摘要：港珠澳大桥的建成通车是我国作为桥梁大国走向桥梁强国的里程碑之作,它代表了中国桥梁的先进水平,也为以后...港珠澳大桥的建成通车是我国作为桥梁大国走向桥梁强国的里程碑之作,它代表了中国桥梁的先进水平,也为以后跨海桥梁的建设提供了宝贵的技术经验。考虑到我国是一个地震多发国家,且近海地区环境复杂,如何保证近海桥梁结构在突发大地震作用下的安全性及使用性能是我们当前面临的重要科学问题。目前,最有效的抗震方法是利用减隔震技术来减轻地震对结构的伤害。隔震桥梁通过在上部结构和墩柱之间设置隔震层的方式,延长了桥梁的自振周期,减小了地震能量的输入,可以有效地减轻地震对桥梁的危害。但是,隔震桥梁在遭受超出预期的大地震或近断层地震时,其隔震支座会发生位移超限的情况,导致隔震桥梁发生落梁、碰撞甚至倒塌。因此,面临极罕遇地震或近断层地震作用,如何在确保桥梁和隔震支座安全性的基础上有效地限制隔震层的位移是当前桥梁减隔震技术领域的关键问题。本文主要进行了以下研究:1、旋转质量摩擦阻尼器的设计及理论公式推导:在总结现有隔震限位研究现状、阻尼器发展趋势和响应放大技术的优劣基础上,利用机械领域中常用的滚珠丝杠提出了一种新型旋转质量摩擦阻尼器(Rotational Mass Friction Damper,以下简称RMFD)。解释了RMFD的基本构造和工作原理,推导了其恢复力的理论公式,建立了RMFD的恢复力模型,开展了RMFD伪静力试验研究。2、RMFD单自由度减震体系的地震响应分析:建立了RMFD单自由度减震体系的运动方程,通过MATLAB分析程序对RMFD单自由度减震体系进行了地震作用下的减震控制效果分析,针对等效摩擦力、等效惯性力进行了参数分析,并通过建立能量运动方程进行了RMFD耗能分析,从能量的角度解释了RMFD的主要耗能机制;利用有限元软件SAP2000对RMFD进行了恢复力模型模拟开发,并通过与MATLAB程序的计算结果对比,验证了该模拟方法的正确性。3、附加RMFD限位的近海隔震桥梁地震响应分析:利用SAP2000建立了隔震桥梁非线性有限元模型,在桥梁隔震层布置RMFD作为消能限位装置,进行了罕遇地震和极罕遇地震作用下隔震桥梁地震反应分析,并讨论了不同控制参数下RMFD的限位效果。4、考虑多级缓冲限位的近海隔震桥梁地震响应分析:针对极罕遇地震作用下隔震层位移超限的问题,提出了一种多级缓冲限位的思想:采用RMFD作为第一级限位装置,拉索作为第二级缓冲限位装置;考虑两种限位方案,分别分析了两种布置方案下隔震桥梁的地震响应。5、考虑支座性能劣化和多级缓冲限位的近海隔震桥梁地震响应分析:考虑复杂海洋环境对近海桥梁摩擦摆支座的腐蚀作用,利用摩擦摆支座干湿循环腐蚀试验得出的支座摩擦系数变化规律,在罕遇和极罕遇地震作用下,进行了考虑摩擦摆支座性能劣化的隔震桥梁抗震性能分析,并进行了考虑摩擦摆支座性能劣化与多级缓冲限位的隔震桥梁抗震性能分析。更多还原显示全部
