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原文传递金属橡胶支座桥梁抗震性能研究

论文题名：	金属橡胶支座桥梁抗震性能研究
关键词：	桥梁;板式橡胶支座;恢复力模型;易损性;碰撞效应
摘要：	板式橡胶支座广泛应用于我国中小跨径桥梁中，但由于支座存在耐久性问题，需在桥梁使用期内进行多次维修或更换。本文研究了一种具有较高耐久性、可替代板式橡胶支座用于中小跨径公路桥梁的金属橡胶支座，新型支座具有高于同尺寸橡胶类支座的抗压性能；地震作用下，利用内部金属丝间的勾连、摩擦增加结构阻尼，起到桥梁减隔震支座的作用。本文首先对金属橡胶支座进行了力学性能试验，提出了相关恢复力模型；然后进行金属橡胶支座桥梁振动台试验，验证支座力学模型的可靠性；最后分别通过易损性分析、两种支座桥梁地震反应对比和考虑支座滑移、梁端碰撞等效应对桥梁结构地震反应影响等途径来研究金属橡胶支座桥梁的抗震性能。主要研究工作如下：　　（1）开展了金属橡胶支座试件的压缩性能试验，通过试验曲线研究支座压制密度、直径、厚度等参数对金属橡胶支座竖向压缩性能的影响，以确定支座的关键技术参数。对用于公路桥梁的全尺寸金属橡胶支座进行水平拟静力压剪试验和摩擦性能试验，获取具体试验曲线；研究竖向压缩力和水平剪切变形对支座剪切和摩擦性能的影响。　　（2）基于金属橡胶支座静力压缩性能试验，分别提出基于变长度悬臂曲梁法和应变硬化四折线两种压缩恢复力模型。基于支座水平拟静力压剪试验，提出水平双线性剪切恢复力模型。基于支座水平摩擦试验，提出双线性（三线性）摩擦滑动恢复力模型。建立支座力学模型参数与压应力统计关系曲线，拟合力学模型参数与支座竖向压应力相关性经验计算公式。　　（3）以金属橡胶支座支撑的缩尺模型为研究背景，通过缩尺模型关键部位振动台试验数据与数值分析模型结果对比，验证金属橡胶支座剪切恢复力模型及刚度相关性公式的正确性。　　（4）以常见中小跨径板式橡胶支座梁桥为研究对象，将原板式橡胶支座换成金属橡胶支座，不考虑支座滑移进行金属橡胶支座桥梁易损性分析。通过定义墩柱和金属橡胶支座极限破坏状态，采用线性拟合法建立桥梁墩柱和支座水平双向各极限状态的易损性曲线，在此基础上，采用一阶界限估计法建立全桥体系易损性曲线。通过桥梁墩柱、金属橡胶支座和整体结构易损性曲线评估金属橡胶支座桥梁的抗震性能。　　（5）为了研究金属橡胶支座对桥梁结果减隔震性能影响，以公路简支梁桥为研究对象，对比金属橡胶支座桥梁和板式橡胶支座桥梁地震反应结果，考察金属橡胶支座桥梁的抗震性能和金属橡胶支座的剪切性能。　　（6）为了研究金属橡胶支座水平滑移及梁端碰撞对桥梁结构抗震性能影响。建立考虑支座摩擦滑移和梁端碰撞的动力非线性有限元模型，研究考虑两种因素金属橡胶支座桥梁抗震性能。讨论了伸缩缝间隙单元宽度和金属橡胶支座摩擦性能对结构地震反应的影响。
作者：	杜骞
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	孙学先
授予学位：	博士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2021