發(fā)布時間：2020-05-06 09:38

【摘要】：大跨斜拉橋縱向一般采用漂浮體系或半漂浮體系,地震作用下主梁縱向位移較大,橫橋向一般采用固定連接,地震作用下橋塔受力較大。針對此問題,本文提出采用一種新型減震裝置——預(yù)壓彈簧自復(fù)位耗能(Pre-pressed Disc Spring Self-centering Energy Dissipation,PS-SCED)支撐來對斜拉橋地震響應(yīng)進行控制。建立了 PS-SCED支撐的簡化分析模型,通過與試驗進行對比驗證了簡化模型的有效性。研究了設(shè)有該支撐的斜拉橋縱向及橫向的抗震性能,主要內(nèi)容如下:(1)在ABAQUS中采用疊加原理建立了 PS-SCED支撐的簡化分析模型,數(shù)值模擬了兩組支撐試驗工況,對比了兩者耗能能力、承載力及割線剛度,結(jié)果表明,PS-SCED支撐簡化模型數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好,最大承載力誤差在16%以內(nèi),總耗能誤差在8.1%以內(nèi),割線剛度誤差在14%以內(nèi),驗證建立的支撐簡化模型的有效性。(2)對塔梁間采用彈性索、粘滯阻尼器及PS-SCED支撐的斜拉橋的縱向抗震性能進行了對比分析,研究了不同的塔梁連接方式對斜拉橋地震響應(yīng)的影響,結(jié)果表明,在塔梁間采用彈性索裝置可以減小主梁位移,但同時會增加橋塔塔底剪力和彎矩;在塔梁間設(shè)置PS-SCED支撐可以減小主梁位移及塔底彎矩,但塔底剪力相對增加;粘滯阻尼器對塔底剪力彎矩及梁端位移控制效果優(yōu)于前兩者,其能很好控制斜拉橋橋塔塔底彎矩、剪力及主梁位移。(3)對在梁端設(shè)置PS-SCED支撐的斜拉橋抗震性能進行研究。結(jié)果表明,在梁端設(shè)置PS-SCED支撐對斜拉橋主梁縱向位移控制效果小于在塔梁間設(shè)置支撐情況,但同樣能夠減小梁端位移,改善橋塔內(nèi)力,控制塔身位移,基本消除了梁的殘余位移,對主梁震后復(fù)位有較好的效果。(4)提出一種設(shè)置PS-SCED支撐的斜拉橋橫向減震體系及支撐參數(shù)的設(shè)計方法,并對塔梁固結(jié)體系和采用支撐的減震體系進行地震時程分析,從關(guān)鍵位置的地震響應(yīng)、耗能能力等方面對采用支撐的減震體系的抗震性能進行了研究。結(jié)果表明,采用PS-SCED支撐能夠有效控制主梁橫向位移,防止梁與橋塔發(fā)生碰撞;相比于原橋固結(jié)體系,附加PS-SCED支撐使墩處基底剪力最大減小41%,基底彎矩最大減小55%,塔處基底剪力減小約15%,基底彎矩最大減小17%。同時減小了塔身位移及應(yīng)變,改善橋塔受力,對橋塔起到較好的保護作用;地震作用中支撐耗散了約40%的地震能量,減小了斜拉橋結(jié)構(gòu)滯回耗能,且支撐有較好的復(fù)位效果,在橋塔位置處的主梁殘余位移較固結(jié)體系和漂浮體系減小了 60%以上。
【圖文】：

逡逑等［９＿１Ｇ］提出自復(fù)位耗能支撐由內(nèi)管、外管、摩擦裝置和預(yù)應(yīng)力筋組成，如圖１－１所逡逑示。內(nèi)外管之間設(shè)置摩擦片，當內(nèi)外管發(fā)生相對位移時，摩擦片摩擦耗能；預(yù)應(yīng)逡逑力筋錨固在左右端板，且端板與內(nèi)外管之間設(shè)置接觸，，當內(nèi)外管發(fā)生相對位移時，邐＿逡逑預(yù)應(yīng)力筋受拉伸長，提供自復(fù)位能力。對支撐進行試驗發(fā)現(xiàn)其滯回曲線呈穩(wěn)定飽逡逑滿的旗形，具有較好的自復(fù)位能力和耗能能力。之后對設(shè)置此支撐和設(shè)置普通防逡逑屈曲支撐框架結(jié)構(gòu)抗震性能做了對比研究，認為此支撐能有效減小結(jié)構(gòu)層間位移，逡逑基本消除了結(jié)構(gòu)的殘余位移。但由于預(yù)應(yīng)力筋的彈性變形較小，支撐的容許變形逡逑受到限制。逡逑ｆ邐廣邋ｒｕｃｔｉｏｎ逡逑ｙ邐一ｐ逡逑邐邋Ａ邐丨丨，逡逑ｓ

Ｍｉｌｌｅｒ等『１６］提出一種采用預(yù)拉ＳＭＡ桿供復(fù)位能力的自復(fù)位防屈曲支撐，逡逑該支撐由耗能內(nèi)芯、三層鋼管及ＳＭＡ桿組成，耗能內(nèi)芯分別于中鋼管和外鋼管焊逡逑接在一起，ＳＭＡ桿錨固在端板上施加預(yù)應(yīng)力，其構(gòu)造如圖１－３所示，通過試驗研逡逑宄得出支撐具有良好的復(fù)位能力與耗能能力。逡逑，（６）邋ＳＭＡ邋Ｒｏｄｓ邐＞ｎｍｒ邋Ｔｕｂｅ邋（ＨＳＳ邋７ｘ７ｘ３／ｓ）逡逑Ｈ—ｗ＂逡逑６；ｎｅ邐＼逡逑（４）邋ＯｕｔＢＴ邋Ｔｕｂｅ邋（ＨＳＳ邋１６ｘ１６ｘ１／２｝邋＾逡逑ＳＯＢＲＢ邋－邋Ｅｘｐｔｏｄｅｄ邋ｖｉｅｗ逡逑圖１－３自復(fù)位防屈曲支撐構(gòu)造逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ邋ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｅｌｆ－ｃｅｎｔｅｒｉｎｇ邋ｂｕｃｋｌｉｎｇ－ｒｅｓｔｒａｉｎｅｄ邋ｂｒａｃｅ逡逑Ｚｈｕ等［１７４８］提出一種采用ＳＭＡ絲作為復(fù)位構(gòu)件和耗能構(gòu)件的可重復(fù)使用的滯逡逑回阻尼支撐，如圖１－４所示，ＳＭＡ絲設(shè)置在兩個塊體之間，通過改變ＳＭＡ絲的個逡逑數(shù)來調(diào)節(jié)支撐的復(fù)位和耗能能力，此后在此基礎(chǔ)上增加了摩擦裝置，將摩擦片布逡逑置在兩個塊體之間，此時ＳＭＡ主要提供復(fù)位能力，摩擦片提供耗能能力，對比分逡逑析了設(shè)置此支撐的框架結(jié)構(gòu)和設(shè)置防屈曲支撐的框架結(jié)構(gòu)的抗震性能
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U448.27;U442.55

【參考文獻】

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本文編號：2651063