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原文传递公路桥梁减隔震装置力学参数研究

论文题名：	公路桥梁减隔震装置力学参数研究
关键词：	公路桥梁;减隔震装置;力学参数;铅芯橡胶支座;液体黏滞阻尼器
摘要：	桥梁是救灾生命线上的咽喉,其抗震性能和震后应急保通能力对抗震救灾和灾后重建都起着至关重要的作用。桥梁减隔震设计利用减隔震装置通过延长周期和增加阻尼的方式将结构与地震能量集中的频段隔离并降低结构地震响应。与抗震研究先进国家相比,我国桥梁抗震规范在减隔震装置的力学模型及参数研究方面存在着较大的差距。本文以铅芯橡胶支座和液体黏滞阻尼器为对象,系统研究其力学模型及关键参数对减隔震效果的影响。　　论文首先对汶川地震中典型桥梁震害进行了简要分析。主要从断层破裂带南北两段运动方式差异性出发,分析了地震断层南北两段不同区域内典型桥梁震害的不同特征。研究发现:断层破裂带南段脆性逆冲运动显著,桥梁震害以极震区次生灾害滑坡冲击破坏和强度型破坏为主。断层破裂带北段韧性走滑运动显著,桥梁震害以梁式结构落梁、双曲拱桥垮塌等位移型震害为主。　　铅芯橡胶支座力学参数研究方面,采用纤维截面分析方法,研究不同配铅率及支座剪切应变条件下,铅芯橡胶支座力学参数的变化规律。并通过算例分析了不同配铅率和不同地震动峰值加速度条件下,考虑和不考虑支座剪切应变对结构和支座自身地震响应的差异。研究发现: 　　(1)铅芯橡胶支座力学参数并不恒定,受配铅率及剪切应变的影响显著。如屈服力、屈服后刚度、屈服前后刚度比及阻尼比等参数随支座剪切应变变化显著。随着配铅率的增加,剪切应变对支座力学参数的影响愈加明显。　　(2)地震动峰值加速度较低(小于0.2g)时,对于低配铅率(小于5％),考虑和不考虑剪切应变影响的支座力学模型对梁端位移和支座剪切应变响应的影响普遍较小。但当地震动峰值加速度较高(大于0.2g)时,对于高配铅率(大于5%),考虑和不考虑剪切应变影响的力学模型对梁端位移和支座剪切应变响应的显著。在所有配铅率条件下,不考虑支座的剪切应变的支座力学参数对桥墩内力响应的影响较为显著,误差在10~25%左右。　　液体黏滞阻尼器阻尼参数研究方面,基于随机振动理论,推导了液体黏滞阻尼器的最优阻尼比及其对应的最优阻尼系数计算公式。分别利用单自由度体系和实桥算例验证了线性液体黏滞阻尼器最优阻尼系数计算公式的正确性。研究发现: 　　(1)与建筑结构不同,在桥梁上安装的液体黏滞阻尼器存在理论上的最优阻尼比及其对应的最优阻尼系数,使阻尼器的效率达到最大值。该最优阻尼系数仅与主梁质量和振动频率有关,且与两者成正比。　　(2)当阻尼比在0.4~0.6之间时,液体黏滞阻尼器的减震效率与最优阻尼比基本相当。综合考虑地震动强度、伸缩装置的伸缩量及阻尼器的造价等工程因素,液体黏滞阻尼器最优阻尼系数可以在该阻尼比范围内适当调整。
作者：	赵国辉
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	刘健新
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文