基于三重摩擦摆支座的城市高架桥梁隔震性能研究
发布时间：2021-02-13 17:50
随着城市轨道交通的迅速发展,城市桥梁的抗震问题日益突出,市政工程中对于桥梁的减隔震综合性能提出了更高的要求。三重摩擦摆支座（TFPS）作为一种新型隔震支座,具有良好的耗能机理,能够提供足够大的水平位移,满足具有不同刚度和阻尼工程结构的减隔震设计。本文以郑州市某联高架连续梁桥为工程背景,开展了三重摩擦摆支座应用于高架桥的隔震性能研究。通过有限元软件ANSYS建立了三重摩擦摆支座的实体模型,得到了支座在滑动过程中各个阶段的位移云图和力-位移滞回曲线;同时基于Midas Civil软件建立了全桥的有限元分析模型,采用非线性时程分析法先后进行了三重摩擦摆支座的城市高架桥与非隔震支座的地震响应研究以及地震波强度、支座参数（滑动面半径及摩擦系数）对隔震桥梁地震响应的影响研究。主要结论如下:（1）三重摩擦摆支座在运动过程中不同滑动面组合滑动时可以产生五个摆动刚度不同的滑动阶段,在不同荷载激励下,能够通过自身结构进入不同滑动状态来保证良好的隔震性能,数值模拟结果与理论分析对比具有很好的一致性。（2）三重摩擦摆支座可以有效延长城市高架桥在地震作用下的基本周期,降低桥墩内力响应,使各桥墩的内力和位移分布更...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
公路高架桥
1绪论3图1-1公路高架桥图1-2轻轨高架桥Figure1-1HighwayviaductFigure1-2Lightrailviaduct高架桥主梁结构形式一般采用简支梁、连续梁和连续刚构桥[16-17]。简支梁与连续梁受力简单，施工方便，多被中小跨径桥梁所采用；连续刚构桥整体性最好，但是施工复杂，钢材成本较高，跨线路段多采用连续刚构桥。桥梁截面形式一般采用箱梁、槽型梁、板梁等[18]，其中工程应用中普遍采用箱梁。早期城市高架桥建设采用预制混凝土结构，但是由于这种施工方法需要采用封路的形式，封路给人们的出行带来诸多不便。因此随着城市经济的不断发展，目前城市高架桥主要采用混凝土现浇的施工方法。城市高架桥作为城市基础设施建设的重要一环，在满足结构的正常使用功能之外，其外形需具有一定美观性，需要与整个城市融为一体。因此在城市高架桥的设计过程中，还需要对桥梁的高度、桥宽、跨径等进行整体设计。为了满足不同高度车辆的行驶要求，城市高架桥桥下净空高度一般在10m～15m之间；为了适应交通分叉口、地震承载力和桥梁抗震设防措施等因素的综合要求，城市高架桥标准跨径一般设置为25m～30m；桥梁宽度一般不作具体规定，根据所在城市发展情况对应控制。主梁两侧必须设置隔音墙，降低城市噪音。1.2.2高架桥震害城市高架桥作为维持城市生命线工程的关键部分，在城市交通网络中属于抗震能力最弱的一个环节。当地震来临时，城市高架桥一旦发生破坏甚至坍塌，交通将迅速陷入瘫痪，所带来的经济损失难以估量。城市交通阻断还将引发一系列次生危害，首先给震后的救灾工作带来极大的困难，其次对于灾后重建，人们的生产生活及社会秩序的恢复，也将造成恶劣的影响。因此进行工程结构抗震设计研究，提高城市桥梁的抗震性能显得尤为重要。城市高架桥主要采用连续梁
2三重摩擦摆隔震支座的基本理论11x、x、x——分别为加速度、速度、位移。上述振动方程通常采用数值积分方法进行求解，常用的数值积分法主要由中心差分法、线性加速度法、Newmark-β法等。2.2摩擦单摆隔震支座2.2.1摩擦摆支座的构造及原理摩擦摆支座组成部分如图2-1所示，包括上承板、滑动关节、聚四氟乙烯涂层、下承板。摩擦单摆摆动机制的半径等于下承板滑动曲面的半径R。摩擦摆支座安装于隔震结构上部结构和下部结构之间，具备较高的竖向承载能力，但其抗拉能力较差[45]。支座在只有竖向压力，没有水平外力作用下，支座由于较大的静摩擦力的存在不会发生滑动，当发生地震时，地震水平作用力大于支座静摩擦力，支座开始发生摆动，通过摆动机制延长结构的自振周期，避开地震波的特征周期。同时利用球面往复滑动产生的摩擦耗能消耗地震波作用在上部结构的能量[46]。摩擦摆支座简化运动力学模型如图2-2所示。图2-1摩擦摆支座构造图Figure2-1Structuraldrawingoffrictionpendulumbearing图2-2摩擦摆支座力学原理Figure2-2MechanicsprincipleofFrictionpendulumbearing
【参考文献】：
期刊论文
[1]近场地震作用下三重摩擦摆隔震结构的动力响应分析[J]. 李晓东,王文渊. 工程抗震与加固改造. 2017(03)
[2]HDR隔震支座梁桥横向碰撞参数的研究[J]. 安振伟,胡远琳,康斌锴. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2017(01)
[3]考虑地震、波浪和海流作用的跨海桥梁结构研究进展[J]. 柳春光,张士博. 大连理工大学学报. 2017(01)
[4]抗拔型三重摩擦摆隔震支座数值模拟研究[J]. 李晓东,王文渊. 工程抗震与加固改造. 2016(06)
[5]大跨度连续梁桥摩擦摆支座布置及参数研究[J]. 刘学强. 铁道标准设计. 2016(11)
[6]采用摩擦摆支座的超大跨连续梁桥隔震效果[J]. 张超,刘涛,余立,颜学渊. 厦门大学学报(自然科学版). 2017(03)
[7]摩擦摆隔震桥梁简化力学模型动力学分析[J]. 李冰,王少华,邓斌. 机械强度. 2015(05)
[8]双曲面球型减隔震支座在临河黄河特大桥上的应用[J]. 原学明,凡明杰,陶泉霖,刘红杰. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2015(02)
[9]城市轨道交通高架桥梁型及工法研究[J]. 胥民尧. 重庆建筑. 2014(05)
[10]设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座框架结构地震响应分析[J]. 王秀丽,彭和平,李晓东. 防灾减灾工程学报. 2014(02)
博士论文
[1]摩擦摆支座的隔震桥梁抗震性能研究[D]. 李冰.西南交通大学 2015
[2]超大吨位球型支座的结构设计[D]. 李军.重庆大学 2006
硕士论文
[1]基于摩擦摆支座的城市高架桥隔震性能研究[D]. 何宇森.华北水利水电大学 2019
[2]三重摩擦摆高层隔震建筑动力响应分析研究[D]. 晏平.东南大学 2018
[3]近断层地震动作用下TFPS支座矮塔斜拉桥隔震性能研究[D]. 翟启远.兰州交通大学 2018
[4]三重摩擦摆支座隔震结构抗震性能分析[D]. 尚继英.兰州理工大学 2017
[5]基于改进型SMA-三重摩擦摆支座的层间隔震结构地震响应分析[D]. 赵健.兰州理工大学 2017
[6]设置三重摩擦摆支座的大高宽比结构动力响应分析[D]. 黄焱.兰州理工大学 2017
[7]三重摩擦摆支座的滞回性能研究与工程算例分析[D]. 李振洋.北京交通大学 2017
[8]大跨度摩擦摆支座连续梁减隔震性能研究[D]. 曹镭.长安大学 2017
[9]层间隔震多层框架结构及三质点模型地震响应分析[D]. 李进波.北京建筑大学 2016
[10]设置改进型三重摩擦摆支座的双层网壳结构的地震响应分析[D]. 张凯.兰州理工大学 2016
本文编号：3032354
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
公路高架桥
1绪论3图1-1公路高架桥图1-2轻轨高架桥Figure1-1HighwayviaductFigure1-2Lightrailviaduct高架桥主梁结构形式一般采用简支梁、连续梁和连续刚构桥[16-17]。简支梁与连续梁受力简单，施工方便，多被中小跨径桥梁所采用；连续刚构桥整体性最好，但是施工复杂，钢材成本较高，跨线路段多采用连续刚构桥。桥梁截面形式一般采用箱梁、槽型梁、板梁等[18]，其中工程应用中普遍采用箱梁。早期城市高架桥建设采用预制混凝土结构，但是由于这种施工方法需要采用封路的形式，封路给人们的出行带来诸多不便。因此随着城市经济的不断发展，目前城市高架桥主要采用混凝土现浇的施工方法。城市高架桥作为城市基础设施建设的重要一环，在满足结构的正常使用功能之外，其外形需具有一定美观性，需要与整个城市融为一体。因此在城市高架桥的设计过程中，还需要对桥梁的高度、桥宽、跨径等进行整体设计。为了满足不同高度车辆的行驶要求，城市高架桥桥下净空高度一般在10m～15m之间；为了适应交通分叉口、地震承载力和桥梁抗震设防措施等因素的综合要求，城市高架桥标准跨径一般设置为25m～30m；桥梁宽度一般不作具体规定，根据所在城市发展情况对应控制。主梁两侧必须设置隔音墙，降低城市噪音。1.2.2高架桥震害城市高架桥作为维持城市生命线工程的关键部分，在城市交通网络中属于抗震能力最弱的一个环节。当地震来临时，城市高架桥一旦发生破坏甚至坍塌，交通将迅速陷入瘫痪，所带来的经济损失难以估量。城市交通阻断还将引发一系列次生危害，首先给震后的救灾工作带来极大的困难，其次对于灾后重建，人们的生产生活及社会秩序的恢复，也将造成恶劣的影响。因此进行工程结构抗震设计研究，提高城市桥梁的抗震性能显得尤为重要。城市高架桥主要采用连续梁
2三重摩擦摆隔震支座的基本理论11x、x、x——分别为加速度、速度、位移。上述振动方程通常采用数值积分方法进行求解，常用的数值积分法主要由中心差分法、线性加速度法、Newmark-β法等。2.2摩擦单摆隔震支座2.2.1摩擦摆支座的构造及原理摩擦摆支座组成部分如图2-1所示，包括上承板、滑动关节、聚四氟乙烯涂层、下承板。摩擦单摆摆动机制的半径等于下承板滑动曲面的半径R。摩擦摆支座安装于隔震结构上部结构和下部结构之间，具备较高的竖向承载能力，但其抗拉能力较差[45]。支座在只有竖向压力，没有水平外力作用下，支座由于较大的静摩擦力的存在不会发生滑动，当发生地震时，地震水平作用力大于支座静摩擦力，支座开始发生摆动，通过摆动机制延长结构的自振周期，避开地震波的特征周期。同时利用球面往复滑动产生的摩擦耗能消耗地震波作用在上部结构的能量[46]。摩擦摆支座简化运动力学模型如图2-2所示。图2-1摩擦摆支座构造图Figure2-1Structuraldrawingoffrictionpendulumbearing图2-2摩擦摆支座力学原理Figure2-2MechanicsprincipleofFrictionpendulumbearing
【参考文献】：
期刊论文
[1]近场地震作用下三重摩擦摆隔震结构的动力响应分析[J]. 李晓东,王文渊. 工程抗震与加固改造. 2017(03)
[2]HDR隔震支座梁桥横向碰撞参数的研究[J]. 安振伟,胡远琳,康斌锴. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2017(01)
[3]考虑地震、波浪和海流作用的跨海桥梁结构研究进展[J]. 柳春光,张士博. 大连理工大学学报. 2017(01)
[4]抗拔型三重摩擦摆隔震支座数值模拟研究[J]. 李晓东,王文渊. 工程抗震与加固改造. 2016(06)
[5]大跨度连续梁桥摩擦摆支座布置及参数研究[J]. 刘学强. 铁道标准设计. 2016(11)
[6]采用摩擦摆支座的超大跨连续梁桥隔震效果[J]. 张超,刘涛,余立,颜学渊. 厦门大学学报(自然科学版). 2017(03)
[7]摩擦摆隔震桥梁简化力学模型动力学分析[J]. 李冰,王少华,邓斌. 机械强度. 2015(05)
[8]双曲面球型减隔震支座在临河黄河特大桥上的应用[J]. 原学明,凡明杰,陶泉霖,刘红杰. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2015(02)
[9]城市轨道交通高架桥梁型及工法研究[J]. 胥民尧. 重庆建筑. 2014(05)
[10]设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座框架结构地震响应分析[J]. 王秀丽,彭和平,李晓东. 防灾减灾工程学报. 2014(02)
博士论文
[1]摩擦摆支座的隔震桥梁抗震性能研究[D]. 李冰.西南交通大学 2015
[2]超大吨位球型支座的结构设计[D]. 李军.重庆大学 2006
硕士论文
[1]基于摩擦摆支座的城市高架桥隔震性能研究[D]. 何宇森.华北水利水电大学 2019
[2]三重摩擦摆高层隔震建筑动力响应分析研究[D]. 晏平.东南大学 2018
[3]近断层地震动作用下TFPS支座矮塔斜拉桥隔震性能研究[D]. 翟启远.兰州交通大学 2018
[4]三重摩擦摆支座隔震结构抗震性能分析[D]. 尚继英.兰州理工大学 2017
[5]基于改进型SMA-三重摩擦摆支座的层间隔震结构地震响应分析[D]. 赵健.兰州理工大学 2017
[6]设置三重摩擦摆支座的大高宽比结构动力响应分析[D]. 黄焱.兰州理工大学 2017
[7]三重摩擦摆支座的滞回性能研究与工程算例分析[D]. 李振洋.北京交通大学 2017
[8]大跨度摩擦摆支座连续梁减隔震性能研究[D]. 曹镭.长安大学 2017
[9]层间隔震多层框架结构及三质点模型地震响应分析[D]. 李进波.北京建筑大学 2016
[10]设置改进型三重摩擦摆支座的双层网壳结构的地震响应分析[D]. 张凯.兰州理工大学 2016
本文编号：3032354
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