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原文传递高烈度地震区超高阻尼支座减隔震研究

论文题名：	高烈度地震区超高阻尼支座减隔震研究
关键词：	矮塔斜拉桥;减隔震;超高阻尼橡胶支座;速度相关性;厚高比;有限元模型
摘要：	地震本身具有突发性和破坏性，高烈度地震对桥梁结构的损害更为突出，隔层橡胶支座的减隔震技术经过多年来的发展，已然运用于不同烈度地震区的桥梁结构。近年来，摩擦摆支座、铅芯橡胶支座等减隔震支座发展较为迅速，成果众多。其中，超高阻尼橡胶支座以其优秀的环保性和良好的减隔震性受到国内外广大学者的关注和研究，但由于超高阻尼橡胶支座本身的承载能力，暂不能运用于大跨度桥梁的主墩位置，所以使其发展和研究受限。当前，大跨度桥梁的边墩以及过渡墩的超高阻尼橡胶支座运用渐趋稳定，通过加入新型添加剂发挥作用，提供给支座较大的剪切刚度以及初始刚度，对不同方向地震波组合的能量得到降低和耗散，减小由边墩传递到上部结构的能量，最终达到地震的减隔震效果。　　由于超高阻尼橡胶支座的特殊性，选择可以适用于边墩支座的桥梁结构更为合理，所依托的甘肃天水国际陆港市政基础工程渭河五号矮塔斜拉桥（75+126+75）m桥梁大跨度结构较为符合本文出发点，利用MidasCivil有限元分析软件对桥梁整体建模，以有限元理论与理论研究为指导，现有实验数据为依据，利用非线性时程分析方法对本文所依托的桥梁基础结构进行整体分析，对支座不同参数的桥梁结构进行分析对比，得到对应模型的减隔震情况和对比数值，主要研究内容如下：　　（1）整理查阅相关文献，论述了不同隔层橡胶支座的发展极其在工程实际中的应用，以正在建设的渭河五号矮塔斜拉桥（75+126+75）m为依托，根据此基本桥梁结构桥址特点，选择两条基本地震波james_v、Pacoimal和一条人工合成拟合地震波输入，提取三条地震波响应峰值。　　（2）建立非减隔震桥梁结构，以主墩的双薄壁墩壁厚和墩高不同组合比为工况研究对象，选取对应厚高比的不同关键位置的内力与位移进行结论对比和时程分析。保持墩高不变，壁厚随厚高比等值增大，顺、横桥向地震作用下，双薄壁中墩墩底纵向和横向内力均增大，同位置处的纵向和横向位移呈减小趋势。保持壁厚不变，墩高随厚高比增大而等值减小，顺、横桥向地震作用下，中墩墩底的内力增大，塔顶的位移随墩高减小而减小。中墩墩顶和边墩墩顶的横向位移变化不明显。　　（3）以合理厚高比模型为基础，用“m”法模拟桩基础效应，建立基于超高阻尼橡胶支座的桥梁有限元模型，介绍了支座布置和支座力学滞回性能和力学参数设置，在顺、横向地震波组合作用下，得到桥梁边墩、主墩、桥塔位置的内力位移时程响应最大值，以非减隔震桥梁为对比对象，分析了超高阻尼支座减隔震桥梁的减震效果。就设置减隔震支座的边墩位置而言，其内力和位移有大幅下降，减震率较普通支座而言有明显提升。　　（4）引用部分学者完成的超高阻尼橡胶材料的两项实验，从实验结果中得到三种橡胶支座，即：普通橡胶支座、高阻尼橡胶支座和超高阻尼橡胶支座的统一本构关系，以此确定不同支座的参数输入并且建立三个有限元模型。选取地震响应的三个不同加载速度指数0.1、0.4、0.8，对同一橡胶支座进行不同加载速度输入，以此论述不同橡胶支座的速度相关性，对比支座、桥面和边墩处最大位移，由此得出，阻尼橡胶支座区别于普通橡胶支座具有较强的速度相关性。
作者：	邓少雄
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	季日臣
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2022