SMA-FPS復(fù)合支座及其在連續(xù)梁橋中的隔震研究.pdf

1、上世紀(jì)90年代以來(lái)，世界范圍內(nèi)發(fā)生的幾次強(qiáng)震讓人們深刻認(rèn)識(shí)到了近斷層地震巨大的破壞能力。一般來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的隔震裝置在遠(yuǎn)場(chǎng)地震下能發(fā)揮良好的隔震性能，而在近斷層地震的長(zhǎng)周期脈沖運(yùn)動(dòng)作用下，隔震裝置往往會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的位移，甚至低頻共振現(xiàn)象，造成隔震裝置或建筑的破壞。摩擦擺支座(FPS)是一種能夠自復(fù)位的基礎(chǔ)隔震裝置，具有高承載力、高穩(wěn)定性和高耐久性等優(yōu)點(diǎn);形狀記憶合金(SMA)作為一種新型功能材料，以其獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)、超彈性效應(yīng)和高阻尼特性

2、受到工程界的廣泛關(guān)注。本文則將FPS和SMA拉索相結(jié)合，研發(fā)了一種SMA-FPS復(fù)合支座;一方面，SMA拉索能增加FPS水平剛度，限制支座過(guò)大的位移;另一方面，利用SMA拉索的超彈性效應(yīng)和高阻尼特性能消耗地震能量，減小隔震結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。為了研究SMA-FPS復(fù)合支座的力學(xué)性能和隔震效果，本文主要開(kāi)展了以下研究工作:
　　(1)推導(dǎo)了FPS的恢復(fù)力模型，介紹了幾種常用的SMA的本構(gòu)關(guān)系;在此基礎(chǔ)上，提出了SMA-FPS復(fù)合支座，論

3、述了其工作原理和結(jié)構(gòu)組成。接著，研究了兩種不同拉索布置方式的SMA-FPS復(fù)合支座，建立了其恢復(fù)力公式，并對(duì)兩種支座進(jìn)行了方案比選。此外，還介紹SMA-FPS復(fù)合支座的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
　　(2)運(yùn)用ANSYS軟件建立了FPS和SMA-FPS復(fù)合支座的實(shí)體模型，然后通過(guò)模擬低周反復(fù)試驗(yàn)，研究了兩種支座的滯回耗能特性和自復(fù)位特征，最后研究了豎向壓力、位移幅值、摩擦系數(shù)、滑動(dòng)面曲率半徑和拉索面積等設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)SMA-FPS復(fù)合支座力學(xué)性能的影

4、響規(guī)律。
　　(3)運(yùn)用Midas Civil軟件分別建立了采用盆式橡膠支座、FPS和SMA-FPS復(fù)合支座的連續(xù)梁橋有限元模型;然后，通過(guò)模態(tài)分析研究了不同支座條件下橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性;接著，選用了典型的3條遠(yuǎn)場(chǎng)地震波和3條近斷層地震波對(duì)三種支座條件下的橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了罕遇地震下的非線性時(shí)程分析，通過(guò)對(duì)支座位移、主梁加速度和墩底彎矩等結(jié)構(gòu)響應(yīng)的分析和對(duì)比，考察了SMA-FPS復(fù)合支座在連續(xù)梁橋中的隔震效果;最后，研究了SMA-FP