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桥梁超高阻尼支座力学性能及其隔震应用与优化研究
| 论文题名： | 桥梁超高阻尼支座力学性能及其隔震应用与优化研究 |
| 关键词： | 桥梁超高阻尼支座;力学分析;桥梁隔震;时程分析;限位优化 |
| 摘要： | 地震是常见的自然灾害，具有强大的破坏力。历次地震表明，桥梁结构在地震灾害中毁坏严重。为了减弱地震对桥梁的损坏，隔震装置开始广泛应用于桥梁结构中，推动了桥梁隔震技术的不断创新和发展。其中，叠层橡胶类支座是应用最为广泛的一类隔震装置。本文对叠层橡胶类支座中的超高阻尼支座进行力学性能研究，并将其运用于连续梁桥中探究其隔震效果，最后针对地震时支座相对位移过大的问题，进行支座优化。论文主要内容如下： （1）探讨了超高阻尼橡胶的耗能原理，确定将双线性模型作为支座的恢复力模型。讨论了支座的竖向压缩刚度、水平等效刚度和等效阻尼比的表达式，为后续研究支座的力学性能提供理论基础。 （2）探讨了橡胶的超弹性本构模型和粘弹性本构模型，对不同截面形状的超高阻尼支座进行力学性能研究，分别计算两类支座的竖向压缩刚度、水平等效刚度的理论值，并与模拟值进行对比。其次，进行两类支座在轴压、剪切状态下的内力分析及滞回性能对比。最后，探究了支座刚度的压力、剪切相关性。计算表明，模拟结果较为精确。不同截面支座的内力分布有所差异，破坏形式以加劲层钢板受拉破坏为主，截面变化对支座的滞回性能影响较小。压力变化对矩形支座竖向刚度影响较大，对圆形支座水平刚度影响较大。剪切变形增大对支座水平刚度的影响有利于桥梁隔震。 （3）建立三跨连续梁桥的有限元实体模型。根据规范反应谱，拟合出人工地震波进行整桥非线性时程分析，计算了采用普通盆式支座和采用超高阻尼支座的桥梁在不同地震烈度、不同墩高下桥梁结构的动力响应，探究两种因素对超高阻尼支座隔震率的影响。计算表明，地震烈度的变化对支座隔震率影响不大。墩高的变化对支座隔震率有较大影响，超高阻尼支座在低墩桥梁上的隔震效果明显优于高墩桥梁。 （4）通过引入记忆合金构件组成新型复合支座来减小地震作用下支座的相对位移，提出了三种新型复合支座方案，进行轴压、剪切状态下的内力对比分析。最后，将两种力学性能较好的复合支座应用于连续梁桥，进行整桥非线性时程分析。计算表明，新型复合支座能有效控制梁端位移、墩顶位移和支座相对位移，但主梁加速度响应和墩底弯矩响应相比于超高阻尼支座略有增大，适合高烈度地区且支座位移过大的桥梁使用。三种支座方案中“X”型复合支座的限位效果、隔震性能最好。 |
| 作者： | 陆丁昊 |
| 专业： | 力学 |
| 导师： | 张宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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