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原文传递摩擦摆支座的抗震参数分析及优化措施

论文题名：	摩擦摆支座的抗震参数分析及优化措施
关键词：	桥梁;摩擦摆支座;隔震原理;参数分析;优化设计
摘要：	摩擦摆支座是一种性能优良的摩擦耗能隔震支座，它的隔震原理是通过隔震耗能装置将桥梁上下部结构分隔开，通过延长结构自振周期和摩擦耗能机理来减小和耗散传递到桥梁上部结构的能量，从而达到降低桥梁地震灾害的效果。另一方面摩擦摆支座通过其特定的圆弧曲面结构，具备了一定的自复位能力。摩擦摆支座的优良性能，引起了广泛的关注和重视。本文基于连续梁桥，研究了摩擦摆支座对桥梁地震反应的影响，又提出了几种优化措施，具体的研究内容如下: 　　1、首先列举了桥梁的常见的地震灾害，又列举了使用减隔震技术的具体桥梁案例，对摩擦摆支座的国内外研究现状进行了总结分类，常见的摩擦摆体系主要有曲面式、沟槽式、曲面沟槽混合式。对减隔震的原理和分析方法进行了论述，具体论述了两种常见的减隔震分析方法，时程法和反应谱法。　　2、对摩擦摆支座的结构构造、运动形式、工作原理、自振周期及其自回复特性进行研究探讨。基于midas软件建立了一三跨连续梁桥，采用动力时程的分析方法，选用合适的地震波，研究了摩擦摆支座两种影响因素:摩擦摆半径、摩擦系数对桥梁结构的地震反应，摩擦系数的取值分别为0.01、0.03、0.06、0.1，摩擦半径的取值分别为0.5、1、1.5、2。结果发现桥梁结构的位移、剪力、弯矩等受到摩擦半径和摩擦系数的双重影响，位移、剪力大致随着摩擦系数的增加而减小，桥台位移反应受摩擦系数的影响大于摩擦半径的影响。又采用了一种模糊逻辑控制的方法来实现摩擦摆支座参数的优化，由优化效果来说当R取值1到1.5，u取值0.06到0.1之间时能起到较好的内力和位移减震效果。　　3、研究了桥墩高度变化及地震波强度、频谱特性变化对摩擦摆支座隔震桥梁地震反应的影响。选用墩高为10m、15m、20m、25m、30m的桥墩，分别探究常规体系及减隔震体系的地震反应。结果发现:对于常规体系，随着墩高的增加，固定墩的墩底剪力和弯矩逐渐减小，活动墩的墩底剪力弯矩逐渐增大，两者之间的差距随着墩高增加逐渐减小，在墩高较小时，减隔震支座对于墩底剪力和弯矩的减小量较大，减震效果较明显，而在墩高较高时，减隔震支座起到的减震效果不明显，因此在墩高较高时，FPS支座的使用应当谨慎对待。又探究了地震波强度以及地震频谱特性对桥梁地震反应的影响，结果发现不同频谱特性的地震动输入会引起常规体系和减隔震体系的不同内力和位移响应，地震频谱特性不同会影响减隔震体系内力和位移减震效果，不同频谱特性的地震波引起的FPB支座的滞回耗能能力有所差距。常规体系和FPB减隔震体系的内力和位移都随着地震波幅值的增加而大致呈现线性增长，FPB支座的位移和内力减震效果随着地震波幅值的增加有稍微减小的趋势。　　4、提出了两种基于摩擦摆支座的优化措施。一种是摩擦摆支座与粘滞阻尼器的组合措施。结果发现:粘滞阻尼器和摩擦摆支座单独使用都能有效的降低桥梁的地震响应，摩擦摆支座的减震效果优于粘滞阻尼器，合理的两者共同使用能进一步的提高桥梁的抗震性能。应当对粘滞阻尼器与摩擦摆支座的布置方式进行重视，如果两者设置位置不当则会增大地震响应，影响抗震效能的发挥，还进一步造成了经济上的浪费。另外一种是特定的摩擦摆支座结构的改造，加设钢丝绳。结果发现:采用这种减震措施能减小主梁与下部结构之间的相互位移，防止桥梁上部结构之间发生撞击损害，这种抗震结构会增加桥墩的受力，通过采用合适的钢丝绳参数K值和u值可以减小桥墩内力的增加。
作者：	聂健行
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	赵建锋
授予学位：	硕士
授予学位单位：	青岛理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文