SMA-叠层橡胶支座低周往复荷载试验及其在近断层桥梁减隔震中的应用研究
发布时间：2021-05-06 04:50
近断层地震动的地面运动特征同远场地震动相比表现出显著的差异,其中脉冲效应是最为显著的特征之一。相对于远场地震激励而言,近场地震由于其长周期速度脉冲的作用,对位于断层区域附近桥梁结构的破坏程度更严重。在汶川地震中桥梁震害情况表明使用盆式橡胶支座和板式橡胶支座的中小跨径公路桥梁抵抗近断层地震动的能力不足。为提高近断层地震中支座的减隔震性能,利用形状记忆合金丝优异的耗能能力和自复位能力,将其与橡胶支座叠合成一种新型SMA-叠层橡胶减隔震支座。为研究此类支座的减隔震性能,对包括SMA丝材料性能、SMA支座滞回特性及其在桥梁中的减隔震性能进行了研究,主要研究内容及结论包括：（1）形状记忆合金（SMA）丝的材料性能试验完成了SMA材料力学性能试验,分别研究了SMA丝在超弹性范围内和进入塑性屈服后不同应变速率、应变幅值、循环次数等加载工况对其滞回特性的影响；确定了SMA丝可恢复极限应变值。试验结果表明超弹性SMA丝具有具有较强的耗能能力和自复位能力；塑性屈服后SMA丝在相同幅值下耗能能力下降约40%,峰值应力增加约90%,塑性屈服效应不影响SMA丝极限应力,而对其极限应变有减弱作用。在不发生塑性屈服...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 近断层地震动的特点
1.3 减隔震支座在桥梁抗震中的应用
1.3.1 目前常用减隔震支座存在的问题
1.3.2 形状记忆合金在减隔震支座中的应用
1.4 本文主要研究内容
参考文献
第二章 形状记忆合金丝试验研究
2.1 引言
2.2 试验方案
2.3 SMA力学行为试验研究
2.3.1 应力应变曲线特征参数
2.3.2 应变幅值对SMA力学性能的影响
2.3.3 循环次数对SMA力学性能影响
2.3.4 应变速率对SMA力学性能影响
2.3.5 SMA拉伸破坏模式
2.4 SMA的本构关系
2.5 小结
参考文献
第三章 SMA-叠层橡胶支座试验研究
3.1 引言
3.2 普通叠层橡胶支座
3.2.1 普通叠层橡胶支座的构造和分类
3.2.2 叠层橡胶支座的力学性能
3.3 SMA-叠层橡胶支座设计及工作原理
3.3.1 SMA丝x形、V形布置SMA-叠层橡胶支座变形计算
3.3.2 SMA-叠层橡胶支座SMA丝K形布置形式及其变形计算
3.4 试验方案
3.4.1 研究内容
3.4.2 加载装置
3.4.3 构件设计
3.4.4 加载机制及加载工况
3.5 试验结果与分析
3.5.1 滞回曲线曲线特征参数说明
3.5.2 试验结果
3.5.3 试验结果分析
3.6 小结
参考文献
第四章 SMA-叠层橡胶支座数值模拟与滞回模型
4.1 引言
4.2 橡胶和SMA的模拟
4.2.1 橡胶材料的模拟
4.2.2 K形布置SMA丝的模拟
4.3 普通橡胶支座的模拟与验证
4.4 SMA-叠层橡胶支座的模拟与验证
4.4.1 模拟工况
4.4.2 模拟结果分析
4.5 SMA-叠层橡胶支座中SMA配置数量的参数化分析
4.5.1 SMA-叠层橡胶支座简化计算
4.5.2 SMA-叠层橡胶支座计算结果分析
4.6 SMA橡胶支座滞回模型
4.7 小结
参考文献
第五章 近断层地震动激励下采用SMA-叠层橡胶支座连续梁桥的地震损伤评价
5.1 引言
5.2 OpenSees程序简介
5.3 工程背景简介
5.4 全桥模拟
5.4.1 桥墩的模拟
5.4.2 桥台模拟
5.4.3 支座设计与模拟
5.5 地震动记录选用及输入方法
5.6 使用3类支座的桥梁地震响应对比分析
5.6.1 主梁位移响应对比分析
5.6.2 支座滞回性能对比分析
5.6.3 桥墩滞回性能对比分析
5.7 使用3类支座的桥梁地震损伤对比分析
5.7.1 桥墩损伤定义
5.7.2 桥墩损伤分析
5.8 SMA橡胶支座中SMA配置量参数化分析
5.8.1 主梁位移响应对比分析
5.8.2 中墩墩顶位移响应对比分析
5.9 小结
参考文献
第六章 结论与展望
6.1 总结
6.2 展望
攻读硕士学位期间发表论文和专利情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑摩擦滑移的板式橡胶支座连续梁桥地震反应分析[J]. 李冲,王克海,惠迎新,吴刚. 中国公路学报. 2016(03)
[2]山区高墩连续刚构桥墩梁相对位移控制研究[J]. 罗致,李建中,严搏. 工程力学. 2016(01)
[3]非规则连续刚构桥地震易损性分析[J]. 董俊,单德山,张二华,马腾. 西南交通大学学报. 2015(05)
[4]近场地震作用下支座布置对连续梁桥的抗震性能影响分析[J]. 吴文朋,李立峰,胡思聪. 地震工程与工程振动. 2015(04)
[5]近断层地震动作用下隔震结构研究现状（Ⅰ）——地震动特性影响与隔震结构参数优化[J]. 唐承志,张永山,汪大洋,何超波. 工程抗震与加固改造. 2015(04)
[6]跨断层桥梁地震响应特性研究[J]. 惠迎新,王克海. 桥梁建设. 2015(03)
[7]汶川地震百花大桥震害分析[J]. 宋飞,李建中,管仲国. 振动与冲击. 2015(08)
[8]强震作用下独塔斜拉桥模型的非线性动力响应分析[J]. 黄学漾,宗周红,夏坚,黎雅乐,夏樟华. 东南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[9]强震下智能隔震支座研制及恢复力分析[J]. 刘海卿,杨海东. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2015(03)
[10]中小跨径板式橡胶支座梁桥新型隔震系统[J]. 李建中,汤虎,管仲国. 中国公路学报. 2015(03)
博士论文
[1]叠层橡胶支座力学性能和高架桥及高层隔震结构地震响应研究[D]. 苏键.湖南大学 2012
硕士论文
[1]近断层地震动作用下大跨斜拉桥的复杂地震响应研究[D]. 颜晓伟.东南大学 2015
[2]基于IDA的高墩大跨桥梁抗震性能研究[D]. 黄佳梅.湖南大学 2012
[3]近场地震下RC梁式桥抗震设计几个关键问题的研究[D]. 慎丹.北京交通大学 2011
[4]近断层地震激励下SMA-滑移隔震结构的动力响应研究[D]. 李松.兰州理工大学 2011
[5]近断层脉冲地震作用下简支梁桥反应分析[D]. 鲍敏.哈尔滨工业大学 2010
[6]铅芯橡胶支座在不同墩高铁路桥梁中减隔震研究[D]. 翟延峰.北京交通大学 2009
[7]新型SMA橡胶支座及在桥梁结构中的隔震研究[D]. 孙宏俊.北京工业大学 2006
本文编号：3171270
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 近断层地震动的特点
1.3 减隔震支座在桥梁抗震中的应用
1.3.1 目前常用减隔震支座存在的问题
1.3.2 形状记忆合金在减隔震支座中的应用
1.4 本文主要研究内容
参考文献
第二章 形状记忆合金丝试验研究
2.1 引言
2.2 试验方案
2.3 SMA力学行为试验研究
2.3.1 应力应变曲线特征参数
2.3.2 应变幅值对SMA力学性能的影响
2.3.3 循环次数对SMA力学性能影响
2.3.4 应变速率对SMA力学性能影响
2.3.5 SMA拉伸破坏模式
2.4 SMA的本构关系
2.5 小结
参考文献
第三章 SMA-叠层橡胶支座试验研究
3.1 引言
3.2 普通叠层橡胶支座
3.2.1 普通叠层橡胶支座的构造和分类
3.2.2 叠层橡胶支座的力学性能
3.3 SMA-叠层橡胶支座设计及工作原理
3.3.1 SMA丝x形、V形布置SMA-叠层橡胶支座变形计算
3.3.2 SMA-叠层橡胶支座SMA丝K形布置形式及其变形计算
3.4 试验方案
3.4.1 研究内容
3.4.2 加载装置
3.4.3 构件设计
3.4.4 加载机制及加载工况
3.5 试验结果与分析
3.5.1 滞回曲线曲线特征参数说明
3.5.2 试验结果
3.5.3 试验结果分析
3.6 小结
参考文献
第四章 SMA-叠层橡胶支座数值模拟与滞回模型
4.1 引言
4.2 橡胶和SMA的模拟
4.2.1 橡胶材料的模拟
4.2.2 K形布置SMA丝的模拟
4.3 普通橡胶支座的模拟与验证
4.4 SMA-叠层橡胶支座的模拟与验证
4.4.1 模拟工况
4.4.2 模拟结果分析
4.5 SMA-叠层橡胶支座中SMA配置数量的参数化分析
4.5.1 SMA-叠层橡胶支座简化计算
4.5.2 SMA-叠层橡胶支座计算结果分析
4.6 SMA橡胶支座滞回模型
4.7 小结
参考文献
第五章 近断层地震动激励下采用SMA-叠层橡胶支座连续梁桥的地震损伤评价
5.1 引言
5.2 OpenSees程序简介
5.3 工程背景简介
5.4 全桥模拟
5.4.1 桥墩的模拟
5.4.2 桥台模拟
5.4.3 支座设计与模拟
5.5 地震动记录选用及输入方法
5.6 使用3类支座的桥梁地震响应对比分析
5.6.1 主梁位移响应对比分析
5.6.2 支座滞回性能对比分析
5.6.3 桥墩滞回性能对比分析
5.7 使用3类支座的桥梁地震损伤对比分析
5.7.1 桥墩损伤定义
5.7.2 桥墩损伤分析
5.8 SMA橡胶支座中SMA配置量参数化分析
5.8.1 主梁位移响应对比分析
5.8.2 中墩墩顶位移响应对比分析
5.9 小结
参考文献
第六章 结论与展望
6.1 总结
6.2 展望
攻读硕士学位期间发表论文和专利情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑摩擦滑移的板式橡胶支座连续梁桥地震反应分析[J]. 李冲,王克海,惠迎新,吴刚. 中国公路学报. 2016(03)
[2]山区高墩连续刚构桥墩梁相对位移控制研究[J]. 罗致,李建中,严搏. 工程力学. 2016(01)
[3]非规则连续刚构桥地震易损性分析[J]. 董俊,单德山,张二华,马腾. 西南交通大学学报. 2015(05)
[4]近场地震作用下支座布置对连续梁桥的抗震性能影响分析[J]. 吴文朋,李立峰,胡思聪. 地震工程与工程振动. 2015(04)
[5]近断层地震动作用下隔震结构研究现状（Ⅰ）——地震动特性影响与隔震结构参数优化[J]. 唐承志,张永山,汪大洋,何超波. 工程抗震与加固改造. 2015(04)
[6]跨断层桥梁地震响应特性研究[J]. 惠迎新,王克海. 桥梁建设. 2015(03)
[7]汶川地震百花大桥震害分析[J]. 宋飞,李建中,管仲国. 振动与冲击. 2015(08)
[8]强震作用下独塔斜拉桥模型的非线性动力响应分析[J]. 黄学漾,宗周红,夏坚,黎雅乐,夏樟华. 东南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[9]强震下智能隔震支座研制及恢复力分析[J]. 刘海卿,杨海东. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2015(03)
[10]中小跨径板式橡胶支座梁桥新型隔震系统[J]. 李建中,汤虎,管仲国. 中国公路学报. 2015(03)
博士论文
[1]叠层橡胶支座力学性能和高架桥及高层隔震结构地震响应研究[D]. 苏键.湖南大学 2012
硕士论文
[1]近断层地震动作用下大跨斜拉桥的复杂地震响应研究[D]. 颜晓伟.东南大学 2015
[2]基于IDA的高墩大跨桥梁抗震性能研究[D]. 黄佳梅.湖南大学 2012
[3]近场地震下RC梁式桥抗震设计几个关键问题的研究[D]. 慎丹.北京交通大学 2011
[4]近断层地震激励下SMA-滑移隔震结构的动力响应研究[D]. 李松.兰州理工大学 2011
[5]近断层脉冲地震作用下简支梁桥反应分析[D]. 鲍敏.哈尔滨工业大学 2010
[6]铅芯橡胶支座在不同墩高铁路桥梁中减隔震研究[D]. 翟延峰.北京交通大学 2009
[7]新型SMA橡胶支座及在桥梁结构中的隔震研究[D]. 孙宏俊.北京工业大学 2006
本文编号：3171270
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