分段滑移式摩擦摆隔震支座力学性能研究

摘要

桥梁结构设计经历了从传统抗震结构设计到结构振动控制技术设计的转变，桥梁减隔震技术作为被动控制技术的重要研究和应用部分，可利用耗能装置有效控制结构位移，并使用隔震装置减少地震动对上部结构的能量传递。滑移隔震支座通过接触面摩擦力将下部结构地震能传递给上部结构，较小的摩擦系数保证了上部结构受力不会过大。支座由摩擦消耗地震能量，具有良好的隔震耗能效果，而传统的滑移隔震支座存在滑移量较大且震后无法自回复的弊端。本文在摩擦摆支座的基础上，加入旋转拨叉机构，设计出一种具有自回复性能的分段滑移式摩擦摆隔震支座。本文的主要研究内容及成果有： （1）对该新型支座的功能、结构及工作原理进行了简要说明，研究了其隔震耗能原理。利用有限元数值仿真软件ABAQUS对新支座整体及主要部件的强度、刚度进行了非线性静态接触分析，分析并得到了 2 种支承方式和不同滑板材料参数对新型支座结构力学性能的影响。 （2）建立了新型支座单向加载及循环加载下水平方向力-位移理论模型，推导出了2个阶段下水平回复力计算表达式，绘制出了2种工况下支座滞回曲线，分析并提出了2种支座等效线性化参数的理论表达式。 （3）利用 ABAQUS 软件对新支座的水平向滞回特性进行了分析，研究了支座参数拨叉间隙量 d0、摩擦系数?对支座等效阻尼比、耗能量的影响，分析并验证了理论力学模型的准确性。对比摩擦摆支座，得出了新型支座有较强的摩擦耗能性能。同时研究了在简谐位移激励下支座参数对滑移量、耗能量、上部结构加速度响应的影响，提出了基于新支座动态性能设计的参数选取参考。 （4）基于简谐振动分析，进一步研究了新支座在2种场地地震波作用下的随机响应结果，同时重点分析了不同拨叉结构参数d0、?2对滑移量、结构动力系数、耗能量等响应结果的影响，提出了基于特定地震波作用下新支座的参数设计选型参考和依据。对比研究了不同地震激励下的2 种支座动态性能响应，相比于传统摩擦摆支座，新型支座能够更有效地控制滑移量及增大摩擦耗能。

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