新型金屬阻尼器的減振機(jī)理及其在橋梁抗震中的應(yīng)用.pdf

1、阻尼就是使自由振動(dòng)衰減的各種摩擦力和其他阻礙力，而安置在結(jié)構(gòu)上的特殊構(gòu)件可以提供運(yùn)動(dòng)的阻力，耗減能量的裝置，稱之為阻尼器。有效地設(shè)置阻尼器能改善結(jié)構(gòu)在地震作用下的表現(xiàn)，特別是能保障如橋梁等國(guó)民生命線工程在地震作用后的正常使用。在橋梁工程中使用阻尼器類產(chǎn)品已成為國(guó)內(nèi)外橋梁工程師的共識(shí)，在歐美、日本、新西蘭等國(guó)家和地區(qū)，橋梁設(shè)計(jì)必須要考慮使用阻尼器來抗震、抗風(fēng)。我國(guó)新建大橋如蘇通大橋已開始使用阻尼器，但均限于進(jìn)口產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)善無生產(chǎn)高性能阻尼

2、器的能力。對(duì)阻尼器進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究很有必要。 本文對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有阻尼器類型進(jìn)行了工作機(jī)理分析，在此基礎(chǔ)上研發(fā)了兩種新型的金屬阻尼器，對(duì)其進(jìn)行理論設(shè)計(jì)、有限元驗(yàn)證、試驗(yàn)測(cè)試和整橋動(dòng)力分析，為工程應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。 本文首先將國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有阻尼器類型進(jìn)行總結(jié)分類，對(duì)每一類型有代表性的阻尼器產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，工作機(jī)理分析，理論力學(xué)模型簡(jiǎn)化，總結(jié)其使用條件和使用性能優(yōu)缺點(diǎn)。 本文研發(fā)了兩種新型的金屬阻尼器：E型和C型金屬阻

3、尼器。首先通過理論設(shè)計(jì)確定了該金屬阻尼器的結(jié)構(gòu)形式和截面尺寸，然后進(jìn)行有限元分析驗(yàn)證理論設(shè)計(jì)的正確性，并在上海同濟(jì)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)站對(duì)其使用性能進(jìn)行測(cè)定。研究表明：①在設(shè)計(jì)荷載作用下，該阻尼器同時(shí)進(jìn)入塑性屈服的面積大，吸收能量轉(zhuǎn)化為塑性變形的能力強(qiáng)；②有限元分析結(jié)果和理論設(shè)計(jì)值很接近，驗(yàn)證了理論設(shè)計(jì)的正確性；③試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與有限元分析結(jié)果相當(dāng)吻合，產(chǎn)品性能能夠保證。 本文探討了國(guó)內(nèi)鐵路橋梁兩種常見梁型在設(shè)置有幾種新型阻尼器產(chǎn)品的

4、情況下的抗震性能。與未設(shè)置阻尼器的常規(guī)橋梁支座布置方式對(duì)比，重點(diǎn)考察了墩頂、墩底的水平剪力降低效果和阻尼器吸收地震能量的能力。研究表明：①設(shè)置E型金屬阻尼器能顯著降低墩項(xiàng)、墩底的水平剪力，吸收地震能力強(qiáng)；②設(shè)置摩擦隔振阻尼器能顯著降低墩頂、墩底的水平剪力，吸收地震能力強(qiáng)；③設(shè)置速度鎖定裝置能顯著降低墩頂、墩底的水平剪力，吸收地震能量很少，主要發(fā)揮了類似固定支座的作用，將地震力傳遞至下部結(jié)構(gòu)中。 綜上所述，本文研制了E型和C型金屬