C形钢分离式隔震装置的力学性能研究

发布时间：2020-05-31 16:21

【摘要】：随着越来越多跨海大跨度桥梁的出现,桥梁结构上部荷载巨大,使得传统橡胶隔震支座的体积越来越大。钢阻尼器滞回耗能能力强,造价低廉,方便加工和安装,是理想的桥梁减震构件,近年来已越来越多的应用于桥梁隔震。本文在课题组研发的高承载力(GRB)支座的基础上,研究了一种新型隔震装置——C形钢分离式隔震装置。这种新型隔震装置具有竖向承载力高、滞回耗能能力强、可以应对任意方向地震作用等特点,旨在改善大跨度连续梁桥地震中落梁以及曲线桥梁减震等问题。论文首先使用理论公式推导和有限元数值模拟相结合的方式研究了C形钢阻尼器的力学性能。确定C形钢阻尼器的分析模型为曲梁模型,运用材料力学公式推导出了C形钢阻尼器的力学模型参数。将C形钢阻尼器的力-位移关系曲线简化为双线性力学模型,确定了双线性力学模型的主要参数,以双线性模型为骨架曲线建立了C形钢阻尼器的恢复力模型,并运用ABAQUS进行仿真分析。在研究了C形钢阻尼器力学性能的基础上,推导了钢阻尼器支座的力学性能,确定了钢阻尼器支座的双线性模型计算参数,进而得出恢复力模型。将隔震装置分为高承载力支座与C形钢阻尼器支座两个部分,分别研究在单向加载和循环加载下的力-位移曲线,叠加这两部分从而得到隔震装置的恢复力模型。使用ABAQUS对装置进行数值模拟,结果表明装置理论计算值与有限元分析仿真值吻合良好。对C形钢分离式隔震装置进行了试验研究,完成了竖向刚度试验、摩擦性能试验、水平力学性能试验。竖向刚度试验结果表明,随着竖向压应力的增大,装置竖向刚度快速增大而后趋于稳定,稳定后竖向刚度为2690 kN/mm。摩擦试验结果表明,随着竖向压应力增大,滑动摩擦系数减小,装置设计竖向压应力下滑动摩擦系数为0.024。水平力学性能试验结果表明,C形钢分离式隔震装置滞回特性稳定,随着装置位移增大,等效阻尼比持续增大,耗能效果良好。
【图文】：

的工程造价方面也具有非常明显的优势。1.2 桥梁震害分析建立科学的的抗震设计理论，实施有效抗震措施，需要调查分析桥梁震害以及震害产生的原因，人们对桥梁震害的认识推进了桥梁抗震设计水平的不断提升。近几十年的桥梁震害统计为我们提供了关于结构地震反应的极其宝贵的资料，桥梁的震害主要有以下几种形式：1. 上部结构移位震害：在破坏性地震中桥梁上部结构容易发生纵向位移和落梁震害，如果上部结构的位移超出了墩、台等的支承面就会发生落梁，桥梁支座和墩台的破坏也会导致上部结构坠落。唐山地震时滦河公路桥活动支座上的梁全部发生脱落，固定支座钢板焊缝全部遭到破坏，桥墩压碎，其中 23 孔发生落梁(图 1-1)，汶川地震时百花大桥连续 5 跨被震落(图 1-2)。

的工程造价方面也具有非常明显的优势。1.2 桥梁震害分析建立科学的的抗震设计理论，实施有效抗震措施，需要调查分析桥梁震害以及震害产生的原因，人们对桥梁震害的认识推进了桥梁抗震设计水平的不断提升。近几十年的桥梁震害统计为我们提供了关于结构地震反应的极其宝贵的资料，桥梁的震害主要有以下几种形式：1. 上部结构移位震害：在破坏性地震中桥梁上部结构容易发生纵向位移和落梁震害，如果上部结构的位移超出了墩、台等的支承面就会发生落梁，桥梁支座和墩台的破坏也会导致上部结构坠落。唐山地震时滦河公路桥活动支座上的梁全部发生脱落，固定支座钢板焊缝全部遭到破坏，，桥墩压碎，其中 23 孔发生落梁(图 1-1)，汶川地震时百花大桥连续 5 跨被震落(图 1-2)。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU352.12

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本文编号：2690135