防落梁油阻尼器设计及工程应用研究-震灾防御技术.PDF

第 11 卷 第 1 期 震灾防御技术 Vol. 11 ，No. 1 2016 年 3 月 Technology for Earthquake Disaster Prevention Mar. ，2016 范卫星，郭迅，刘洋，张宝，骆承慧，2016 ．防落梁油阻尼器设计及工程应用研究．震灾防御技术，11 （1）：86—92 ． doi ：10.11899/zzf 防落梁油阻尼器设计及工程应用研究1 1 ） 1 ） 2 ） 1 ） 1 ） 范卫星 郭 迅 刘 洋 张 宝 骆承慧 1）防灾科技学院，北京 101601 2 ）中国地震局工程力学研究所，哈尔滨 150080 摘要 应用一款自主设计的油阻尼器进行了力学性能及简支梁桥减振试验研究。通过用 FCS-250kN 电 液伺服控制作动器对油阻尼器进行加载试验，得出油阻尼器阻尼系数等参数。试验结果表明，本试验 所用油阻尼器具有十分理想的速度相关特性，F-V 图形在一定工作速度范围内呈线性关系，且具有良好 的滞回性能。经过与典型实际桥梁的质量、刚度、频率以及初始阻尼比的组合计算，典型公路、铁路 简支梁桥安装本油阻尼器后，在线弹性阶段可实现结构总体阻尼比在 5%—20%之间可调；在强地震作 用下，可实现梁体滑移限位，避免落梁，确保强地震后桥梁的可通行性。因此，油阻尼器在我国中小 型简支梁桥抗震方向具有很大的发展前景。 关键词：油阻尼器 防落梁 阻尼系数 作动器 桥梁抗震 前言 破坏性地震对桥梁上部结构的位移震害是极为常见的。这种震害表现为桥梁上部结构发 生纵向、横向和扭转位移。最为常见的桥梁上部结构震害是纵、横向位移和落梁。如果能够 防止落梁的发生，将在很大程度上减轻桥梁震害。 在桥梁建设和加固中，能量耗散装置作为一种新的方法被广泛应用，其中以油阻尼器改 善结构性能最为常见，它可以有效地克服传统抗震方法的不足和降低结构的造价（聂利英等， 2014 ）。阻尼器技术经过多年发展，已从最初在军事、机械、宇航等领域的应用逐渐扩展到桥 梁建设领域。结构工程用油阻尼器在发展进程中经历如下 3 个阶段：最初以胶泥为填充材料， 称为第一代黏滞阻尼器；采用各种阀门控制阻尼器参数并使用蓄能器，可称为第二代阻尼器； 必威体育精装版发展形成的以小孔激流方式控制阻尼器参数的第三代阻尼器（陈永祁等，2014 ）。近年来 第三代油阻尼器在世界结构工程领域取得了飞速的发展，这种结构保护系统在结构工程上的 巨大减震作用和经济性能已经得到抗震工程界广泛认可（陈永祁等，2012b ）。 油阻尼器一般用于大跨度桥梁的减振控制中，主要是在不增加地震力的情况下，有效缓 解墩、梁等相对位移较大的问题（焦驰宇等，2009 ）。目前这项技术在土木工程领域已经进入 到规程规范完善及全面推广实施阶段。究其原因，与传统的加固方案相比，要达到同样的减 震效果，采用油阻尼器作为附加元件，更利于节约成本，减小交通影响，而同时可操作性强 1 基金项目 本文得到中央高校基本科研业务费研究生科技创新基金（Z）和国家自然科学基金）资助 ［收稿日期］2016-01-33 ［作者简介］范卫星，男，生于 1990 年。硕士研究生。主要研究领域：地震工程。E-mail ：fwx237026492@ 1 期 范卫星等：防落梁油阻尼器设计及工程应用研究 87 （薛恒丽等，2013 ）。 然而，在我国中小跨度简支体系桥梁中，油阻尼器消能减震技术的对口应用还是相对较 少，因此，研发具有自主知识产权的防落梁油阻尼器具有重大的实际意义和广阔的应用前景。 1 试验用油阻尼器构造及其试验设备 课题组研制团队成员之一在日本留学期间，在东京工业大学导师指导下，对日本的油阻 尼器作了专门调查。参考日本的做法，开发了本文述及的油阻尼器。该油阻尼器构造主要是 由杆头连接耳环、活塞杆、带孔活塞头