桥梁几种典型减隔震装置的减震效果比较与研究

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1、申请同济大学工学硕士学位论文桥梁几种典型减隔震装置的减震效果比较与研究培养单位：一级学科：二级学科：研究生：指导教师：土木工程学院土木工程桥梁与隧道工程蒋建军李建中教授二oO五年三月摘要在对桥梁几种典型减隔震装置的力学特性和计算模型进行分析与比较的基础上，本论文将它们分为粘弹性减隔震系统和弹塑性减隔震系统。利用单自由度系统对粘弹性减隔震系统在简谐激励下的减震效果进行分析，结果表明，当粘滞阻尼器的附加阻尼比位于15％～25％时，其减震效果较好。采用改变结构周期、激励频率、激励加速度的方法，研究了阻尼指数对粘弹性

2、减隔震系统的减震效果的影响，结果表明：当墩(台)、梁连接点的相对速度峰值小于1．Om／s时，采用小阻尼指数的情况下减震效果较好；当墩(台)、梁连接点的相对速度峰值夫于1．Omfs时，则采用线性粘滞阻尼器时减震效果较好。本文利用阻尼力随相对速度峰值变化的曲线对阻尼指数的选择依据进行了解释。通过对粘弹性减隔震系统和弹塑性减隔震系统的减震机理进行分析与比较，结果表明，位移和速度之间的相位差、以及两种减隔震系统对它们的依赖关系是导致减震效果不同的根本原因。规则连续梁桥是实际桥梁工程中的一种常见桥型。以一座四跨规则连续

3、梁桥为分析模型，对粘弹性减隔震系统和弹塑性减隔震系统的减震效果进行了比较，并研究了墩高变化、减隔震系统的刚度变化、地震动输入、以及场地条件对两种减隔震系统减震效果的影响。研究结果表明：对于规则连续梁挢，无论采用粘弹性减隔震系统，还是采用弹塑性减隔震系统，当设计参数选择合理时，都能在有效控制支座变形的同时，使桥墩底截面的内力蜂值大幅度降低；采用粘弹性减隔震系统比采用弹塑性减隔震系统能更有效地降低墩底截面的内力；减隔震系统的布置方案对减震效果的影响很大；墩高变化对粘弹性减隔震系统的减震效果影响较小；对位于软弱地基

4、上的规则连续梁桥，在长周期地震动输入下，两种减隔震系统的减震效果均不理想。对于非规则连续梁桥，由于高墩和矮墩的水平抗推刚度相差较大，地震反应存在较大的差别，给减隔震设计带来了很大的困难。以一座三跨非规则连续梁桥为分析模型，比较了粘弹性减隔震系统和弹塑性减隔震系统在非规则桥上使用时的减震效果：研究了设计参数、地震动输入、布置方案对减震效果的影响；给出了单纯采用一种减隔震系统对非规则连续梁桥进行减隔震设计时各设计参数的选择原则；分析了两种减隔震系统混合使用时的减震效果，并探讨了摘要混合使用的基本原则。研究结果表明

5、：混合采用两种减隔震系统进行减隔震设计时，在矮墩处使用粘弹性减隔震系统、在高墩处使用弹塑性减隔震系统，可以在纵桥向和横桥向均获得很好的减震效果。关键词：桥梁，减隔震，减震效果，粘弹性，弹塑性】IAbstractABSTRACTBasedoncomparisonandstudyonmechanicscharacteristicsandanalysismodels，typicalearthquake—mitigation＆isolationdevicesforbridgeateclassifiedintovisc

6、oelasticseismic—mitigation&isolationsystem(VESMIS)andelastic—plasticseismic—mitigation&isolationsystemfEPSMIS)．TheaseismicperformanceofVESMISundersimpleharmonicmotionisanalyzedwithSDOFItisdemonstratedthattheaseismicperformanceofVESMISissatisfyingwhenthesupp

7、lementarydmnpingrateofviscousdamperisin15％～25％，Theeffectofdampingexponentontheaseismicperformanceisstudiedbychangingstructuralperiod，frequencyandpeakaccelerationofharmonicmotion．Theresultshavedemonstratedthattheaseismicperformancewillbebetterwhensmalldampin

8、gexponentisused，ifthepeakrelativevelocitybetweenpier(orabutment)andbeamissmallerthan1．0m／sec．Otherwise，linearviscousdampershouldbeadopted．Thereasonhasbeengivenwiththeanalysisoncurvesofdamperforcesandpe