高阻尼橡胶减震盆式橡胶支座力学行为研究

摘要

地震是一种无法准确预测和避免的自然灾害，发生时往往会给社会带来巨大的损失。在地震中，结构物的损坏和倒塌会带来损失巨大。桥梁是交通网络的咽喉工程，在抗震救灾中的作用至关重要。连续梁桥是常见的桥型之一。我国的连续梁桥的水平支承体系大多是在一联之内只在一个桥墩设置固定支座。这种结构体系在地震作用下，纵桥向的水平地震力主要由设置固定支座的桥墩来承受，不能充分发挥墩群的共同作用。为了解决此问题，各学者进行了较广泛的研究。
　　论文致力于探讨一种新型高阻尼橡胶减震盆式支座的力学性能。此支座是在常规单向活动盆式支座中加入工字钢—高阻尼橡胶串联体系限制活动向的过大位移。在连续梁桥的活动墩顶布置此新型支座，当活动墩顶处的墩梁相对位移超过限制时，工字钢—高阻尼橡胶串联体系发挥作用，在把上部结构地震能量传递给下部桥墩的同时限制墩梁的过大相对位移。
　　首先，论文探讨了工字钢的弹塑性力学性能，得到了F—⊿理论计算公式，并且得到了工字钢主要力学参数的计算公式。其次探讨了高阻尼橡胶的结构形式及其力学性能，得到高阻尼橡胶垫是一种合适的结构形式的结论。再次，对新型支座在静态加载模式下的力学性能和动态加载模式下的力学性能进行了分析，并通过动态滞回分析，得到了新型支座的动态恢复力模型。论文把此新型支座应用于一座五跨连续梁桥中进行地震分析。分析表明，新型支座不仅对墩群纵桥向的墩底弯矩有良好的均匀化作用，而且对活动墩的墩梁相对位移也有很大的限制作用。另外，还对新型支座在不同PGA、不同场地的地震波下的性能进行了对比分析，得出不同条件下新型支座的性能有较大差别的结论。总的来说，在地震作用下，活动墩的墩梁相对位移越大，则新型支座的性能越能得到较好的发挥。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国内研究现状

1．3．2 国外研究现状

1．4 主要研究内容和研究流程

第2章 新型支座结构分析和及工字钢弹塑性分析

2．1．高阻尼橡胶减震盆式支座结构分析

2．2 工字钢受力性能分析

2．3 钢材材料本构关系的选取

2．4 工字钢弯矩—曲率关系

2．4．1 弹性阶段

2．4．2 翼缘板部分塑性阶段

2．4．3 腹板进入塑性阶段

2．4．4 工字钢弯矩—曲率函数关系

2．5 工字钢悬臂梁力-位移关系

2．5．1 M-Φ关系的线性化处理

2．5．2 M-Φ线性化公式的验证

2．5．3 工字钢悬臂梁自由端受集中力下力-位移关系推导

2．5．4 公式的验证

2．5．5 工字钢悬臂梁力学行为双线性简化

2．5．6 简化公式的验证

2．6 工字钢的滞回曲线

2．7 本章小结

第3章 高阻尼橡胶结构形式及性能探讨

3．1 高阻尼橡胶的力学特性

3．1．1 橡胶的本构模型

3．1．2 橡胶的弹性模量

3．1．3 高阻尼橡胶的阻尼比

3．2 高阻尼橡胶结构形式的选择

3．2．1 高阻尼橡胶环性能分析

3．2．2 高阻尼橡胶垫的性能分析

3．3 本章小结

第4章 高阻尼橡胶减震盆式支座力学行为

4．1 常规盆式支座力学行为

4．2 工字钢-橡胶垫-工字钢体系耗能性能探讨

4．2．1 高阻尼橡胶垫与顶工字钢的耗能性能

4．2．2 工字钢及高阻尼橡胶垫构造

4．3 高阻尼橡胶减震盆式支座的单向加载性能

4．3．1 新型支座单向静态加载理论计算模型

4．3．2 新型支座单向动态加载理论计算模型

4．4 新型支座动态加载下滞回分析

4．4．1 滞回特性二

4．4．2 滞回特性三

4．5 新型支座动态循环加载下简化恢复力模型

4．6 本章小结

第5章 新型支座减隔震性能分析

5．1 五跨连续梁桥算例分析

5．1．1 算例概况

5．1．2 自振特性

5．1．3 地震波选取

5．1．4 桥墩墩底弯矩对比

5．1．5 墩梁相对位移对比

5．2 PGA对新型支座减隔震性能的影响

5．2．1 PGA的选取方法

5．2．2 墩底弯矩对比

5．2．3 墩梁相对位移对比

5．3 局部场地条件对新型支座减隔震性能的影响

5．3．1 局部场地的分类

5．3．2 采用8度设防下四类场地的墩底弯矩均匀化对比

5．3．3 采用8度设防下四类场地的限制墩梁相对位移能力对比

5．4 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间获得的专利及参与的科研项目