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新型金属阻尼器的减振机理及其在桥梁抗震中的应用
| 论文题名： | 新型金属阻尼器的减振机理及其在桥梁抗震中的应用 |
| 关键词： | 金属阻尼器;减振机理;桥梁抗震;抗震性能 |
| 摘要： | 阻尼就是使自由振动衰减的各种摩擦力和其他阻碍力，而安置在结构上的特殊构件可以提供运动的阻力，耗减能量的装置，称之为阻尼器。有效地设置阻尼器能改善结构在地震作用下的表现，特别是能保障如桥梁等国民生命线工程在地震作用后的正常使用。在桥梁工程中使用阻尼器类产品已成为国内外桥梁工程师的共识，在欧美、日本、新西兰等国家和地区，桥梁设计必须要考虑使用阻尼器来抗震、抗风。我国新建大桥如苏通大桥已开始使用阻尼器，但均限于进口产品，国内善无生产高性能阻尼器的能力。对阻尼器进行系统深入的研究很有必要。 本文对国内外现有阻尼器类型进行了工作机理分析，在此基础上研发了两种新型的金属阻尼器，对其进行理论设计、有限元验证、试验测试和整桥动力分析，为工程应用提供了科学依据。 本文首先将国内外现有阻尼器类型进行总结分类，对每一类型有代表性的阻尼器产品进行结构分析，工作机理分析，理论力学模型简化，总结其使用条件和使用性能优缺点。 本文研发了两种新型的金属阻尼器：E型和C型金属阻尼器。首先通过理论设计确定了该金属阻尼器的结构形式和截面尺寸，然后进行有限元分析验证理论设计的正确性，并在上海同济建设工程质量检测站对其使用性能进行测定。研究表明：①在设计荷载作用下，该阻尼器同时进入塑性屈服的面积大，吸收能量转化为塑性变形的能力强；②有限元分析结果和理论设计值很接近，验证了理论设计的正确性；③试验测试结果与有限元分析结果相当吻合，产品性能能够保证。 本文探讨了国内铁路桥梁两种常见梁型在设置有几种新型阻尼器产品的情况下的抗震性能。与未设置阻尼器的常规桥梁支座布置方式对比，重点考察了墩顶、墩底的水平剪力降低效果和阻尼器吸收地震能量的能力。研究表明：①设置E型金属阻尼器能显著降低墩项、墩底的水平剪力，吸收地震能力强；②设置摩擦隔振阻尼器能显著降低墩顶、墩底的水平剪力，吸收地震能力强；③设置速度锁定装置能显著降低墩顶、墩底的水平剪力，吸收地震能量很少，主要发挥了类似固定支座的作用，将地震力传递至下部结构中。 综上所述，本文研制了E型和C型金属阻尼器，为国内首创。研制的阻尼器具有结构简单，耗能能力强，性能稳定等特点。应用此金属阻尼器能显著提升桥梁抗震性能，降低桥梁工程造价。本文的理论分析、有限元分析、试验测试、整桥抗震分析为阻尼器的工程应用提供了科学依据。 |
| 作者： | 高峰利 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 赵跃宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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