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SMA绞线复合支座的设计及其桥梁隔震效果分析

作　者: 杨洁
导　师: 刘海卿
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 结构工程
关键词: 桥梁减隔震 SMA复合支座 有限元建模 非线性时程分析 减隔震效果
分类号: U442.55
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 26次
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内容摘要


经济的飞速发展,人口密集程度增大,交通线的顺畅对于现代化的城市显得越来越重要。桥梁作为主要交通线之一,安全性引起人们的广泛注意。桥梁减隔震技术作为一种经济,高效的工程抗震手段,得到了飞速的发展。SMA以其超弹性性能、形状记忆效应以及高阻尼特性等优异而独特的性能在桥梁结构控制领域引起了越来越来的重视。本文系统总结桥梁减隔震技术的原理,对减隔震装置的性能、要求及常用装置进行介绍,并将隔震桥梁简化为双自由度模型,研究其动力学性质。基于桥梁减隔震技术的性能要求,利用SMA的超弹性滞回能力,对以往设计的SMA绞线复合支座的基础上,进行新型复合支座的设计。通过建立复杂隔震桥梁的有限元模型,对安装了传统支座、叠层橡胶支座和SMA绞线复合支座的桥梁,分别在天津波和阪神波地震激励作用下,进行模态分析和时程分析。得到了以下结论：(1)SMA绞线复合支座利用形状记忆合金的超弹性滞回性能进行被动耗能并增强了回复力,克服了叠层橡胶支座回复力小和阻尼小的缺点。(2)安装了叠层橡胶支座和SMA绞线复合支座的隔震桥梁都具有比较好的减隔震效果,均能在一定程度内满足桥梁结构的安全性需要。(3)SMA绞线复合支座的隔震效果优于叠层橡胶支座,不仅增加了上部结构的自振周期,而且有效控制了隔震层的位移,实现了更好的减隔震效果。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
绪论  10-16
  1.1 选题的背景的和意义  10-11
  1.2 桥梁减隔震技术的研究概况  11-12
  1.3 SMA在桥梁结构振动控制中的研究概况  12-15
    1.3.1 SMA在桥梁结构被动控制的应用  13
    1.3.2 SMA用于桥梁结构主动控制  13-14
    1.3.3 SMA用于桥梁结构半主动控制  14-15
  1.4 本文的研究内容  15-16
第二章 桥梁减隔震设计理论  16-27
  2.1 桥梁隔震研究的意义  16-17
  2.2 桥梁结构的震害  17-20
    2.2.1 桥梁震害的原因  17
    2.2.2 桥梁震害的主要形式  17-20
  2.3 桥梁减隔震设计的基本原理  20-23
    2.3.1 桥梁减隔震的特点  20
    2.3.2 桥梁减隔震的工作机理  20-21
    2.3.3 桥梁减隔震的适用条件  21
    2.3.4 桥梁减隔震的分析方法  21-23
  2.4 桥梁减隔震装置的介绍  23-26
    2.4.1 减隔震系统组成  23
    2.4.2 隔震支座的性能要求  23-24
    2.4.3 减隔震支座的布置  24
    2.4.4 常用减隔震装置简介  24-26
  2.5 本章小结  26-27
第三章 SMA绞线复合支座的研制  27-42
  3.1 引言  27
  3.2 普通叠层橡胶支座的设计  27-33
    3.2.1 叠层橡胶支座的构造  27-28
    3.2.2 普通叠层橡胶支座的力学性能  28-31
    3.2.3 普通橡胶支座材料力学性能参数  31-32
    3.2.4 现有橡胶隔震支座的不足  32-33
  3.3 形状记忆合金的特性  33-37
    3.3.1 形状记忆合金的力学特性  33-35
    3.3.2 SMA超弹性性能试验及结论  35-36
    3.3.3 SMA的本构模型  36-37
  3.4 SMA绞线-叠层橡胶支座的设计  37-40
    3.4.1 SMA绞线的设计要点  37-38
    3.4.2 叠层橡胶支座的设计要点  38-39
    3.4.3 SMA绞线-叠层橡胶支座的设计要点  39-40
  3.5 SMA绞线复合支座的工作机理  40
  3.6 本章小结  40-42
第四章 SMA绞线复合支座的性能研究  42-52
  4.1 引言  42
  4.2 SMA复合支座的力学分析  42-46
    4.2.1 绞线伸长量变化的考量  42-44
    4.2.2 SMA绞线的回复力计算  44-46
  4.3 隔震桥梁的动力反应分析  46-51
    4.3.1 叠层橡胶支座隔震桥梁的运动方程  46-50
    4.3.2 SMA绞线复合支座隔震桥梁的运动方程  50-51
  4.4 小结  51-52
第五章 SMA复合支座在桥梁中的隔震效果分析  52-64
  5.1 引言  52
  5.2 桥梁模型的建立以及参数选择  52-56
    5.2.1 桥梁模型简化的原则  52-54
    5.2.2 桥梁有限元模型的概况  54-55
    5.2.3 地震波的选取  55-56
    5.2.4 减振指标  56
  5.3 桥梁结构的减隔震反应分析  56-63
    5.3.1 桥梁结构的模态分析  56-58
    5.3.2 隔震桥梁的位移时程响应分析  58-61
    5.3.3 隔震桥梁的墩底内力时程响应分析  61-63
  5.5 本章小结  63-64
第六章 结论与展望  64-66
  6.1 结论  64
  6.2 展望  64-66
参考文献  66-70
作者简历  70-72
学位论文数据集  72

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 勘测、设计与计算 > 桥涵设计 > 震害分析与抗震设计
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