地震下三塔悬索桥主缆-鞍座摩擦滑移行为及其影响

摘要

三塔悬索桥中塔两侧主缆并未直接与锚锭连接，中塔处主缆的纵向约束较弱，地震下主缆-鞍座易发生显著的摩擦滑移。为了揭示三塔悬索桥中主缆-鞍座摩擦滑移及其对结构地震响应的影响规律，本文依托浔江大桥实际工程，建立了三塔悬索桥的非线性有限元模型，利用摩擦单元重现了主缆-鞍座界面的摩擦滑移行为，揭示了地震下主缆在边塔和中塔处的不同滑移变位，分析了摩擦系数对于界面滑移、主塔内力等响应量的影响规律。分析结果表明：摩擦系数大于0.1,在设计地震下主缆-索鞍界面无摩擦滑移，而在罕遇地震和极罕遇地震下，有一定的摩擦滑移，最大摩擦滑移量随着摩擦系数增大而减小；主缆-索鞍界面在地震作用下会发生明显滞回现象，最大可提供约2.0%的等效阻尼比；边塔顶剪力对塔底弯矩的贡献率达到了50%～70%,而中塔由于设置阻尼器，剪力贡献率仅为20%～40%;适当减小摩擦系数有利于降低塔的响应，但摩擦系数降低至0.001时，主缆将失去对塔变形的约束能力，将显著改变塔的变形模式与动力效应。

关键词

三塔悬索桥 / 主缆-鞍座摩擦滑移 / 动力时程分析 / 滞回曲线 / 摩擦系数