【摘要】：近場(chǎng)地震動(dòng)作用下,減隔震橋梁會(huì)發(fā)生比較大的位移和殘余變形,傳統(tǒng)隔震裝置的限位不足,導(dǎo)致落梁等嚴(yán)重震害。傳統(tǒng)支座力學(xué)模型簡(jiǎn)單,一味地提高剛度,雖能提高限位能力,但隔震效果反而變差;相反僅降低支座剛度,隔震效果雖得到改善,然而限位能力變?nèi)�。根�?jù)多級(jí)設(shè)防抗震設(shè)計(jì)理念,設(shè)計(jì)一種新型支座,使得中小地震作用下隔震效果好,強(qiáng)震作用下限位能力強(qiáng)。新型支座采用一種特殊材料——形狀記憶合金(Shape Memory Alloy,簡(jiǎn)稱SMA),此材料具有形狀記憶、超彈性和高阻尼效應(yīng)。本文將多批SMA索和鉛芯橡膠支座(Lead Rubber Bearing,簡(jiǎn)稱LRB)相結(jié)合,設(shè)計(jì)出一種多級(jí)設(shè)防SMA-LRB復(fù)合支座;一方面,采用不同的自由行程和SMA索長(zhǎng)度,來達(dá)到多級(jí)設(shè)防的目的;另一方面,利用SMA索的超彈性和高阻尼特性消耗地震能量,達(dá)到減震效果。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)提出了多級(jí)設(shè)防SMA-LRB復(fù)合支座,重點(diǎn)介紹了多級(jí)設(shè)防SMA-LRB復(fù)合支座的設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)要點(diǎn)和具體設(shè)計(jì)方案。介紹了多級(jí)設(shè)防SMA-LRB復(fù)合支座作用機(jī)制,然后根據(jù)各批SMA索的作用機(jī)制,提出了復(fù)合支座中SMA的恢復(fù)力模型,為數(shù)值模擬復(fù)合支座的本構(gòu)模型提供了基礎(chǔ)。(2)運(yùn)用OpenSees軟件建立了多級(jí)設(shè)防SMA-LRB復(fù)合支座的有限元模型,通過擬靜力試驗(yàn),對(duì)其本構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬及分析,并與LRB模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。分析結(jié)果表明,多級(jí)設(shè)防SMA-LRB比LRB的減震效果更優(yōu)。數(shù)值模擬的本構(gòu)模型與前期假定一致,為研究多級(jí)設(shè)防SMA-LRB復(fù)合支座的設(shè)計(jì)方法奠定了基礎(chǔ)。(3)以一座四跨連續(xù)橋?yàn)槔?對(duì)多級(jí)設(shè)防SMA-LRB復(fù)合支座的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究。根據(jù)拉索直徑、自由行程和設(shè)計(jì)索批次等參數(shù)確定22種工況,選用三種不同水準(zhǔn)地震波對(duì)各工況橋梁進(jìn)行時(shí)程分析,通過對(duì)支座位移和墩底彎矩等結(jié)構(gòu)響應(yīng)的分析和對(duì)比,研究了支座設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)抗震性能的影響,總結(jié)了多級(jí)設(shè)防SMA-LRB復(fù)合支座的設(shè)計(jì)方法。研究表明,通過設(shè)置合理的設(shè)計(jì)參數(shù),多級(jí)設(shè)防SMA-LRB復(fù)合支座在橋梁抗震應(yīng)用中具有較好的限位效果和減隔震性能。(4)基于多級(jí)設(shè)防SMA-LRB復(fù)合支座連續(xù)橋梁抗震體系優(yōu)化。將復(fù)合支座應(yīng)用于高低混合墩橋梁需對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化,制定合理的優(yōu)化方案,并進(jìn)行時(shí)程分析,對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行討論分析。結(jié)果表明,增加高墩支座剛度,降低低墩支座剛度,使得新型支座更好的適用于高低混合墩橋梁;低墩支座可不設(shè)第三批SMA索。
【圖文】：

（c）汶川地震圖 1-1 受地震破壞的橋梁常用的方法為基于強(qiáng)度的抗震設(shè)計(jì)，其中中國(guó) 89、現(xiàn)行歐洲 Eurocode8 和美國(guó) AASHTO 等規(guī)范均不斷的發(fā)展，應(yīng)用于建筑和橋梁的新抗震理念被提ance-Based Seismic Design，以下簡(jiǎn)稱 PBSD)方法，，應(yīng)滿足不同的等級(jí)要求，保證中小震隔震效率高、震性能的減震裝置。目前，雖然有一些裝置采用了限[7-10]。的自復(fù)位能力，一種新型的智能材料——形狀稱 SMA）被引入橋梁減震裝置。SMA 具有形狀記用下完全消失而恢復(fù)為原始形態(tài)。當(dāng)其恢復(fù)受到限

如何基于不同性能目標(biāo)，設(shè)計(jì)其動(dòng)力本構(gòu)，也需進(jìn)一步研究。隨著我國(guó)西部大開發(fā)的持續(xù)發(fā)力，云南、四川、甘肅、青海和新疆等地震活動(dòng)頻繁的省份，其減隔震梁式橋數(shù)量迅速增長(zhǎng)。針對(duì)該體系的不足，開展抗震研究顯得十分緊迫。因此，對(duì)多級(jí)設(shè)防 SMA 減震裝置的性能和抗震機(jī)理的研究，對(duì)基于性能的多級(jí)設(shè)防 SMA 減震裝置的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用研究，具有非常重要的理論意義和非常廣闊的工程應(yīng)用前景。1.2 傳統(tǒng)減隔震支座存在的問題我國(guó)高烈度地震區(qū)，存在大量減隔震梁式橋結(jié)構(gòu)體系。由于減隔震裝置的限位能力不足，在近場(chǎng)地震動(dòng)作用下，墩與主梁之間較大的位移和殘余變形，造成落梁等嚴(yán)重震害（圖 1-2）。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U442.55

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2670119