【硕士】三维隔震桥梁结构的地震反应分析研究【2007】

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内容简介

　　学科专业：结构工程　　授予学位：工学硕士　　学位授予单位：广州大学　　学位年度： 2007年　　桥梁是城市生命线工程的重要组成部分，桥梁隔震技术对提高桥梁的抗震性能提供了一种有效的解决途径。国内外对桥梁隔震技术已有不少理论和试验研究，并且在国外的实际工程中得到了广泛的应用，而国内的应用却很少，但目前在多维地震作用及包括竖向在内的多维隔震技术方面的研究并不是很多。本文提出一种新型的桥梁三维隔震支座并对其进行相关的理论和试验研究，以及分析其对连续桥梁的水平和竖向隔震效果，研究支座参数、多向地震作用以及桥墩高度等因素对连续桥梁的地震反应及支座隔震效果的影响．本文的主要研究内容包括以下几个方面：　　(1)充分了解了隔震体系的基本原理和隔震装置的主要类型及性能，全面了解和掌握桥梁减隔震技术的发展历史和国内外研究现状，熟悉三维隔震技术的研究进展，提出本论文的主要研究内容。　　(2)隔震桥梁的动力响应特性及结构三维地震反应分析方法研究：一方面对隔震桥梁动力响应特性的影响因素进行了分析，从而得出了一些有意义的结论；另一方面提出了结构三维地震反应分析方法，即精确的频域地震反应分析和定性的随机地震反应分析方法，并介绍了几种常用的地震动随机模型。　　(3)根据三维隔震技术的原理，设计了一个能同时发生水平和竖向变形的厚层橡胶隔震支座，它是本文提出的桥梁三维隔震支座的重要组成部分。研究和探讨了厚层橡胶隔震支座的构造、力学性能特点及参数的计算模型和方法，并对传统的普通橡胶支座和铅芯橡胶支座以及新型的厚层橡胶隔震支座进行了系统的试验研究，对比分析试验数据可知厚层橡胶隔震支座的水平和竖向力学性能满足桥梁三维隔震支座的设计要求。　　(4)根据三维隔震技术的原理以及铅的物理及力学性能，首先提出并设计了一种同时具有水平及竖向耗能能力的异型铅阻尼器，研究和探讨了各组成部分的构造、力学性能特点及参数的计算模型和方法；然后阐述了试验方法和内容，通过分析试验数据归纳和概括了异型铅阻尼器的力学性能特点；最后通过试件的损伤状态分析给出了异型铅阻尼器的改进方案。　　(5)对应用三维隔震支座的连续梁桥进行仿真分析，基于刚性地基假定建立一座三跨连续梁桥三维有限元模型，首先分析了连续梁桥的动力特性；然后采用动力时程分析方法计算地震作用下桥梁各部位的结构响应，验证了三维隔震支座的水平和竖向隔震效果，研究了支座参数、多向地震作用及桥墩高度等因素对隔震效果的影响。研究结果表明，本文所提出的桥梁三维隔震支座具有良好的水平和竖向隔震效果；水平隔震效果随支座屈服前后刚度比的增大而增加；多向地震作用对三维隔震桥梁地震反应和支座的隔震效果均有所影响；随着桥墩高度的增大，水平隔震效果逐渐增加，但增加趋势逐渐平缓。　　本文提出的桥梁三维隔震支座及其设计分析方法，对于我国的竖向及三维隔震研究具有重要的发展意义。该支座构造简单，受力合理，造价较低，不仅可以用于建筑、桥梁等工程结构的三维隔震，还可以用于大型机械设备的竖向隔震，具有广阔的应用前景．　　

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