应用正交法的锁死销减震效果影响因素研究摘要：为充分利用活动墩的抗震潜能提高连续梁桥的整体抗震性能，提出了加速度激活的锁死销减震装置.为明确影响连续梁桥锁死销减震效果的影响因素，结合某七跨等高连续梁桥，对激活阈值、锁死间隙、桥墩高度、场地类型和连接刚度5个影响因素进行研究，其中每个影响因素安排了5个水平，运用正交试验设计原理，进行了相关数值模拟试验，分析了锁死销的减震效果，并通过极差分析找到了影响减震效果的主要因素和次要因素，给出了锁死销应用的分析步骤.进一步研究了主要因素激活阈值的取值范围和连接刚度对减震效果的影响规律，研究表明，墩顶加速度与桥墩自振周期密切相关，根据桥墩自振周期即可确定激活阈值取值范围；锁死销连接刚度的改变对减震效果具有一定影响，连接刚度越大，连续梁桥应用锁死销减震效果越好.关键词：连续梁桥；正交试验设计；极差分析；锁死销；减震装置；数值模拟：U442.5，U441.3文献标识码：A为满足温度荷载引起的变形需求，连续梁桥一般一联只设一个固定墩，致使地震作用下上部结构的纵向地震荷载绝大多数由固定墩承担.连续梁桥历次震害实例表明，梁体纵向地震位移响应较大，极易引发伸缩缝和支座的破坏，严重时可能会导致落梁等严重震害.基于连续梁桥的结构形式及地震响应特点，为充分发挥活动墩的抗震潜能以提高连续梁桥的整体抗震性能，本文提出了连续梁桥锁死销减震体系，即在连续梁桥梁体和活动墩间安装加速度激活的锁死销装置，该装置正常运营状态下不限制梁体与活动墩的相对位移，地震时活动墩墩顶加速度达到锁死销激活阈值后，锁死销将限制梁体和桥墩的相对位移，实现活动墩与固定墩共同承受纵向地震荷载的目的.湖南大学学报（自然科学版）2016年第9期张文学等：应用正交法的锁死销减震效果影响因素研究国内外相关研究表明，减隔震设计是提高桥梁抗震性能最为经济、有效的方法[1-3]，其一般做法是在梁体和桥墩之间安装具有减隔震功能的支座，如双曲面球型减隔震支座、铅销橡胶支座和黏滞阻尼器[4-9]等.但上述减隔震支座并非所有条件下均能取得良好的减震效果，文献[4]探讨了场地类型、桥墩高度对LRB隔震桥梁减震效果的影响，分析表明地震动频谱特性、桥梁结构自身周期和强度是影响减隔震效果的主要因素.文献[5]对比分析具有速度脉冲特性的近断层地震动和无速度脉冲地震动的地震反应，发现减震桥梁在具有向前方向性效应和滑冲效应的近断层地震动作用下的反应明显大于无速度脉冲地震动作用下的反应.文献[6]基于某钢构连续梁桥工程实例，分析了高烈度区长联多跨刚构连续梁桥应用双曲面球型减隔震支座的可行性，研究了摩擦因数和球心距2个主要参数对减震效果的影响，研究表明参数取值对结构的减震效果影响明显，合理选取支座参数是取得最佳减震效果的前提.文献[7]通过研究发现，LRB在低频脉冲地震激励下，不但不能充分发挥滞回耗能特性，反而使隔震后结构的地震响应显著放大，隔震效果较差.文献[8]对一座LRB隔震桥梁输入多条具有相同反应谱的地震波进行非线性时程分析，结果显示LRB隔震桥梁地震响应离散性较大，说明地震响应还受地震波反应谱以外的因素影响.文献[9-12]对采用减隔震支座的公路和铁路桥梁地震响应进行研究，分析支座参数和动力特性对隔震桥梁地震响应的影响，结果表明参数设置合理的减隔震支座可有效降低结构位移和内力响应，改善结构的抗震性能.文献[13-14]研究表明减隔震支座应用不当可能会引起严重后果.既往研究多是应用减隔震技术对桥梁的减隔震效果进行分析评价，或是对特定桥梁进行减震优化分析.本文在既往研究基础上，以某七跨连续梁桥为例，旨在寻找影响连续梁桥锁死销减震效果的显著因素，同时研究各种显著因素对减震效果的影响规律，并给出了相应结论.2锁死销减震效果影响因素分析2.1计算模型为便于比较分析，本文结合某铁路桥主桥62.5m+5×96m+62.5m七跨等高连续梁桥进行，如图4所示，主梁重为36300t，桥墩高度为20m，其纵向抗弯惯性矩为30，截面面积为15m2，混凝土的弹性模量取3.45×1010N/m2.采用ANSYS软件建立全桥有限元模型，梁、墩采用梁单元模拟，采用图2所示的锁死销单元考虑锁死...