日本桥梁和建筑结构监测的研究与实施综述丨Engineering(9)

图5 抗震隔离的松之滨高架桥。（a）总体布局和强震仪；（b）桥墩墩帽和抗震支座的照片；（c）墩帽和主梁上传感器的位置。BH：钻孔。P20~P32表示桥墩的位置。经American Society of Civil Engineers许可，转载自参考文献，2000
图6显示了1995年日本阪神（神户地区）大地震主震及余震的观测结果。结果表明，随着地震强度的增加，两座桥梁的自振频率均逐渐降低。第一模态频率的降低与隔震作用下支座刚度的降低有关。第二模态频率的降低与桥梁下部结构刚度的降低有关。第一模态的阻尼比与隔震器相关，其在B桥上的阻尼比比在A桥上大。这是由两座桥梁所采用的隔震系统的特性所导致的。研究人员在Yama-age桥上设立了类似的地震监测系统并进行了地震响应分析。值得注意的是，该桥的抗震隔离系统采用的是高阻尼橡胶（HDR）支座。1995年，该桥受到了阪神大地震的冲击。隔震系统从实际地震中识别出了隔震支座，该支座的性能与安装之前的预期性能一致。预期性能是通过载荷试验得到的，其位于建模不确定性（即摩擦的影响）的范围内。

图6 模态参数随地震强度的变化。（a）自振频率（ω0 ）；（b）阻尼比（ξ）。上标A和B分别表示A桥和B桥；上标1和2分别表示第一模态和第二模态
在上述两种情况中，将确定后的刚度和阻尼系数与等效线性化的实验值进行比较，可以进一步评估隔震支座的性能。由较小的建筑结构元件引起的摩擦力会影响上部建筑结构的动力特性，并大大增加建模的不确定性，从而降低基础隔震的效果。研究人员发现，微小建筑结构元件对隔震系统会产生影响。研究人员利用这种反馈信息，改进了公路高架桥隔震系统的设计和使用。