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新型减震自复位附属结构在桥梁应用中的力学性能研究
| 论文题名： | 新型减震自复位附属结构在桥梁应用中的力学性能研究 |
| 关键词： | 桥梁工程;改进型负刚度机构;减震自复位;水平低周往复荷载;数值模拟;力学性能;抗震性能 |
| 摘要： | NSD（negative stiffness device，简称NSD）为一种新型的负刚度减震机构，即在位移激励下能产生与位移方向一致的作用力的机构，将其内置于结构中可通过弱化结构以达到减震效果。现有系列研究表明:NSD具有较好的减震功效和自复位功能，且NSD机构是无需外部能源输入的被动控制的结构减震技术，其完全通过力学机制产生负刚度从而达到减震功效。NSD作为被动减震装置，一定程度上消除了主动、半主动控制装置能量输入大且不稳定的影响。目前基于NSD实现耗能能力的研究成果较少，因此，对改进型减震自复位负刚度机构的抗震机理分析显得尤为迫切。 为了进一步改善既有负刚度机构的抗震性能，本文开发了增设与预压弹簧并行的辅助耗能元件的改进型减震自复位负刚度机构。以负刚度机构中预压弹簧刚度和预压位移作为设计参数，设计了5个足尺试件并采用商业有限元软件ABAQUS对其在水平低周往复荷载下的抗震机理进行了数值模拟。基于模拟数据处理，对其滞回特征、水平抗侧刚度和耗能能力等性能进行了对比分析。 为了验证改进型减震自复位负刚度机构对结构的减震功效，本文设计了直柱式桥墩结构内置改进型减震自复位负刚度机构算例，并采用商业有限元软件ABAQUS对其在水平低周往复荷载下以及单向加载下了进行数值模拟。 分析结果显示:预压弹簧刚度不仅影响负刚度对结构弱化减震的发展进程，且影响消压后对结构强化自复位的功效。预压位移设计值仅影响负刚度对结构弱化减震的发展进程。设置与预压弹簧并行的辅助耗能元件可提供耗散地震能的能力，从而进一步增强结构的减震效果。因此，改进型减震自复位负刚度机构实现了减震、耗能能力与自复位功效有机统一的性能设计目标。 |
| 作者： | 张佳宇 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 孙敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 苏州科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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