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原文传递高阻尼减、隔震桥梁地震反应计算方法研究

论文题名：	高阻尼减、隔震桥梁地震反应计算方法研究
关键词：	高速铁路桥梁;连续梁桥;高阻尼反应谱;等效阻尼比;减震系数法
摘要：	在中西部地区高速铁路大发展的时代背景下，相关的高速铁路建设技术也面临新的挑战。目前，以重力式桥墩为主体的高速铁路桥梁正面临难以克服的抗震设计难题，引入减、隔震技术是一种必然的选择。本文以宝兰客运专线（天水段）社棠河大跨连续梁桥为工程背景，对大跨度铁路减、隔震桥梁的地震反应计算方法进行深入研究，探索更加合理准确的等效阻尼比计算方法，主要的研究工作和成果如下: 　　(1)系统阐述了桥梁结构中减、隔震技术的国内外研究现状及进展，总结了桥梁结构中不同减、隔震技术所取得的研究成果，并提出减、隔震技术目前存在的问题及未来发展趋势。同时，对结构等效阻尼比计算方法及高阻尼反应谱的国内外研究现状进行综述。　　(2)基于工程场地附近的54条实测强震记录，计算高阻尼反应谱，并对不同阻尼比的高阻尼加速度谱、速度谱及位移谱进行分析。分析结果表明:随着阻尼比增加，三种反应谱的谱值均随之降低;与5％阻尼比的反应谱相比，高阻尼反应谱更为平滑，且谱形也发生一定变化。对于加速度谱，不同阻尼比对应的特征周期Tg不同，且随着阻尼比增加，特征周期Tg随之增大。水平向与竖向反应谱具有较一致的变化规律。　　(3)针对国内外已有的等效阻尼比计算方法，介绍不同方法的计算原理，总结与对比各计算方法的优缺点及适用条件，并推导出双曲面球型隔震支座与粘滞阻尼器配合使用时，单自由度系等效阻尼比的计算公式。　　(4)建立减、隔震桥梁的有限元模型，采用动力时程分析方法计算结构的弹塑性地震响应，运用减震系数法计算减、隔震桥梁的等效阻尼比，进而采用高阻尼反应谱计算其等效线性响应，并与高精度的动力时程分析方法进行对比验证。分析结果表明:采用高阻尼反应谱进行地震反应分析时，所计算的墩梁相对位移响应误差小于墩底内力响应误差，与非线性时程分析结果更为接近。在罕遇地震作用下，双曲面球型隔震支座的抗剪螺栓剪断，全桥支座放开，配合液体粘滞阻尼器一起工作，将地震荷载均匀分配至各墩，大幅度减小制动墩的内力响应而增加相邻墩的内力响应。在计算墩底内力响应时，高阻尼反应谱法忽略了双曲面球型隔震支座配合粘滞阻尼器的相互作用对墩底内力响应的影响，明显低估了相邻墩的内力响应。　　(5)通过比较动力时程分析法与反应谱法的差异，研究不同动力响应减震系数法的适用性。结果表明:采用弯矩法与规范法计算的结构等效阻尼比与减、隔震桥梁的结构等效阻尼比较为接近，所计算的墩底内力响应综合误差约为20％，墩梁相对位移响应综合误差为6％。而剪力法低估了减、隔震桥梁结构等效阻尼比，计算结果相对保守，建议采用弯矩法或规范法计算减、隔震桥梁结构的等效阻尼比。动力响应减震系数法概念清晰，计算便捷，便于实际工程应用，但在计算墩底内力响应时误差相对较大，可作为减、隔震桥梁结构等效阻尼比的初步估算方法。
作者：	李一鸣
专业：	建筑与土木工程
导师：	虞庐松;冯志勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文