基底摇摆隔震桥墩的地震反应研究

摘要

在罕遇地震下,基底摇摆隔震桥墩可在桥墩与基础的分离面处发生摆动,由摆动过滤部分地震能量,以达到在地震中不仅可以保护基础,同时又保护桥墩的目的。本文对基底摇摆隔震桥墩的地震反应进行研究,主要研究工作如下:
　　(1)介绍了国内外学者对基底隔震的研究成果,总结了减隔震控制类型及各自的特点。
　　(2)阐述了减隔震装置的基本原理,介绍了减隔震体系的优点,在强震来临时,通过隔震层降低了地震动对上部结构的影响,上部结构可以正常使用,确保建筑物在地震中的安全和震后无需修复,经济可行等特点。
　　(3)介绍了几种主要碰撞模型的优缺点,采用可以考虑碰撞过程中能量损失的Kelvin模型和Maxwell模型。建立了考虑碰撞效应的基底摇摆隔震桥墩的计算模型及运动方程。分析了模型中连接弹簧刚度以及阻尼系数的计算方法与取值范围。
　　(4)以新建铁路大理至瑞丽线漾濞1号特大桥为工程背景,采用midas-civil有限元软件建立了单墩分析模型,计算了结构自振特性。
　　(5)对考虑碰撞效应的基底摇摆隔震桥墩,进行了罕遇地震作用下的非线性时程反应分析,并分别与不考虑碰撞效应的两弹簧模型以及传统的高墩模型进行了比较。
　　(6)重点研究了Kelvin模型和Maxwell模型中弹簧刚度和阻尼系数的取值对摇摆隔震桥墩地震反应的影响,分析了两种模型在强震下地震反应的差异。在两弹簧模型的基础上,提出了考虑碰撞效应的基底摇摆隔震桥墩合理的减隔震分析模型。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 桥梁隔震研究的国内外现状

1.3 本文的研究内容

2 减隔震基本原理与分析方法

2.1 减隔震的概念

2.2 减震控制分类及特点

2.3 减隔震的原理

2.4 隔震结构的特点

2.5 桥梁地震响应分析方法

2.6 小结

3 碰撞单元模型

3.1 概述

3.2 运动方程及求解方法

3.3 碰撞模拟方法

3.4 小结

4 摇摆隔震桥墩的计算模型

4.1 概述

4.2 基底摇摆隔震桥墩装置及原理

4.3 基础摇摆隔震桥墩的模拟方法

4.4 Kelvin模型

4.5 Maxwell模型

4.6 小结

5 基底摇摆隔震桥墩的地震反应分析

5.1 工程背景

5.2 地震波的选择

5.3 两弹簧模型时程反应分析

5.4 考虑碰撞效应的Kelvin模型时程反应分析

5.5 考虑碰撞效应的Maxwell模型时程反应分析

5.6 小结

6 结论与展望

6.1 本文主要研究结论

6.2 需要进一步研究的问题

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果