形状记忆合金-摩擦隔震多跨桥梁的行波效应研究

发布时间：2023-03-24 02:03

　　应当前社会经济发展的需求,在建和待建大跨度桥梁的数量逐渐增多,随着结构长度和跨度的增加,其地震响应的行波效应也越来越显著,因此在长跨结构防震设计中有必要考虑地震行波效应的影响。该研究利用形状记忆合金(SMA)-摩擦隔震支座对长跨桥梁进行隔震设计,并研究了行波效应对隔震桥梁结构地震效应的影响。(1)试验验证了SMA多段线性本构模型,利用FORTRAN和UMAT子程序将该本构模型嵌入ABAQUS软件,并用有限元法研究了摩擦系数、屈服位移以及SMA刚度对支座阻尼和自回复能力的影响规律。研究表明:随摩擦系数的增加,支座阻尼性能增强,自回复性能减弱;随SMA刚度的增加,支座的阻尼性能减弱而自回复性能增强;随SMA屈服位移的增加,支座的阻尼性能无显著变化,而自恢复性能却有所降低。该结果可为SMA-摩擦隔震支座参数的优化选取提供指导。(2)针对六跨SMA-摩擦隔震桥梁,建立有限元动力学模型并对其做模态和地震响应分析。模态分析结果表明:隔震后桥梁的前2阶模态主要表现为桥面横向漂移和纵向漂移,而未隔震时桥梁前2阶模态主要表现为桥面的横向弯曲和纵向弯曲。地震响应分析结果表明:隔震后地震对桥梁上部结构的作用...

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 问题提出
    1.2 形状记忆合金研究现状
        1.2.1 形状记忆合金材料特性
        1.2.2 SMA在结构振动控制中的应用
    1.3 隔震桥梁行波效应研究现状
    1.4 研究目的和内容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
2 行波效应分析理论
    2.1 理论分析方法
        2.1.1 大质量法
        2.1.2 反应谱法
    2.2 行波效应激励下隔震桥梁的运动方程
    2.3 隔震桥梁运动有限元法
        2.3.1 质量矩阵
        2.3.2 刚度矩阵
        2.3.3 阻尼矩阵
    2.4 运动方程的求解方法
    2.5 本章小结
3 多跨隔震桥梁的有限元分析
    3.1 SMA-摩擦隔震支座
        3.1.1 SMA丝的力学性能研究
        3.1.2 SMA丝的数值分析
        3.1.3 SMA-摩擦隔震支座的数值分析
        3.1.4 SMA-摩擦隔震支座与其他支座性能对比
    3.2 隔震梁桥设计及有限元模型
    3.3 隔震桥梁模态分析
    3.4 隔震桥梁的地震响应分析
    3.5 本章小结
4 多跨隔震桥梁的行波效应研究
    4.1 未隔震桥梁的行波效应研究
    4.2 隔震桥梁的行波效应研究
    4.3 隔震与未隔震桥梁的行波效应分析
    4.4 不同场地类型隔震桥梁的行波效应分析
        4.4.1 场地类型的划分
        4.4.2 各类场地隔震桥梁桥墩墩底剪力响应
        4.4.3 各类场地隔震桥梁桥面加速度响应
        4.4.4 各类场地隔震桥梁相对位移响应
    4.5 本章小结
5 考虑行波效应隔震桥梁地震响应参数化分析
    5.1 桥墩高度对隔震桥梁地震响应的影响
        5.1.1 桥墩高度对墩底剪力和弯矩的影响
        5.1.2 桥墩高度对墩顶加速度的影响
        5.1.3 桥墩高度对桥面加速度的影响
        5.1.4 桥墩高度对桥面相对位移的影响
    5.2 桥梁跨度对隔震桥梁地震响应的影响
        5.2.1 桥梁跨度对墩底剪力的影响
        5.2.2 桥梁跨度对桥面加速度的影响
        5.2.3 桥梁跨度对桥面相对位移的影响
    5.3 地震波输入方向对隔震桥梁地震响应的影响
        5.3.1 地震波输入方向对墩底剪力的影响
        5.3.2 地震波输入方向对桥面加速度的影响
        5.3.3 地震波输入方向对相对位移的影响
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历
学术论文数据集



本文编号：3769219