跨“V”形峽谷大跨度鐵路懸索橋減震研究

江 輝，宋光松，郭 輝，曾 聰，盧文良，劉展鑠，周勇政，何友娣

（1.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，北京 100081；2.高速鐵路軌道技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；3.北京交通大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，北京 100044；4.交通運(yùn)輸部規(guī)劃研究院，北京 100028；5.中國鐵路經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院有限公司，北京 100038；6.中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430056）

懸索橋具有跨越能力強(qiáng)、受力明確、布局合理等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸成為特大跨橋梁的主力橋型之一［1］。大跨度懸索橋?qū)儆谌嵝越Y(jié)構(gòu)體系，自振周期長，行波效應(yīng)、局部場地效應(yīng)等會對結(jié)構(gòu)抗震性能產(chǎn)生影響，不同專家學(xué)者對此開展了系列研究。Adanur 等［2?4］以著名的土耳其博斯普魯斯海峽懸索橋?yàn)閷ο螅芯堪l(fā)現(xiàn)，相較于行波效應(yīng)和相干效應(yīng)，局部場地效應(yīng)的影響最為顯著。Rassem 等［5］以英國亨伯爾橋?yàn)閷ο?，指出場地土層類型、地形以及橋梁支承點(diǎn)位置對大跨懸索橋的地震響應(yīng)均有影響。張超等［6］以某3 塔自錨式懸索橋?yàn)閷ο?，討論了局部場地效?yīng)的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)場地條件突變處橋梁構(gòu)件的受力變化較大。張彬等［7］指出，場地效應(yīng)對懸索橋的跨中位移和彎矩存在一定影響，不同的場地條件對橋梁同一位置的破壞程度不同。

除懸索橋外，馬凱等［8］對某主跨420 m 的斜拉橋進(jìn)行易損性分析，發(fā)現(xiàn)相鄰場地類型差異越大，沿地震波傳播方向場地類型由軟變硬時，橋梁損傷概率越大。王篤國等［9］發(fā)現(xiàn)地震波斜入射角、局部地形不規(guī)則程度對大跨連續(xù)剛構(gòu)橋響應(yīng)的放大效應(yīng)有所不同，入射角度越大，地形變化越劇烈，放大效應(yīng)越明顯。Yu等［10］以沉管隧道為對象開展了振動臺試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)非一致激勵會使結(jié)構(gòu)響應(yīng)增大；而王國波［11］則指出，非一致激勵下某地鐵隧道結(jié)構(gòu)響應(yīng)整體小于一致激勵?？梢钥闯觯紤]地形效應(yīng)的非一致激勵對大跨度橋梁及其他線狀結(jié)構(gòu)的影響十分復(fù)雜，受結(jié)構(gòu)物、地形、震源特性以及入射波性質(zhì)等多重因素影響。

為降低大跨度懸索橋的地震響應(yīng)，相關(guān)學(xué)者對其減震設(shè)計(jì)也進(jìn)行了研究。在減震型阻尼器方面，Vader 等［12］對比分析了摩擦阻尼器和液體黏滯阻尼器對美國舊金山?奧克蘭海灣大橋的減震效果，發(fā)現(xiàn)黏滯阻尼器對降低主塔橫向地震響應(yīng)更為有效，而摩擦型阻尼器對降低主塔縱向地震響應(yīng)更有效。Zheng 等［13］以某單塔懸索橋?yàn)閷ο?，發(fā)現(xiàn)非線性黏滯阻尼器能有效控制大跨度懸索橋主梁縱向位移。張玉平等［14］指出，軟鋼阻尼器可有效減小泰州長江大橋塔梁相對位移，但會引起主塔底內(nèi)力的增大。在懸索橋的中央扣方面，陶齊宇等［15］和Guo 等［16］以瀘定大渡河興康公路特大橋?yàn)閷ο螅瑢Ρ攘藷o中央扣、剛性中央扣、柔性中央扣和耗能型中央扣的減震效果，發(fā)現(xiàn)耗能型中央扣可明顯改善橋塔的抗震性能。此外，Wang 等［17］和鄭文智等［18］研究了彈性索對泰州長江大橋的減震效果，結(jié)果表明，彈性索可較好地控制塔梁相對位移，但會增大主塔塔底剪力與彎矩。

通過文獻(xiàn)梳理可發(fā)現(xiàn)，局部場地效應(yīng)對懸索橋抗震性能影響顯著，響應(yīng)規(guī)律受地形、震源特征等因素影響，但地形效應(yīng)對跨“V”形峽谷特大懸索橋的影響規(guī)律還有待研究。當(dāng)前大跨度懸索橋減震設(shè)計(jì)研究主要以公路橋梁為對象，鐵路懸索橋結(jié)構(gòu)自重更大，行車要求更嚴(yán)格，對橋梁的橫向剛度及抗震性能提出了更高要求［19］，針對此類橋梁的減震技術(shù)研究亟待開展。

本文以某大跨度鐵路懸索橋?yàn)閷ο?，進(jìn)行動力時程計(jì)算，分析高烈度區(qū)跨“V”形峽谷大跨鐵路懸索橋的地震響應(yīng)特性，明確抗震設(shè)計(jì)薄弱環(huán)節(jié)，并研究耗能型中央扣、黏滯阻尼器等減震措施的減震效果和參數(shù)影響規(guī)律，提出適用于此類型橋梁的減震方案。

1 工程概況

某大跨度鐵路懸索橋的橋位處為典型的高山峽谷“V”形地貌，橋址周圍分布有多個強(qiáng)地震帶，場區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度，Ⅱ類場地，基本地震動峰值加速度為0.30g，反應(yīng)譜特征周期為0.6 s。該橋采用設(shè)計(jì)地震（中震）、罕遇地震（大震）兩水準(zhǔn)抗震設(shè)防，設(shè)計(jì)地震重現(xiàn)期為475年，罕遇地震重現(xiàn)期為2 475年；總體設(shè)防目標(biāo)是“中震不壞、大震可修”。

該橋橋式方案為跨度組合90+1 060+130 m的鋼桁梁雙線鐵路懸索橋。上承式鋼桁梁，桁高12 m，桁寬30 m；主纜由217股索股組成，每根索股由91 絲直徑5.68 mm、抗拉強(qiáng)度2.1 GPa 的鋅-鋁合金鍍層高強(qiáng)鋼絲組成；吊桿采用標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度1.77 GPa 的高強(qiáng)鋼絲制成；主纜與鋼桁梁在跨中位置處通過柔性中央扣連接，其材料與吊桿一致；鋼筋混凝土主塔塔柱、橫梁采用C55混凝土，塔座采用C50 混凝土，東側(cè)主塔高262.8 m（以下簡稱“東塔”），西側(cè)主塔高145.8 m（以下簡稱“西塔”），2 個主塔均采用群樁基礎(chǔ)；東、西塔均設(shè)置豎向支座2 個、橫向抗風(fēng)支座4 個，兩岸橋臺均設(shè)置豎向支座和橫向抗風(fēng)支座各2 個；兩岸錨碇均采用隧道錨。全橋立面布置如圖1所示。

圖1 某大跨度鐵路懸索橋立面布置示意圖（單位：m）

2 橋梁建模

采用Midas Civil 建立該橋的空間動力計(jì)算模型，如圖2所示。主纜和吊桿采用空間索單元模擬；主塔和主梁采用空間梁單元模擬；塔梁、臺梁連接處設(shè)置豎向和橫向約束模擬豎向支座和橫向抗風(fēng)支座；主塔承臺底部通過6 彈簧模型考慮土-結(jié)相互作用；主纜2側(cè)端部固結(jié)以模擬隧道錨的約束作用。

圖2 橋梁空間動力有限元模型

3 橋梁動力特性

對該橋的自振特性進(jìn)行計(jì)算分析，其前10 階周期和振型見表1。為驗(yàn)證所建立模型的可靠性，調(diào)研總結(jié)了我國部分代表性大跨度懸索橋的周期及振型，結(jié)果見表2（限于篇幅，文中只列舉了第1階周期及振型）。由表2可發(fā)現(xiàn)，各懸索橋的第1階自振周期隨跨徑增大而相應(yīng)增大，由于鐵路橋梁剛度更大，以保證列車的運(yùn)行安全性和乘坐舒適性，相近跨徑下鐵路或公鐵兩用懸索橋的周期更小；各橋的第1 階振型以主梁橫彎為主。該橋主跨1 060 m，1 階周期10.22 s，主振型為主梁對稱橫彎，與既有各橋總體特征相一致。

表1 橋梁前10階自振周期及振型

表2 我國已建、在建大跨度懸索橋第1階周期及振型

4 一致激勵、非一致激勵地震下跨“V”形峽谷懸索橋地震響應(yīng)

4.1 地震動

本文輸入的設(shè)計(jì)、罕遇非一致和一致激勵地震動源于中國地震局地殼應(yīng)力研究所針對該橋給出的《橋梁場地地震動參數(shù)地形影響研究報(bào)告》（簡稱《地震動影響報(bào)告》）。其中非一致地震動充分考慮了該橋所處的“V”形峽谷的特殊地形，分別選取A（左岸錨碇）、B（左岸橋臺）、C（左岸主塔樁基）、D（右岸主塔樁基）、E（右岸橋臺）和F（右岸錨碇）作為多點(diǎn)激勵輸入點(diǎn)，如圖3所示。

圖3 橋址“V”形峽谷地形有限元分析模型

由于該橋位于近斷層高烈度區(qū)域，豎向地震動峰值取水平向峰值的1.0倍。限于篇幅，此處只列舉了一致激勵設(shè)計(jì)地震動和罕遇地震動加速度時程，如圖4所示。

圖4 一致激勵加速度時程

4.2 地震響應(yīng)

基于《地震動影響報(bào)告》給出的地表加速度時程，分別輸入縱向+豎向、橫向+豎向的設(shè)計(jì)和罕遇地震動進(jìn)行動力計(jì)算，對比分析一致激勵和考慮峽谷地形效應(yīng)的非一致激勵地震動作用下橋梁初始方案（未布置減震措施）的地震響應(yīng)及抗震性能。

為評定主塔抗彎性能，采用X-TRACT 軟件對其關(guān)鍵截面進(jìn)行配筋，并開展彎矩-曲率分析，得到各截面處首次屈服彎矩、等效屈服彎矩的響應(yīng)值。參照本橋抗震設(shè)防要求，設(shè)計(jì)地震作用下，主塔彎矩不得超出首次屈服彎矩，罕遇地震下不得超出等效屈服彎矩。圖5給出了西塔塔底截面的配筋示意圖，圖6為彎矩-曲率曲線及其等效雙折線。

圖5 西塔塔底截面配筋示意圖

圖6 西塔塔底截面的彎矩-曲率關(guān)系

圖7為不同地震動作用下主塔關(guān)鍵截面的響應(yīng)對比。圖中：W1，W2，EH1，EH2，ES1 和ES2分別代表西塔塔底和變厚處截面、東高塔塔底和變厚處截面以及東矮塔塔底和變厚處截面；DE 和HE 分別代表設(shè)計(jì)地震和罕遇地震。由圖7可見：非一致激勵地震作用下，主塔關(guān)鍵截面響應(yīng)值較一致激勵有所降低；設(shè)計(jì)地震作用下，東塔彎矩、剪力峰值較一致激勵分別降低了45.09%和34.64%，西塔則分別降低了40.30%和45.66%；罕遇地震下，東塔彎矩、剪力峰值較一致激勵分別降低了37.24%和35.55%，西塔則分別降低了32.84%和34.18%；一致激勵設(shè)計(jì)、罕遇地震作用下，東塔變厚處截面縱向彎矩分別超出其首次屈服彎矩、等效屈服彎矩，不滿足橋梁抗震設(shè)防要求。

圖7 不同地震作用下主塔關(guān)鍵截面彎矩、剪力對比

同時，對不同地震動作用下主纜、吊桿、柔性和中央扣的應(yīng)力以及縱向梁端位移響應(yīng)進(jìn)行對比分析，結(jié)果見表3和表4。由表3和表4可知：非一致激勵設(shè)計(jì)地震作用下，上述指標(biāo)峰值較一致激勵分別降低了5.84%，11.09%，29.27%和38.41%，罕遇地震下則分別降低了21.56%，27.88%，38.18%和37.91%，不同指標(biāo)響應(yīng)的差別較為顯著。

表3 不同地震作用下主纜、吊桿和中央扣的峰值應(yīng)力

表4 不同地震作用下縱向梁端峰值位移

以上結(jié)果對比表明：考慮峽谷地形效應(yīng)的非一致激勵地震動作用下，橋梁主要構(gòu)件的響應(yīng)較一致激勵有所降低；非一致激勵罕遇地震作用下，縱向柔性中央扣應(yīng)力和梁端位移峰值響應(yīng)分別為6.01 GPa 和1 274 mm，超出其限值1.77 GPa 和1 000 mm 的239.55%和27.40%，因此，需針對上述超限情況進(jìn)行減震研究。

5 大跨度鐵路懸索橋減震

5.1 懸索橋常用減震與限位措施

目前應(yīng)用于懸索橋的減震或限位裝置主要有各類阻尼器、耗能型中央扣及彈性索。表5總結(jié)了大跨度懸索橋可用的減震措施及原理、特點(diǎn)及工程實(shí)例。阻尼器（黏滯阻尼器、鋼阻尼器和磁流變阻尼器等）均可耗散地震能量并限制主梁位移，但鋼阻尼器會引起主塔的附加內(nèi)力［14］；磁流變阻尼器目前多用于斜拉索或高層建筑，懸索橋中尚未應(yīng)用，這是因?yàn)檫m用于懸索橋的磁流變阻尼器通常體積巨、成本昂貴且控制算法復(fù)雜。相較于傳統(tǒng)的柔性或剛性中央扣，耗能型中央扣可顯著降低主梁縱向位移，其減震效果更好［16］。彈性索可有效限制懸索橋主梁的縱向位移，但其在地震作用下無耗能能力，且會導(dǎo)致主塔內(nèi)力增大。因此，本文重點(diǎn)討論耗能型中央扣和黏滯阻尼器用于大跨度鐵路懸索橋減震時的減震效果，以及其主要參數(shù)對結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響規(guī)律。

表5 大跨度懸索橋常用減震措施的原理、特點(diǎn)及工程實(shí)例

5.2 耗能型中央扣減震效果

由前文可知，布置2 對柔性中央扣時，其拉應(yīng)力遠(yuǎn)超限值。本節(jié)擬采用基于防屈曲支撐制成的耗能型中央扣替換柔性中央扣［15?16］，并檢驗(yàn)其抑制主梁縱向位移的減震效果。耗能型中央扣一般由核心構(gòu)件、外部約束構(gòu)件和雙耳叉等組成，如圖8所示。核心構(gòu)件通常采用低屈服點(diǎn)鋼作為耗能構(gòu)件。在日常使用或發(fā)生小震時，其作為普通構(gòu)件發(fā)揮支撐作用；發(fā)生大震時，鋼材產(chǎn)生塑形變形從而達(dá)到耗能目的。其滯回曲線如圖9所示。圖中：k為彈性剛度；Fy為屈服強(qiáng)度；Fmax為極限承載力（屈服強(qiáng)度的1.5倍）；dmax為極限位移。

圖8 耗能型中央扣構(gòu)造示意圖

圖9 耗能型中央扣滯回曲線

前文計(jì)算結(jié)果表明，非一致激勵地震動作用下，該橋初始方案的超限指標(biāo)是罕遇地震下縱橋向主梁梁端位移與中央扣應(yīng)力。結(jié)合深“V”峽谷地形區(qū)橋梁地震輸入的原則要求，選取縱向+豎向非一致激勵罕遇地震動為輸入，進(jìn)行縱橋向減震研究。討論耗能型中央扣對數(shù)（2，3和4對）及其屈服強(qiáng)度（7，8，9 和10 MN）對橋梁地震響應(yīng)的影響規(guī)律，共設(shè)置12個工況。

圖10為不同屈服強(qiáng)度下中央扣內(nèi)力。由圖10可看出：中央扣對數(shù)一定時，其內(nèi)力隨屈服強(qiáng)度的增大逐漸增大；當(dāng)屈服強(qiáng)度一定時，其內(nèi)力隨布置中央扣對數(shù)的增多而降低。

圖10 不同屈服強(qiáng)度下中央扣內(nèi)力

圖11為不同屈服強(qiáng)度下4 對中央扣的滯回曲線。由圖11可看出：隨屈服強(qiáng)度的增大，中央扣峰值位移逐漸降低，峰值內(nèi)力相應(yīng)提高；各滯回曲線均未出現(xiàn)捏攏、滑移及非對稱干癟現(xiàn)象，形狀飽滿，規(guī)律性明顯，說明所采用的中央扣具有可靠穩(wěn)定的耗能。

圖11 不同屈服強(qiáng)度下4對中央扣滯回曲線

圖12給出了不同屈服強(qiáng)度下的縱向梁端位移。由圖12可見：布置2 對中央扣時，由于中央扣發(fā)生充分的塑形變形耗能后破壞，能量耗散隨屈服強(qiáng)度的增大逐漸增多，梁端位移呈現(xiàn)下降趨勢；布置4 對中央扣時，由于中央扣耗能隨屈服強(qiáng)度的增大而逐漸減小，導(dǎo)致梁端位移隨屈服強(qiáng)度的增大而逐漸增大；而布置3 對中央扣時，隨屈服強(qiáng)度的增大，東側(cè)梁端位移逐漸增大，西側(cè)梁端位移的變化并不顯著；當(dāng)采用耗能型中央扣時，東、西側(cè)梁端位移最小峰值分別為570 和647 mm，小于位移限值（1 m），較布置柔性中央扣時分別降低49.78%和49.22%。

圖12 不同屈服強(qiáng)度下梁端位移

上述規(guī)律與文獻(xiàn)［15?16］的研究結(jié)論相吻合。因此，耗能型中央扣可有效控制高烈度區(qū)大跨度懸索橋的縱向梁端位移，對鐵路懸索橋也有較好的適用性。

表6為不同屈服強(qiáng)度下主塔各關(guān)鍵截面彎矩、剪力的峰值響應(yīng)。由表6可知：設(shè)置耗能型中央扣雖可降低東塔的內(nèi)力響應(yīng)，但同時會造成西塔彎矩、剪力的增大，最大增幅分別為8.11%和2.78%。

表6 不同屈服強(qiáng)度下主塔彎矩、剪力峰值響應(yīng)

5.3 黏滯阻尼器減震效果

黏滯阻尼器是利用活塞前后壓力差使油流過節(jié)流孔產(chǎn)生阻尼力的一種減震裝置，其力學(xué)原理式為

式中：F為阻尼力；Cd為阻尼系數(shù)；v為阻尼速度；α為阻尼指數(shù)。

力學(xué)原理通常可采用Maxwell模型模擬，該模型由1 個阻尼器單元和1 個彈簧單元串聯(lián)構(gòu)成，如圖13所示。

圖13 Maxwell模型示意圖

力-位移關(guān)系式為

式中：dd為阻尼器位移；db為彈簧位移；v0為參考速度；Kb為彈簧剛度；sign(·)為符號函數(shù)。

分別在東、西塔的塔梁連接處布置1 個黏滯阻尼器，分析阻尼系數(shù)Cd、阻尼指數(shù)α對結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)及減震效果的影響規(guī)律。

圖14給出了不同阻尼參數(shù)下東塔處黏滯阻尼器的阻尼力和阻尼速度。

圖14 不同阻尼參數(shù)下黏滯阻尼器的阻尼力和阻尼速度

由圖14可看出：阻尼指數(shù)一定時，隨阻尼系數(shù)的增大，阻尼力逐漸增大，阻尼速度逐漸降低；阻尼系數(shù)一定時，隨阻尼指數(shù)的增大，阻尼力同樣不斷增大，阻尼速度不斷降低。

圖15給出了阻尼指數(shù)為0.1、不同阻尼系數(shù)時黏滯阻尼器的滯回曲線。滯回曲線整體呈對稱分布，形狀規(guī)則飽滿；同級位移下，阻尼系數(shù)越大，曲線包圍面積越大，耗能量越大。

圖15 α=0.1時不同阻尼系數(shù)時黏滯阻尼器的滯回曲線

圖16給出了阻尼系數(shù)為20 MN·m·s?1，不同阻尼指數(shù)時黏滯阻尼器的滯回曲線。由圖16可看出：阻尼指數(shù)為0.1 時，滯回曲線形狀近似于矩形，隨著阻尼指數(shù)的增大，形狀趨于橢圓形。

圖16 Cd=20 MN·m·s-1時不同阻尼指數(shù)時黏滯阻尼器的滯回曲線

圖17給出了不同阻尼參數(shù)下主梁縱向梁端位移。由圖17可看出：位移響應(yīng)隨阻尼系數(shù)的增大逐漸降低，隨阻尼指數(shù)的增大逐漸增大。由于黏滯阻尼器的消能減震作用，梁端縱向位移響應(yīng)較未布置阻尼器時大幅降低，東、西側(cè)梁端位移分別可控制在334和458 mm，下降率達(dá)70.55%和64.04%。

圖17 不同阻尼參數(shù)下主梁梁端位移

圖18給出了不同阻尼參數(shù)時主塔關(guān)鍵截面的彎矩。由圖18可見：阻尼指數(shù)一定，由于阻尼系數(shù)的增大，阻尼器的耗能增大會引起主塔內(nèi)力一定程度的降低，同時阻尼力的增大也可能導(dǎo)致截面彎矩的增加，因此二者的共同作用致使主塔彎矩整體隨阻尼系數(shù)的增大先降低而后略有增大，最大降幅為7.99%；阻尼系數(shù)一定時，西塔彎矩隨阻尼指數(shù)增大略有降低，東塔彎矩影響隨阻尼指數(shù)增大基本不變。

圖18 不同阻尼參數(shù)下主塔關(guān)鍵截面彎矩

圖19給出了不同阻尼參數(shù)時主塔的剪力。由圖19可見：主塔剪力隨阻尼系數(shù)的增大逐漸降低，隨阻尼指數(shù)的增大小幅度增大。

圖19 不同阻尼參數(shù)下主塔關(guān)鍵截面剪力

當(dāng)在橋塔處設(shè)置黏滯阻尼器時，在所設(shè)工況中東塔關(guān)鍵截面彎矩、剪力最小峰值較未設(shè)置阻尼器時分別降低了19.87%和14.20%，西塔則分別降低了10.99%和12.06%。

圖20給出了不同阻尼參數(shù)下柔性中央扣的應(yīng)力。由圖20可見：設(shè)置黏滯阻尼器可有效降低中央扣應(yīng)力，不同阻尼器參數(shù)下應(yīng)力最小峰值為2.217 GPa，較未布置阻尼器時下降63.11%，但仍然大于其材料極限強(qiáng)度1.77 GPa。

圖20 不同阻尼參數(shù)下柔性中央扣應(yīng)力

綜合以上分析可發(fā)現(xiàn)，黏滯阻尼器阻尼系數(shù)越大、阻尼指數(shù)越小，橋梁結(jié)構(gòu)整體抗震性能越好，這與文獻(xiàn)［20］規(guī)律一致。對于高烈度峽谷區(qū)大跨度鐵路懸索橋，橋塔處布置黏滯阻尼器可有效控制主塔內(nèi)力響應(yīng)及梁端位移。綜合考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性，建議該橋采用阻尼系數(shù)為20 MN·m·s?1、阻尼指數(shù)為0.1的黏滯阻尼器。

5.4 耗能型中央扣+黏滯阻尼器減震效果

由上述可知，采用耗能型中央扣或在塔梁連接處設(shè)置黏滯阻尼器均可有效降低縱向梁端位移，但設(shè)置耗能型中央扣對主塔的減震效果并不明顯，設(shè)置黏滯阻尼器可降低主塔內(nèi)力響應(yīng)，但中央扣應(yīng)力超限，難以滿足橋梁的抗震設(shè)防要求，因此有必要進(jìn)行鐵路懸索橋的組合減震措施研究。基于前文研究，以跨中布置4 對屈服強(qiáng)度9 MN 的耗能型中央扣和塔梁連接處各布置1 個阻尼系數(shù)為20 MN·m·s?1、阻尼指數(shù)為0.1 的黏滯阻尼器為減震方案。組合減震方案下的地震響應(yīng)峰值見表7。為了比較，表7中同時給出了橋梁初始方案的地震響應(yīng)峰值。

表7 2種方案下不同響應(yīng)峰值對比

由表7可見：組合減震方案下2 個主塔各截面彎矩、剪力峰值較初始方案最大分別降低24.01%和18.84%，梁端位移、主纜應(yīng)力和吊桿應(yīng)力則分別下降72.42%、7.14%和11.38%，耗能型中央扣峰值內(nèi)力為9.857 MN，未超出其極限承載力?！昂哪苄椭醒肟?黏滯阻尼器”的組合減震方案可有效降低主塔彎矩、主梁縱向位移等關(guān)鍵構(gòu)件的響應(yīng)，滿足全橋的抗震設(shè)防要求，對高烈度區(qū)大跨度鐵路懸索橋具有良好的減震效果和適用性。

6 結(jié) 論

（1）跨“V”形峽谷區(qū)大跨度鐵路懸索橋在非一致激勵地震動作用下的主塔內(nèi)力、縱橋向梁端位移以及主纜和吊桿拉應(yīng)力等響應(yīng)值均較一致激勵下有所降低，但主塔變厚度處截面的彎矩響應(yīng)接近設(shè)計(jì)限值，縱橋向梁端位移、中央扣應(yīng)力超出限值。

（2）在主梁跨中布置基于防屈曲支撐的耗能型中央扣，可有效解決罕遇地震下柔性中央扣因應(yīng)力過大而破壞的問題，并顯著降低縱向梁端位移，東、西側(cè)位移響應(yīng)較布置柔性中央扣時最大分別可降低49.78%和49.22%，但會增大西塔的內(nèi)力響應(yīng)。

（3）在塔梁連接處設(shè)置黏滯阻尼器，可有效控制主塔內(nèi)力響應(yīng)和縱向梁端位移，較未設(shè)置黏滯阻尼器，主塔彎矩、剪力及梁端位移最大降幅分別可達(dá)19.87%，14.20%和70.55%，但柔性中央扣仍因應(yīng)力過大而被破壞。

（4）“耗能型中央扣+黏滯阻尼器”方案可使主塔彎矩、主塔剪力、梁端位移、主纜應(yīng)力和吊桿應(yīng)力分別下降24.01%，18.84%，72.42%，7.14%和11.38%。組合減震方案可有效提升橋梁的整體抗震性能，有效控制結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件的地震響應(yīng)，滿足該橋的抗震設(shè)防要求。