新型可浇筑式隔震支座隔震性能研究

发布时间：2020-03-26 13:25

【摘要】：近些年来大跨径及高速铁路桥梁的大规模建设,对桥梁隔震支座的竖向承载力提出更高的要求,而传统隔震支座竖向承载力相对不足。为此开发了新型可浇筑式隔震支座,该支座采用新型高分子改性材料,具有较大竖向承载力,且阻尼性能良好,具有一定应用前景;能量分析法能够定量确定结构任一时刻能量的输入、转化和耗散情况,可从新一角度评估减隔震装置隔震性能,但目前在桥梁支座隔震性能分析中的应用还较少。本文应用有限元仿真分析和能量分析法对该新型可浇筑式隔震支座的隔震性能进行了分析研究。文章首先探讨了该新型可浇筑式隔震支座的力学性能。介绍了新型可浇筑式隔震支座的简化恢复力模型以及基本参数拟合方法。通过支座循环剪切试验,研究了新型可浇筑式隔震支座的基本力学性能、剪应变相关性、压应力相关性等。并用模型理论公式对试验曲线进行拟合,为后续有限元分析中支座参数选取提供计算依据。然后以实际工程为背景,利用Midas软件建立30m跨连续梁桥有限元分析模型,得到可浇筑式支座隔震体系的动力特性和地震响应,并与抗震体系及铅芯支座隔震体系进行比较。结果表明,新型可浇筑式隔震支座在地震作用下位移和内力可得到良好控制。接着在能量分析法原理的基础上,提出基于有限元软件计算结果的能量分析法计算公式,编程定量计算出隔震体系输入与损耗能量,如地震输入能、支座滞回耗能、阻尼耗能等,并将该方法应用于本文各类分析中。最后通过进行20m、30m、40m、85m跨连续梁桥以及40m跨不同场地类型(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)连续梁桥建模与时程分析,并与铅芯支座隔震体系比较,研究自振周期(跨度)和场地类型对新型可浇筑式支座隔震效果影响。结果表明,在自振周期(跨度)较小和软土地基下,新型可浇筑式支座隔震效果表现更好。
【图文】：

震后救灾,自然灾害,经济损失,二次损害

1 绪论1.1 研究背景地震作为常见自然灾害，曾给人类造成无数生命与财产损失。仅上个世纪百年中，世界各地造成 5 千人以上死亡的强震近 20 次，，因地震死亡的总人数达 100 余万，占各类自然灾害死亡总数的 54%[1]。地震造成的结构损坏数量远高于风振等其它自然原因，平均每年引起的经济损失达数十亿美元[2]。桥梁作为交通运输的关键节点，遭受破坏后经济损失大，修复难度较高。汶川地震基础交通设施破坏造成的损失达 600 多亿人民币，共计 6140 座桥梁遭受不同程度损坏[3]。桥梁破坏亦会严重影响震后救灾工作的有序进行，造成生命财产的二次损害。在 1995 年唐山大地震中，遭受震害的铁路桥梁占总数的 39.3%，导致救援人员与物资的进入通道被切断，给震后救灾带来极大困难[4]。

结构图,支座,结构图,新型材料

该支座具有较好的耐腐蚀，耐微生物，耐徐变等性能。由于采用浇注成艺，加工成型方便。产品呈透明（半透明）型，加工过程中较易发现瑕疵，便于产品质量控制。1.2 支座结构新型可浇筑式支座的结构与传统板式橡胶支座和高阻尼橡胶支座类似，采用钢板与新型材料相互交错叠置而成。加劲钢板约束新型材料的侧向膨胀，提高了的竖向刚度。支座的水平力学性能与新型材料层总厚度、钢板有效直径密切相关支座结构组成包括外连接钢板 1、封层钢板 2、加劲钢板 3、新型材料 5、剪力 4 和锚固组件。锚固组件包括锚固螺钉 6 和套筒螺栓 7 等。套筒螺栓分别与桥底和墩顶相连起定位作用。图 2-1 和图 2-2 分别显示了新型可浇筑式隔震支座的图和成品外观图。新型高分子改性材料的采用，使得支座在外观上区别于传统隔胶支座，并且因其具有高应力的特性，支座在具有较大承载力的同时尺寸较小
【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

【参考文献】