隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展,城市交通擁堵情況日益加重,高架橋的大規(guī)模建設(shè),在一定程度上緩解了城市交通的壓力,城市高架橋已逐漸成為城市基礎(chǔ)建設(shè)的關(guān)鍵性項目。為了保障高架橋在強震作用下的使用性能,研究摩擦擺隔震支座應(yīng)用于城市高架橋的可行性與適用性是非常必要的。本文以鄭州市某聯(lián)高架連續(xù)梁橋為例,開展了摩擦擺支座對城市高架橋的隔震性能研究,基于Midas Civil軟件建立了橋梁的有限元分析模型,采用非線性時程分析法開展了不同隔震方案下城市高架橋地震作用效應(yīng)研究,得到了橋梁最優(yōu)隔震方案的摩擦擺支座布置方式;同時研究摩擦擺支座的設(shè)計參數(shù)、墩高、跨度等因數(shù)以及雙向地震作用對橋梁隔震性能的影響,主要研究結(jié)論如下:(1)摩擦擺支座可以延長城市高架橋梁在地震作用下主要參振模態(tài)的自振周期,降低橋墩的動力響應(yīng)幅值;當摩擦擺支座與不同數(shù)量的盆式橡膠支座混用時,摩擦耗能能力不能完全發(fā)揮,隔震性能差異較大。(2)摩擦擺支座的隔震性能隨著動摩擦系數(shù)的增加呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢,存在最優(yōu)的動摩擦系數(shù)0.04,隨著滑道半徑增大,隔震性能先增大后基本趨于穩(wěn)定。為了能夠最有效地發(fā)揮摩擦擺支座的隔震耗能能力,滑道半徑取3m時綜合效益最高。(3)橋墩高度對摩擦擺支座的隔震性能有較大影響,當橋墩設(shè)計高度過大時,摩擦擺支座摩擦耗能的能力完全失效。橋梁跨度的增大時,橋梁自振周期和地震響應(yīng)幅值基本保持穩(wěn)定。(4)考慮雙向地震作用時,橋墩與摩擦擺支座的地震響應(yīng)幅值較單向地震偏高,若不考慮雙向地震影響,摩擦擺支座的隔震性能將被高估。
【學位單位】：華北水利水電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U442.55
【部分圖文】：

全國機動車的保有量達 3.5 億輛，仍然保持較快的增長速度。其中，超過 200萬輛的有 24 個城市，超過 300 萬輛的有 7 個城市。如圖 1-5 所示，列舉了截至 2018 年的汽車保有量超過 200 萬輛的城市，表 1-1 列舉了全國城市高架橋通車里程排名。由圖1-5 和表 1-1 可發(fā)現(xiàn)，城市汽車保有量與高架橋的里程基本成正相關(guān)關(guān)系，以目前國內(nèi)汽車的增長量可以預(yù)測，短期內(nèi)城市交通壓力將持續(xù)加大。采用城市高架橋梁可以有效疏散交通擁擠度，減少居民出行時間，還能提高貨物的運輸效率。因此，在現(xiàn)代化大城市中，修建城市高架橋已成為主流的基礎(chǔ)建設(shè)，不僅能加快城市居民的生活節(jié)奏，對經(jīng)濟的快速發(fā)展也大有裨益。圖1-5城市汽車保有量Figure 1-5 Urban car ownership表1-1全國高架橋通車里程排名Table 1-1 National elevated bridge opening rank排名 名稱 里程/km 通車年份1 佛山一環(huán)高速公路 99.20 20132 上海外環(huán)高速公路 99 20133 北京五環(huán)路 98.58 20134 武漢三環(huán)線 91 20105 重慶內(nèi)環(huán)快速公路 75 20026 上海中環(huán)線 7

以圖 2-1 所示某公司銷售的新型摩擦擺支座產(chǎn)品為例說明，其結(jié)構(gòu)的示意圖如圖所示，摩擦擺支座在結(jié)構(gòu)上一般由上支座板、不銹鋼板、上耐磨板、金屬球冠、下耐磨板橡膠密封環(huán)、下支座板、剪板組件及錨固組件等構(gòu)件構(gòu)成。其中，上耐磨板、下耐磨板為耗能裝置，地震作用時通過球冠與耐磨板的摩擦耗散地震能量。剪板組件為限位裝置正常情況下限制球冠的水平向位移，地震發(fā)生時，剪板組件的限位環(huán)剪斷，球冠滑塊可以自由滑動。錨棒及錨栓則是上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的混凝土結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)件，表 2-1 為FPQZ 摩擦擺支座的組成材料。

2 摩擦擺支座隔震體系動力分析理論下剪板組件中限位環(huán)已經(jīng)剪斷，忽略工作原理置在結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間或者上部結(jié)構(gòu)與下的結(jié)合處，在建筑工程中也有部分應(yīng)用。正常情況下，在上部結(jié)構(gòu)豎向力的作，支座不會滑動。當?shù)卣鸢l(fā)生時，水板和下耐磨板中間往復(fù)運動，通過球結(jié)構(gòu)在地震時始終保持水平狀態(tài)，其擺移與地震強度和耐磨板的摩擦系數(shù)有關(guān)

【參考文獻】

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本文編號：2810268