基于TMDI的高墩大跨连续刚构桥地震反应控制

摘要

高墩大跨连续刚构桥因主墩与上部结构固结，其减震控制设计存在一定的局限性，且主梁因地震作用会存在截面开裂及预应力束应力损失等现象。惯容系统是近年发展的结构减震控制新方式，特别是将惯容器与传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)结合，形成的调谐质量惯容阻尼器(tuned mass-damper-inerter, TMDI)。文中以某高墩大跨连续刚构桥为例，考虑施工过程结合Midas Civil与OpenSees软件建立非线性地震反应分析模型，以10条近断层脉冲波为输入，研究了分布式设置(多个)TMDI对其地震反应的控制效果。研究结果表明：地震动沿纵桥向输入时，TMDI可有效避免主梁顶板、底板开裂，但主梁腹板受力略有增大；沿横桥向输入时，TMDI则会明显降低主跨腹板受力；当地震动双向水平输入时，TMDI无论对主梁顶板、底板，还是主跨腹板的应力都有很好的减轻作用。在桥墩反应方面，墩顶最大位移平均减震率为52%(纵桥向)和21%(横桥向),纵桥向最大弯矩减震率是31%,在横桥向TMDI虽然会放大约10%的墩底弯矩，但它可控制桥墩的(弹塑性)残余位移反应。

关键词

高墩大跨连续刚构桥 / 减震控制 / 调谐质量惯容阻尼器(TMDI) / OpenSees / 时程分析

基金资助

国家自然科学基金项目(52178473); 广东省地震工程与应用技术重点实验室开放基金项目(2020B1212060071)