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SMA-FPS复合支座及其在连续梁桥中的隔震研究
| 论文题名： | SMA-FPS复合支座及其在连续梁桥中的隔震研究 |
| 关键词： | 连续梁桥;复合支座;摩擦摆;形状记忆合金;隔震性能 |
| 摘要： | 上世纪90年代以来，世界范围内发生的几次强震让人们深刻认识到了近断层地震巨大的破坏能力。一般来说，传统的隔震装置在远场地震下能发挥良好的隔震性能，而在近断层地震的长周期脉冲运动作用下，隔震装置往往会产生过大的位移，甚至低频共振现象，造成隔震装置或建筑的破坏。摩擦摆支座(FPS)是一种能够自复位的基础隔震装置，具有高承载力、高稳定性和高耐久性等优点;形状记忆合金(SMA)作为一种新型功能材料，以其独特的形状记忆效应、超弹性效应和高阻尼特性受到工程界的广泛关注。本文则将FPS和SMA拉索相结合，研发了一种SMA-FPS复合支座;一方面，SMA拉索能增加FPS水平刚度，限制支座过大的位移;另一方面，利用SMA拉索的超弹性效应和高阻尼特性能消耗地震能量，减小隔震结构的地震响应。为了研究SMA-FPS复合支座的力学性能和隔震效果，本文主要开展了以下研究工作: (1)推导了FPS的恢复力模型，介绍了几种常用的SMA的本构关系;在此基础上，提出了SMA-FPS复合支座，论述了其工作原理和结构组成。接着，研究了两种不同拉索布置方式的SMA-FPS复合支座，建立了其恢复力公式，并对两种支座进行了方案比选。此外，还介绍SMA-FPS复合支座的设计要点。 (2)运用ANSYS软件建立了FPS和SMA-FPS复合支座的实体模型，然后通过模拟低周反复试验，研究了两种支座的滞回耗能特性和自复位特征，最后研究了竖向压力、位移幅值、摩擦系数、滑动面曲率半径和拉索面积等设计参数对SMA-FPS复合支座力学性能的影响规律。 (3)运用Midas Civil软件分别建立了采用盆式橡胶支座、FPS和SMA-FPS复合支座的连续梁桥有限元模型;然后，通过模态分析研究了不同支座条件下桥梁结构的动力特性;接着，选用了典型的3条远场地震波和3条近断层地震波对三种支座条件下的桥梁结构进行了罕遇地震下的非线性时程分析，通过对支座位移、主梁加速度和墩底弯矩等结构响应的分析和对比，考察了SMA-FPS复合支座在连续梁桥中的隔震效果;最后，研究了SMA-FPS复合支座的设计参数对桥梁地震响应的影响规律。结果表明，SMA-FPS复合支座有着良好的隔震性能，特别是其在近断层地震作用下对支座位移的控制要比FPS好很多。 |
| 作者： | 杨毅 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 徐伟炜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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