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附加预压弹簧自复位耗能支撑的斜拉桥抗震性能研究
| 论文题名： | 附加预压弹簧自复位耗能支撑的斜拉桥抗震性能研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;自复位耗能支撑;预压弹簧;位移控制;抗震性能 |
| 摘要： | 大跨斜拉桥纵向一般采用漂浮体系或半漂浮体系，地震作用下主梁纵向位移较大，横桥向一般采用固定连接，地震作用下桥塔受力较大。针对此问题，本文提出采用一种新型减震装置——预压弹簧自复位耗能(Pre-pressed Disc Spring Self-centering Energy Dissipation，PS-SCED)支撑来对斜拉桥地震响应进行控制。建立了PS-SCED支撑的简化分析模型，通过与试验进行对比验证了简化模型的有效性。研究了设有该支撑的斜拉桥纵向及横向的抗震性能，主要内容如下: (1)在ABAQUS中采用叠加原理建立了PS-SCED支撑的简化分析模型，数值模拟了两组支撑试验工况，对比了两者耗能能力、承载力及割线刚度，结果表明，PS-SCED支撑简化模型数值模拟结果与试验结果吻合较好，最大承载力误差在16％以内，总耗能误差在8.1％以内，割线刚度误差在14％以内，验证建立的支撑简化模型的有效性。 (2)对塔梁间采用弹性索、粘滞阻尼器及PS-SCED支撑的斜拉桥的纵向抗震性能进行了对比分析，研究了不同的塔梁连接方式对斜拉桥地震响应的影响，结果表明，在塔梁间采用弹性索装置可以减小主梁位移，但同时会增加桥塔塔底剪力和弯矩;在塔梁间设置PS-SCED支撑可以减小主梁位移及塔底弯矩，但塔底剪力相对增加;粘滞阻尼器对塔底剪力弯矩及梁端位移控制效果优于前两者，其能很好控制斜拉桥桥塔塔底弯矩、剪力及主梁位移。 (3)对在梁端设置PS-SCED支撑的斜拉桥抗震性能进行研究。结果表明，在梁端设置PS-SCED支撑对斜拉桥主梁纵向位移控制效果小于在塔梁间设置支撑情况，但同样能够减小梁端位移，改善桥塔内力，控制塔身位移，基本消除了梁的残余位移，对主梁震后复位有较好的效果。 (4)提出一种设置PS-SCED支撑的斜拉桥横向减震体系及支撑参数的设计方法，并对塔梁固结体系和采用支撑的减震体系进行地震时程分析，从关键位置的地震响应、耗能能力等方面对采用支撑的减震体系的抗震性能进行了研究。结果表明，采用PS-SCED支撑能够有效控制主梁横向位移，防止梁与桥塔发生碰撞;相比于原桥固结体系，附加PS-SCED支撑使墩处基底剪力最大减小41％，基底弯矩最大减小55％，塔处基底剪力减小约15％，基底弯矩最大减小17％。同时减小了塔身位移及应变，改善桥塔受力，对桥塔起到较好的保护作用;地震作用中支撑耗散了约40％的地震能量，减小了斜拉桥结构滞回耗能，且支撑有较好的复位效果，在桥塔位置处的主梁残余位移较固结体系和漂浮体系减小了60％以上。 |
| 作者： | 武虎 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 吕晓寅;徐龙河 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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