设置速度锁定型变曲率摩擦摆支座连续梁桥结构减震性能研究

摘要

速度锁定型变曲率摩擦摆式支座是一种具有应用前景的减隔震装置，其工作原理是通过在分离式变曲率摩擦摆支座上安装速度锁定器，控制支座在桥梁正常使用和不同水准地震作用下的工作方式。本文通过有限元分析和振动台模型试验，研究其对连续梁桥结构的减震性能，并应用于工程实际，主要工作如下： （1）选取了三种跨径的连续箱梁桥，不设置减隔震装置，建立其有限元计算模型，采用时程分析方法分析其在四种场地类型、7条地震波作用下的响应。 （2）分别对3个桥梁有限元模型设置不同数量的速度锁定变曲率摩擦摆支座，分析其在不同场地条件、不同水准地震作用下的减震效果，结果表明，在E1地震作用下，设置该支座可减小单个桥墩承担的地震作用，地震作用消减率与结构自振周期有关；在E2地震作用下，设置该支座可减小单个桥墩承担的地震作用，同时还能很大程度减小主梁位移。 （3）建立速度锁定变曲率摩擦摆支座实体模型，分析了其滞回性能；在横向地震水平作用与纵向地震作用下支座剪力销的剪断力设计值比值在1.1~1.8之间，剪力销剪断力设计值由横向地震作用决定；摩擦摆球摆直径越大，骨架曲线屈服后刚度和有效刚度越小。 （4）完成了3×30m等截面连续梁桥振动台缩尺模型试验，试验结果表明，设置速度锁定变曲率摩擦摆支座时模型加速度响应小幅增大，位移响应减小，固定墩墩顶剪力显著减小；速度锁定变曲率摩擦摆支座能使各桥墩共同抵抗地震作用，进一步减小固定墩墩顶剪力。 （5）将速度锁定型变曲率摩擦摆式支座应用于津汉高速公路汉蔡路至海滨高速高架段上跨中央大道桥梁G20~G23墩，分析了设置支座后桥梁结构的减震效果，并对其经济性进行评价。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 桥梁震害

1.1.2 摩擦摆支座与速度锁定器的作用

1.1.3 课题研究目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 桥梁抗震设计

1.2.2 桥梁减隔震技术

1.2.3 摩擦摆支座在桥梁减隔震中的应用

1.3 本文主要工作

第2章 未设置减隔震装置典型桥梁结构地震响应分析

2.1 引言

2.2 计算模型建立

2.2.1典型桥梁结构尺寸

2.2.2计算模型建立

2.3 地震动输入

2.4计算模型地震响应分析

2.4.1动力特性分析

2.4.2 地震响应分析

2.5 本章小结

第3章 设置速度锁定型变曲率摩擦摆支座连续梁桥减震性能分析

3.1 引 言

3.2 速度锁定器工作原理及其参数设置

3.2.1 工作原理

3.2.2参数设置

3.3 E1地震作用下桥梁结构减震效果分析

3.3.1 减震性能评价指标

3.3.2 模型一减震性能分析

3.3.3 模型二减震性能分析

3.3.4 模型三减震性能分析

3.3.5评价指标η-γ与结构自振周期T关系式推导

3.4 E2地震作用下桥梁结构减震效果分析

3.4.1 滑动型摩擦摆支座的模拟

3.4.2 不同因素对桥梁减震效果影响分析

3.4.3 地震动因素对桥梁减震效果影响分析

3.5 速度锁定型摩擦摆支座剪力销设计

3.5.1 剪力销的设置及作用

3.5.2 剪力销剪断力设计值确定

3.6 摩擦摆支座滞回性能分析

3.6.1 模型建立及参数设置

3.6.2 球摆尺寸对摩擦摆支座滞回性能影响分析

3.6.3摩擦摆支座滞回性能分析

3.7 本章小结

第4章 连续梁桥模型振动台试验

4.1 引 言

4.2 试验模型设计

4.2.1 模型设计

4.2.2 模型基础及桥墩设计

4.2.3 模型材料性能及制作

4.3 试验设计

4.3.1 测点布置

4.3.2地震动输入

4.3.3 试验方案设计

4.4 试验现象和结果分析

4.4.1 试验现象

4.4.2 自振频率分析

4.4.3 加速度响应分析

4.4.4 位移响应分析

4.4.5 墩顶剪力响应分析

4.5 本章小结

第5章 速度锁定型变曲率摩擦摆支座工程应用

5.1 工程概况

5.1.1 桥梁结构形式

5.1.2 地质情况

5.2 计算模型建立及其地震响应分析

5.2.1 动力特性分析

5.2.2 地震响应分析

5.3 速度锁定型摩擦摆支座对桥梁减震效果分析

5.3.1 E1地震作用下减震效果分析

5.3.2 E2地震作用下减震效果分析

5.4 经济效应评价

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间取得的成果

致谢