公路橋梁減隔震裝置力學(xué)參數(shù)研究.pdf

1、橋梁是救災(zāi)生命線上的咽喉,其抗震性能和震后應(yīng)急保通能力對抗震救災(zāi)和災(zāi)后重建都起著至關(guān)重要的作用。橋梁減隔震設(shè)計利用減隔震裝置通過延長周期和增加阻尼的方式將結(jié)構(gòu)與地震能量集中的頻段隔離并降低結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)。與抗震研究先進(jìn)國家相比,我國橋梁抗震規(guī)范在減隔震裝置的力學(xué)模型及參數(shù)研究方面存在著較大的差距。本文以鉛芯橡膠支座和液體黏滯阻尼器為對象,系統(tǒng)研究其力學(xué)模型及關(guān)鍵參數(shù)對減隔震效果的影響。
　　論文首先對汶川地震中典型橋梁震害進(jìn)行了簡要

2、分析。主要從斷層破裂帶南北兩段運動方式差異性出發(fā),分析了地震斷層南北兩段不同區(qū)域內(nèi)典型橋梁震害的不同特征。研究發(fā)現(xiàn):斷層破裂帶南段脆性逆沖運動顯著,橋梁震害以極震區(qū)次生災(zāi)害滑坡沖擊破壞和強(qiáng)度型破壞為主。斷層破裂帶北段韌性走滑運動顯著,橋梁震害以梁式結(jié)構(gòu)落梁、雙曲拱橋垮塌等位移型震害為主。
　　鉛芯橡膠支座力學(xué)參數(shù)研究方面,采用纖維截面分析方法,研究不同配鉛率及支座剪切應(yīng)變條件下,鉛芯橡膠支座力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律。并通過算例分析了不同

3、配鉛率和不同地震動峰值加速度條件下,考慮和不考慮支座剪切應(yīng)變對結(jié)構(gòu)和支座自身地震響應(yīng)的差異。研究發(fā)現(xiàn):
　　(1)鉛芯橡膠支座力學(xué)參數(shù)并不恒定,受配鉛率及剪切應(yīng)變的影響顯著。如屈服力、屈服后剛度、屈服前后剛度比及阻尼比等參數(shù)隨支座剪切應(yīng)變變化顯著。隨著配鉛率的增加,剪切應(yīng)變對支座力學(xué)參數(shù)的影響愈加明顯。
　　(2)地震動峰值加速度較低(小于0.2g)時,對于低配鉛率(小于5％),考慮和不考慮剪切應(yīng)變影響的支座力學(xué)模型對梁端位

4、移和支座剪切應(yīng)變響應(yīng)的影響普遍較小。但當(dāng)?shù)卣饎臃逯导铀俣容^高(大于0.2g)時,對于高配鉛率(大于5%),考慮和不考慮剪切應(yīng)變影響的力學(xué)模型對梁端位移和支座剪切應(yīng)變響應(yīng)的顯著。在所有配鉛率條件下,不考慮支座的剪切應(yīng)變的支座力學(xué)參數(shù)對橋墩內(nèi)力響應(yīng)的影響較為顯著,誤差在10~25%左右。
　　液體黏滯阻尼器阻尼參數(shù)研究方面,基于隨機(jī)振動理論,推導(dǎo)了液體黏滯阻尼器的最優(yōu)阻尼比及其對應(yīng)的最優(yōu)阻尼系數(shù)計算公式。分別利用單自由度體系和實橋算例

5、驗證了線性液體黏滯阻尼器最優(yōu)阻尼系數(shù)計算公式的正確性。研究發(fā)現(xiàn):
　　(1)與建筑結(jié)構(gòu)不同,在橋梁上安裝的液體黏滯阻尼器存在理論上的最優(yōu)阻尼比及其對應(yīng)的最優(yōu)阻尼系數(shù),使阻尼器的效率達(dá)到最大值。該最優(yōu)阻尼系數(shù)僅與主梁質(zhì)量和振動頻率有關(guān),且與兩者成正比。
　　(2)當(dāng)阻尼比在0.4~0.6之間時,液體黏滯阻尼器的減震效率與最優(yōu)阻尼比基本相當(dāng)。綜合考慮地震動強(qiáng)度、伸縮裝置的伸縮量及阻尼器的造價等工程因素,液體黏滯阻尼器最優(yōu)阻尼系數(shù)