新型钢阻尼器滞回性能试验研究与工程应用

摘要

全世界各地地震频繁发生，我国也发生了汶川、玉树等地震灾害。而桥梁作为公路交通网络中的枢纽，在强烈的地震灾害的作用下，会由于桥梁的破坏导致整个交通网络的瘫痪。因此桥梁的抗震性能的研究已经成为一个急需解决的问题。近几十年来，通过国内外的学者研究，提出在桥梁上安装阻尼器。地震发生时，作用在桥梁结构上的地震作用力先作用在阻尼器上，这样直接作用在桥梁上的地震作用力就大大降低。提高了桥梁的抗震性能。
　　论文首先提出了一种新型圆环加肋钢阻尼器，该阻尼器有制作方便、构造简单、经济实用的优点。利用大型有限元计算软件Ansys对新型钢阻尼器进行循环加载，分析不同的参数对新型钢阻尼器的的耗能特性、应变分布特性的影响。为新型钢阻尼器的设计制作提供参考。
　　然后，对其中耗能性能比较的好的BIO型钢阻尼器进行加工制作与试验性能过的研究，结果表明该型号新型钢阻尼器具有较好的耗能减震能力。与Ansys的数值仿真分析结果基本相符。
　　最后，论文给出一个11跨的20m跨径的T型梁桥的算例。用MIDAS CIVIL对该算例进行非线性时程分析，分析不同工况下的自震周期、梁体最大位移、墩底内力进行对比分析。
　　分析结果表明，新型钢阻尼器在桥梁结构在能降低在地震作用下的自震周期，梁体的位移和伸缩缝处的位移。提高了桥梁结构的抗震性能，从而有效的保护了桥梁结构。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 地震和地震灾害

1．2 桥梁震害

1．3 结构的保护系统

1．3．1 结构控制产生的背景

1．3．2 结构保护系统及其分类

1．4 耗能减震结构

1．4．1 耗能减震的概念

1．4．2 耗能减震原理

1．4．3 耗能减震装置的分类

1．4．4 耗能减震装置设计的新思路

1．4．5 几种常见的耗能减震装置

1．5 金属软钢阻尼器的研究和应用现状

1．5．1 国际上的研究现状

1．5．2 国内的研究现状

1．5．3 软钢阻尼器耗能减震结构存在的问题和发展方向

1．6 本文的主要研究内容

第二章 耗能减震的基本理论和方法

2．1 软钢阻尼器的基本原理

2．2 软钢阻尼器的类型与性能

2．2．1 加劲阻尼器

2．2．2 无粘结支撑阻尼器

2．2．3 剪切钢板阻尼器

2．3 软钢阻尼器的回复力模型

2．3．1 理想弹塑性模型

2．3．2 双线性模型

2．3．3 Ramberg-Osgood模型

2．3．4 Bouc-Wen模型

2．4 桥梁地震动计算理论

2．4．1 静力法

2．4．2 反应谱分析法

2．4．3 时程分析法

第三章 新型钢阻尼器的数值仿真分析

3．1 Q235低碳钢的性能试验研究

3．1．1 材料试验概况

3．1．2 材料试验结果分析

3．2 新型钢阻尼器的Ansys数值模拟分析

3．2．1 ANSYS中新型钢阻尼器的模拟

3．2．2 ANSYS模拟新型软钢阻尼器滞回性能结果分析

3．2．3 滞回阻尼耗能分析

3．2．4 变形与应变结果分析

3．3 本章小结

第四章 新型钢阻尼器的试验研究

4．1 试验目的

4．2 新型钢阻尼器试验的有关设计

4．2．1 新型钢阻尼器元件的设计与制作

4．2．2 钢阻尼器连接器的设计

4．2．3 钢阻尼器试验的设计

4．3 实验设备

4．4 试验工况的安排

4．5 新型钢阻尼器试验结果与分析

4．5．1 钢阻尼器元件的拉伸和压缩试验结果分析

4．5．2 新型钢阻尼器滞回特性分析

4．5．3 新型钢阻尼器破坏形式分析

4．6 新型钢阻尼器的试验与ANSYS数值模拟分析与结果对比

第五章 新型钢阻尼器在桥梁上的工程应用

5．1 工程概况

5．1．1 设防标准

5．1．2 地震动输入(时程)

5．2 结构模型的建立

5．3 桥梁结构非线性时程分析

5．3．1 桥梁结构的动力分析

5．3．2 伸缩缝处相对位移

5．3．3 墩底内力

5．3．4 新型钢阻尼器的滞回曲线

5．4 钢阻尼器的减震效果分析

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士研究生期间发表论文和科研成果