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新型三维全域屈服金属阻尼器的减震性能研究
| 论文题名： | 新型三维全域屈服金属阻尼器的减震性能研究 |
| 关键词： | 桥梁减震;金属阻尼器;动力时程分析;减震效果;动力响应 |
| 摘要： | 地震灾害对桥梁的威胁十分巨大，因此桥梁减震技术一直是土木工程界的热点话题。桥梁减、隔震加固技术一般采用柔性支座或隔震支座来取代传统刚性支座，在桥梁与地基之间加入减隔震层，减少地震对桥梁的影响。在常用的附加阻尼器中，金属阻尼器的应用较为广泛，但现有桥梁金属阻尼器仍存在诸多不足，如材料利用率低、仅能单方向耗能、以及小位移下不工作等不足。为此，提出了一款全域屈服、任意方向均可耗能且小位移下工作的新型三维全域屈服金属阻尼器。为研究其在桥梁中的减震效果，本文主要研究内容及结果如下： （一）首先对桥梁整体震害特点分别从时间和空间两个角度展开调研总结，再将目光聚焦于桥梁支座处连接件的各种病害，并综合汲取了国内外桥梁支座处的减、隔震设计方法及经验措施，在此基础上形成了目的明确、思路清晰的桥梁减、隔震设计理念，最终提出新型三维全域屈服金属阻尼器。 （二）对钢棒全截面同时屈服的设计方法、设计理念和相关公式进行了探讨，通过Abaqus有限元模拟及足尺试验，对钢棒全截面同时屈服的指导公式展开了验证分析研究。结果表明：经指导公式设计的钢棒具有全截面屈服特性；全截面屈服钢棒设计理论值与模拟值、模拟值与试验值的刚度误差分别为13.58%、13.11%；屈服位移误差分别为11.65%、5.30%；屈服荷载误差分别为3.45%、6.85%。 （三）以东莞某下承式拱桥为例，建立了Midas civil全桥有限元模型，将有限元静力荷载下（自重下和二期铺装后）的计算结果与施工实测的主梁竖向最大位移对比，验证了拱桥有限元建模的正确性。 （四）采用动力时程分析方法计算该拱桥七度E2、E1设防下桥梁支座的动力响应特性，以二者计算结果的支座反力差值为设计指标确定了桥梁支座在地震下的阻尼器耗能需求。依此得出新型三维全域屈服金属阻尼器的选材参数，并通过有限元模拟得到金属阻尼器的恢复力模型，为后续桥梁动力时程减震分析提供重要参数依据。 （五）新型三维全域屈服金属阻尼器减震效果研究。对下承式拱桥七度E2设防工况下支座处有无附加该金属阻尼器的动力响应特性进行了计算分析对比，并增添与无附加阻尼器七度E1设防下动力响应特性比对验证。结果表明：拱桥支座处附加经设计的新型三维全域屈服金属阻尼器后，桥梁支座反力可满足预期减震目标；若以位移为减震指标进行分析，附加该金属阻尼器后，上部主梁位移减震率为22.4%-56.8%，吊杆位移减震率为19.7%-53.6%，拱肋位移减震率为15.5%-48.3%。 |
| 作者： | 付宇豪 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 叶茂 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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