新型弧面摩擦阻尼器力学性能及其岸桥减震应用研究

摘要

摩擦耗能减震技术是结构振动控制的重要部分，在工程应用中得到了迅速发展，它利用减震装置内接触面之间的摩擦来消耗地震输入能量，从而减小结构的地震响应。但传统意义上的摩擦阻尼器一旦阻尼器结构形式和摩擦材料确定，摩擦阻尼器所产生的摩擦力也随之确定，其初始滑动力也不会改变。由于地震载荷的不确定性，导致传统的摩擦阻尼器适应能力差，达不到理想的耗能减振效果。因此，本文研发了一种新型弧面摩擦阻尼器，该阻尼器最大的特点在于其摩擦面为弧面，可以产生变化的阻尼力，而且自适性更强，耗能能力更高。本文采用理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方法，围绕弧面摩擦阻尼器的力学模型、性能试验以及在岸桥上的减震应用展开了一系列研究。主要研究工作如下： （1）设计了一种具有变阻尼力和耗能能力强的新型弧面摩擦阻尼器，并介绍了该阻尼器的结构特点和工作原理，推导出弧面摩擦阻尼器的力学性能的理论计算公式。采用MATLAB编程对该阻尼器的力学性能进行了数值模拟，与传统摩擦阻尼器相比，其耗能能力更强。 （2）开展了弧面摩擦阻尼器的力学性能试验。通过对弧面摩擦阻尼器进行循环加载，得到相同加载位移下重合稳定的鞍马形滞回曲线，稳定的阻尼、刚度等动力学性能和良好的耗能能力，并验证了弧面摩擦阻尼器的理论模型计算结果与试验结果的一致性和可信性，说明理论计算公式能够用于预测阻尼器的力学性能，可用于阻尼器的设计。 （3）开展了弧面摩擦阻尼器在岸桥上减震应用研究。将新型弧面摩擦阻尼器采用翘翘梁式和斜撑式减震方式应用到岸桥结构，并基于阻尼器的力学性能试验结果提出了简化三线性模型用于阻尼器的力学性能的模拟，提出了基于位移和阻尼器的耗能比的起滑力优化方法，分析了弧面摩擦阻尼器对岸桥结构的减震效果。仿真分析表明，新型弧面摩擦阻尼器对岸桥结构在地震载荷下的位移响应具有明显的控制效果，尤其是翘翘梁式减震方法，其减震率可以达到61%。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 前言

1.2耗能减震装置研究现状

1.3 岸桥抗震研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 弧面摩擦阻尼器的理论分析

2.1 新型弧面摩擦阻尼器的设计

2.2 弧面摩擦阻尼器的力学模型

2.3 力学性能数值模拟

2.4 本章小结

第3章 弧面摩擦阻尼器力学性能试验研究

3.1 弧面摩擦阻尼器的力学性能试验

3.2 弧面摩擦阻尼器的力学性能分析

3.3 力学模型验证

3.4 本章小结

第4章 弧面摩擦阻尼器在岸桥结构上的减震应用

4.1 工程概况

4.2 分析建模

4.3 岸桥结构地震时程分析方法

4.4 阻尼器的设计

4.5 减震效果分析

4.6 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 主要创新点

5.3 研究工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果