【摘要】：摩擦擺支座具有較好的綜合隔震性能,目前已在橋梁的維修加固和新建工程中得到了廣泛的應(yīng)用。但目前還沒(méi)有制定出摩擦擺支座的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),且在國(guó)內(nèi)摩擦擺支座多用于建筑結(jié)構(gòu)而較少應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu),對(duì)摩擦擺隔震橋梁的理論分析和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究還很少,且存在一些不足和需要改進(jìn)的問(wèn)題。本文對(duì)摩擦擺支座力學(xué)模型等效線(xiàn)性化優(yōu)化分析、隔震橋梁多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化以及基于能量法的摩擦擺支座參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等問(wèn)題進(jìn)行深入研究。同時(shí)通過(guò)摩擦擺支座水平力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)研究,為摩擦擺支座等效線(xiàn)性化力學(xué)模型的優(yōu)化分析提供試驗(yàn)依據(jù)。論文的主要研究?jī)?nèi)容有：(1)建立摩擦擺支座隔震梁橋的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)模型,利用有限元SAP2000軟件研究地震激勵(lì)動(dòng)力學(xué)特性(加速度幅值、頻譜特征)、摩擦擺支座滑道半徑及摩擦因數(shù)對(duì)摩擦擺支座滑動(dòng)位移的影響,通過(guò)擬合對(duì)摩擦擺支座滑動(dòng)位移的計(jì)算方法進(jìn)行優(yōu)化分析,并制定我國(guó)不同抗震設(shè)防區(qū)域摩擦擺支座設(shè)計(jì)位移值的選取方法。對(duì)摩擦擺連續(xù)梁橋動(dòng)力學(xué)平衡方程進(jìn)行理論求解。以高速鐵路橋梁為研究對(duì)象,分別以El Centro波、Taft波、Northridge波等地震激勵(lì)作為輸入波,采用有限元仿真和理論求解方法對(duì)隔震橋梁的地震響應(yīng)進(jìn)行分析,研究滑動(dòng)位移對(duì)隔震橋梁主梁加速度幅值、主梁位移幅值及橋墩底部剪力幅值計(jì)算精度的影響。(2)建立摩擦擺支座有限元模型并進(jìn)行非線(xiàn)性靜力學(xué)分析,利用ABAQUS研究混凝土橋墩支承對(duì)摩擦擺支座應(yīng)力及變形分布的影響,分析滑動(dòng)位移對(duì)摩擦擺支座應(yīng)力幅值及應(yīng)力分布的影響,并對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全系數(shù)較低的組成構(gòu)件提出改進(jìn)方案。利用有限元仿真研究了地震波維數(shù)對(duì)隔震橋梁地震響應(yīng)的影響。研究不同地震激勵(lì)和地震波加速度幅值時(shí)摩擦擺支座的隔震性能,并以控制主梁位移和加速度幅值、橋墩底部剪力幅值為目標(biāo),采用多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化方法對(duì)摩擦擺支座滑道半徑及摩擦因數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析。(3)建立摩擦擺隔震橋梁能量平衡方程,并通過(guò)MATLAB編程研究隔震橋梁能量響應(yīng)時(shí)程曲線(xiàn)求解方法,將理論方法與有限元非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)仿真得到的能量響應(yīng)曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比分析,研究理論分析得到的隔震橋梁能量響應(yīng)曲線(xiàn)的計(jì)算精度。建立隔震橋梁和非隔震橋梁有限元模型,研究不同工況時(shí)摩擦擺支座的隔震性能,并分析地震動(dòng)特性及摩擦擺支座主要參數(shù)對(duì)地震輸入能量的影響。以控制隔震橋梁的結(jié)構(gòu)響應(yīng)能量幅值為目標(biāo),同時(shí)保持摩擦擺支座具有較高的耗能比,研究不同地震波輸入時(shí)摩擦擺支座的滑道半徑及摩擦因數(shù)最優(yōu)值范圍。(4)對(duì)摩擦擺支座水平力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)研究,分析摩擦擺支座的滯回曲線(xiàn)特征以及滑動(dòng)位移值對(duì)摩擦擺支座初始剛度、等效剛度、等效阻尼比及振動(dòng)周期等力學(xué)參數(shù)的影響,并將理論方法與試驗(yàn)研究得到的摩擦擺支座力學(xué)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析,為理論分析計(jì)算結(jié)果提供試驗(yàn)依據(jù)。
【圖文】：

圖橋梁支座破壞（唐山地震）Ｗ邐圖１－２橋梁主梁脫落（沒(méi)川地震）Ｗ逡逑在國(guó)內(nèi)外發(fā)生的多次大地震中，作為生命線(xiàn)工程的橋梁均遭受了嚴(yán)重破壞，致路及鐵路中斷，不僅引發(fā)了各種次生災(zāi)害，更給震后的救災(zāi)重建工作帶來(lái)了極Ｗ。隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口城市化進(jìn)程的加快，現(xiàn)在同等強(qiáng)度的地震往往會(huì)レ

移位過(guò)大或者落梁，但地震對(duì)橋域的破壞程度較輕Ｗ。逡逑藉逡逑圖橋梁支座破壞（唐山地震）Ｗ邐圖１－２橋梁主梁脫落（沒(méi)川地震）Ｗ逡逑在國(guó)內(nèi)外發(fā)生的多次大地震中，作為生命線(xiàn)工程的橋梁均遭受了嚴(yán)重破壞，，致使大逡逑量公路及鐵路中斷，不僅引發(fā)了各種次生災(zāi)害，更給震后的救災(zāi)重建工作帶來(lái)了極大的逡逑困難Ｗ。隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口城市化進(jìn)程的加快，現(xiàn)在同等強(qiáng)度的地震往往會(huì)產(chǎn)生逡逑更加嚴(yán)重的破壞效果，這就對(duì)結(jié)構(gòu)提出了比レッ往更加嚴(yán)格的抗震安全性和適用性要求。逡逑傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法是通過(guò)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)自身的強(qiáng)度和剛度來(lái)抵御地震作用并吸收地震逡逑能量，允許抗震結(jié)構(gòu)承受較大的地震力和地震輸入能量，并且需要對(duì)結(jié)構(gòu)允許出現(xiàn)塑性逡逑較的部位進(jìn)行專(zhuān)口的延性設(shè)計(jì)。但傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方法還存在很多問(wèn)題：由于地震的隨機(jī)逡逑性，當(dāng)?shù)卣鹆叶瘸^(guò)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防烈度時(shí)，會(huì)造成結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞甚至發(fā)生倒塌現(xiàn)象；逡逑采用一定的柔性結(jié)構(gòu)可保證人身安全，但發(fā)生震災(zāi)后會(huì)造成結(jié)構(gòu)傾斜致地震后結(jié)構(gòu)逡逑不能維持原有的使用功能；傳統(tǒng)抗震方法Ｗ＂抗＂為主要途徑
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U442.55

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本文編號(hào)：2529485