,忽视了物理量的内在信息。振动在结构中的传扬过程实质上是振动能量的传递过程,结构振动的大小取决于输入能量的大小,惟独削减对结构的能量输入,才干削减结构的振动[5]。本文从桥梁结构振动能量传递角度动身,分析了高架桥纵桥向振动能量的传递过程及板式橡胶支座参数对桥梁抗震性能的影响。

2高架桥梁的功率流分析

2·1功率流的基本概念

功率流表示单位时光内外力作功或结构耗散能量的能力[6],定义为在单位时光流过垂直于波传扬方向上单位面积的振动能量[7]。即当结构上作用一简谐力Fejωt并产生速度响应Vej(ωtφ),将该力的时光平均功率称为振动功率流P,表示为:

功率流既考虑了物理量力和速度的大小,也考虑两个物理量之间的相位关系。作为一个能够同时表征振动水平和传递方向的物理量,它适合于分析不同支座参数对桥梁抗震性能的影响,克服了用单一物理量评价的不足。

2·2高架桥纵桥向的功率流推导

本文选用文献[8]所述的1联(252525)m的城市轨道交通高架延续梁桥举行讨论。该联墩号为18~21,墩高分离为7.0m、8.2m、7.8m和7.8m,20墩为固定墩,其余为活动墩。因为梁的纵向刚度远大于桥墩的弯曲刚度,在纵桥向地震激励作用下,高架桥梁结构体系上部梁结构可模拟为刚体,板式橡胶支座可模拟为水平向弹簧。结构计算模型如图1所示。

对于上述计算模型,可以采纳如图2所示的桥梁结构电-力类比导纳分析模型举行功率流分析。图中简谐激励力FI(jω)“流过”桥梁、支座、墩柱等“元件”,以FO(jω)传到基础中,类比于电路图中的电流;每个元件两端变化的物理量速度,类比于电路图中的电压;Ya、Yb、…、Yn依次为梁质量、梁刚度和阻尼及各支座的刚度和阻尼、各墩的质量、刚度和阻尼的导纳,类比于电路图中的电阻。

式中,m为质量。由上式可以计算出梁部、桥墩的质量导纳,分离用符号Ya、Yg、Yi、Yk、Ym表示。若将图中①、②、…、⑥点处导纳根据导纳的串、并联举行计算[9],可得:

再由式(3),可以计算得到利用各节点的振动功率流。

为了便于计算比较,将流入桥梁部的功率流作为基准,对输入到各个节点的功率流举行归一化处理,得到归一化功率流。

利用计算以上流入桥梁各部分的功率流,得到传递到各桥墩的振动能量大小,进