高架橋與建筑復(fù)合減震結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、自從1972年J.T.P.Yao提出結(jié)構(gòu)減震控制概念以來(lái),各種減震技術(shù)包括基礎(chǔ)隔震(Base Isolation system)、被動(dòng)控制TMD,TLD,主動(dòng)控制AMD等技術(shù),應(yīng)用到了橋梁、高聳結(jié)構(gòu)、普通民用建筑等多領(lǐng)域。近年來(lái),國(guó)內(nèi)城鎮(zhèn)建設(shè)的發(fā)展以及國(guó)內(nèi)城市化發(fā)展的加速,城市圈呈現(xiàn)出顯著擴(kuò)大的趨勢(shì),土地資源日趨緊張,開(kāi)發(fā)一種能夠充分有效地利用土地資源、實(shí)現(xiàn)高性能抗震、降低結(jié)構(gòu)造價(jià)的鋼筋混凝土高架路橋與建筑復(fù)合結(jié)構(gòu)減震(振)體系具有重要

2、經(jīng)濟(jì)意義。本文針對(duì)上述的問(wèn)題提出了高架橋與建筑復(fù)合結(jié)構(gòu)的新型減震體系,研究探討了減震體系的裝置包括橡膠支座、鉛芯橡膠支座、三維隔震裝置的力學(xué)性能；研究了普通隔震結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),建立隔震結(jié)構(gòu)等效阻尼比彈塑性反應(yīng)譜,分析了不同高寬比鋼框架隔震結(jié)構(gòu)模型的三維地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)：完成了高架橋與建筑復(fù)合減震結(jié)構(gòu)的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究并進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算理論及參數(shù)分析。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括： 在橡膠支座線彈性和非線性彈性力學(xué)性能的基礎(chǔ)上,本文研究建立

3、了橡膠支座的彈塑性拉伸和彈塑性剪切恢復(fù)力模型,定義了鉛芯橡膠支座的“扁環(huán)”效應(yīng),提出了建立彈塑性模型的雙拐點(diǎn)原則,基于“扁環(huán)”效應(yīng)建立了隔震結(jié)構(gòu)的高精度計(jì)算分析模型。研究還采用原型橡膠支座進(jìn)行了驗(yàn)證拉伸彈塑性和剪切彈塑性新模型的偽靜力試驗(yàn)。 根據(jù)三維隔震技術(shù)原理,設(shè)計(jì)了一套能同時(shí)具備水平和豎向變形及耗能能力的由厚層橡膠支座和異型鉛阻尼器組成的三維隔震支座,并完成了厚層橡膠支座及異型鉛阻尼器的力學(xué)性能試驗(yàn),從試驗(yàn)結(jié)果顯示厚層橡膠支

4、座和異型鉛阻尼器的水平和豎向力學(xué)性能滿足三維隔震支座的設(shè)計(jì)要求,試驗(yàn)進(jìn)一步得到厚層橡膠支座和普通橡膠支座及鉛芯橡膠支座的區(qū)別,最后通過(guò)異型鉛阻尼器的損傷分析給出異型鉛阻尼器的改進(jìn)方案。 針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中隔震結(jié)構(gòu)的反應(yīng)譜取值問(wèn)題,以隔震建筑應(yīng)用實(shí)例較多的國(guó)家日本、美國(guó)及我國(guó)的規(guī)范為研究對(duì)象,圍繞三國(guó)規(guī)范反應(yīng)譜和隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了較系統(tǒng)的分析,根據(jù)彈塑性反應(yīng)譜理論和隔震結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),基于單質(zhì)點(diǎn)彈塑性時(shí)程分析的結(jié)果

5、,在我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范反應(yīng)譜基礎(chǔ)上,提出了隔震結(jié)構(gòu)等效阻尼比彈塑性反應(yīng)譜修正公式。 分析了鋼框架隔震結(jié)構(gòu)模型的雙向和三向模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),取得了不同高寬比隔震結(jié)構(gòu)模型在雙向和三向輸入下的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)特性,試驗(yàn)結(jié)果表明,大小高寬比隔震結(jié)構(gòu)都具有較好的水平減震效果。小高寬比隔震結(jié)構(gòu)的變形主要以隔震層剪切變形為主,大高寬比隔震結(jié)構(gòu)不僅有隔震層剪切變形,而且也包含上部結(jié)構(gòu)剪切和彎曲變形,在進(jìn)行大高寬比計(jì)算時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮上部結(jié)構(gòu)剪切和彎曲變形的

6、影響。研究掌握了大高寬比隔震結(jié)構(gòu)豎向輸入對(duì)水平向地震反應(yīng)的影響程度,提出了隔震結(jié)構(gòu)豎向地震輸入對(duì)水平向地震反應(yīng)的影響可以忽略的觀點(diǎn)。根據(jù)減震控制理論,提出了高架橋與建筑復(fù)合減震結(jié)構(gòu)新的減震結(jié)構(gòu)體系,進(jìn)一步完成了單獨(dú)高架橋和高架橋與建筑復(fù)合減震結(jié)構(gòu)的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),取得了單獨(dú)高架橋和高架橋與建筑復(fù)合減震結(jié)構(gòu)在不同地震動(dòng)、不同地震烈度下的單向及雙向地震作用下的高架橋及建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。從試驗(yàn)角度證實(shí)高架橋與建筑復(fù)合減震結(jié)構(gòu)體系的減震良好。