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惯容减震桥梁结构的控制机理及性能
| 论文题名： | 惯容减震桥梁结构的控制机理及性能 |
| 关键词： | 惯容减震系统;桥梁结构;控制机理;参数敏感性;减震装置 |
| 摘要： | 桥梁工程作为基础建设的重要组成部分，不仅与经济和社会的发展密切相关，对震后的救援工作也起到了至关重要的作用。因此，提高桥梁的抗震能力具有十分重要的现实意义。而惯容减震系统作为一种新型的结构振动控制装置，具有非常优越的消能减震效果。利用惯容减震系统的耗能增效特性可以增大阻尼元件的耗能效率，达到高效吸能的目的，从而大大提高桥梁结构的抗震性能。本文将惯容减震系统与桥梁结构组合在一起，探究惯容减震系统在桥梁结构中的控制机理及性能。首先，以充分发挥惯容减震系统耗能增效机理为出发点，推导得到惯容设计最优关键参数的计算公式，并通过计算求解实际案例中的惯容系统设计参数。随后，借助有限元软件将惯容减震系统添加到桥梁结构模型中。最后，分析惯容减震系统在桥梁结构中的振动控制效果，并对惯容减震系统的参数进行敏感性分析。本文主要研究工作如下： （1）根据惯容减震系统的本构关系和单自由度结构的运动方程，建立了单自由度惯容减震桥梁结构的力学模型，推导了混联I型和混联II型的惯容减震桥梁结构单自由度随机响应解析表达式。基于惯容减震系统的优化设计原则以及耗能增效原理，在满足桥梁结构性能要求的基础上，得到了惯容减震系统参数解析设计公式，可以在精简计算的同时，不丢失其准确度。通过解析公式，可以高效的计算惯容减震系统关键参数。 （2）根据实际案例的截面参数、材料参数以及支座参数等，确定了混联I型和混联II型惯容减震系统在不同目标阻尼比下的设计参数。通过公路预制箱梁的抗震要求以及规范反应谱，确定了相应的地震波。通过桥梁结构的设计参数，建立了公路预制箱梁的有限元仿真分析模型。 （3）利用有限元分析软件ABAQUS建立简支梁桥基础模型，通过时程分析方法，与既有SAP2000模型的自振特性进行对比，验证了ABAQUS桥梁结构基础模型的正确性。计算安装混联I型和混联II型惯容减震系统与安装等效黏滞阻尼器位移响应均方根的比值，验证了由解析设计公式计算得到的设计参数可以实现桥梁结构预设的性能需求目标。 （4）将不同激励的加速度时程数据添加到ABAQUS模型中，利用时程分析方法对不同性能需求目标下惯容减震桥梁结构的强度、刚度以及能量指标进行了分析，包括桥梁结构墩顶位移、梁体位移、墩底剪力、墩底弯矩以及减震装置耗能等。 （5）对混联I型和混联II型惯容减震系统中的惯质比、刚度比以及名义阻尼比进行了参数敏感性分析。以桥梁结构梁体位移为指标，对不同激励下惯容减震系统参数的敏感性进行了排序，确定了对桥梁结构影响最大的参数。 |
| 作者： | 刁兆顺 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 潘超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 烟台大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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