H型钢减震阻尼器弹塑性滞回性能研究

摘要

全世界每年地震频发，而我国由于地理位置的原因更是地震的多发国，近几年即发生了汶川大地震、青海玉树地震等灾难性地震。桥梁作为交通工程的重要咽喉，在历次较大的地震中均有不同范围、不同程度的损坏发生，如落梁、侧倾甚至完全倒塌等。因此，如何提高桥梁的抗震和减、隔震性能也就倍受工程界关注。国内外学者就此提出了很多方法，利用软钢阻尼器的塑性耗能能力就是其中一种较为有效的减震手段。软钢阻尼器具有稳定的滞回特性和良好的低周疲性能，且相比于其它类型阻尼器具有构造简单、成本较低等优点，因而在实际工程中应用很广。目前，软钢阻尼器已发展出U形钢板阻尼器、三角形软钢阻尼器和X形软钢阻尼器等多种型式。本文在现有国内外研究成果基础上，提出采用国标量产的热轧H型钢作为桥梁上部结构耗能减震阻尼器材料。H型钢阻尼器通过软钢屈服产生的塑性铰来消耗能量，相比其它软钢阻尼器具有如下特点:构造更简单、屈服力更大、耗能效果更好，且取材、加工和安装使用更方便。本文主要研究工作概要如下。
　　回顾、综述了桥梁震害特点和软钢阻尼器减震技术的国内外研究现状，提出采用热轧H型钢作为桥梁上部结构耗能减震阻尼器材料的研究思路。
　　设计、制作了足尺H型钢阻尼器试样，开展H型钢阻尼器低周疲劳试验，结合ANSYS数值仿真计算，对H型钢阻尼器的滞回性能，如屈服强度、滞回延性、塑性铰区域曲率分布以及等效塑性铰长度等进行了较为全面的研究，建立了H型钢简化滞回模型及等效塑性铰长度模型。
　　针对常见多跨简支梁桥，应用H型钢阻尼器作为上部结构减震元件，采用简化滞回模型，开展弹塑性动力时程分析，就H型钢阻尼器对桥梁的减震效果进行计算，结果表明H型钢阻尼器能够有效抑制桥梁上部结构地震水平位移，是一种性能良好、应用方便的减震措施。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 地震及其危害性

1．2 选题背景及意义

1．3 减隔震技术

1．3．1 隔震原理

1．3．2 减震原理

1．3．3 耗能器种类及其特点

1．4 国内外软钢滞回型减震阻尼器的研究现状

1．5 本论文的研究内容，目的，意义，创新点

1．5．1 本论文的研究内容

1．5．2 本论文的研究目的及意义

1．5．3 本论文的创新点

第二章 H型钢阻尼器实验设计

2．1 混凝土基座试块实验

2．2 热轧H型钢取样试件试验

2．3 试验用MTS性能简介

2．4 模型设计和制作

2．5 锚固孔洞局部承压钢筋计算

第三章 H型钢阻尼器理论与ANSYS分析

3．1 H型钢阻尼器简介

3．2 H型钢阻尼器的工作原理

3．3 H型钢阻尼器的特点

3．4 H型钢阻尼器的破坏

3．5 H型钢阻尼器的力学模型

3．5．1 理想弹塑性模型

3．5．2 双线性模型

3．5．3 Ramberg-Osgood模型

3．5．4 Bouc-Wen模型

3．5．5 本论文采用的计算分析模型

3．6 H型钢阻尼器ANSYS建模分析

3．6．1 滞回骨架曲线及刚度

3．6．2 曲率分布

3．6．3 剪力滞效应

3．6．4 位移延性系数

3．6．5 等效塑性铰长度

3．6．6 等效塑性铰转动刚度

第四章 设置H型钢阻尼器的桥梁结构抗震计算方法

4．1 反应谱法

4．2 时程分析法

第五章 多跨简支梁桥的模型建立与分析

5．1 模型的建立

5．1．1 模型介绍

5．1．2 质量分布

5．1．3 阻尼模型

5．1．4 地基的模拟

5．1．5 桥墩塑性铰模拟

5．1．6 非线性连接有效刚度的确定

5．2 支座单元、伸缩缝和阻尼器在MIDAS CIVIL中的模拟

5．3 场地及地震波的选取

5．4 非线性时程计算

5．5 桥梁减震效果的分析

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献