【摘 要】
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在强地震作用下,桥梁结构容易发生损伤甚至倒塌。为减小地震过程中桥梁结构的损伤,提高抗震性能,近年来自复位桥梁结构体系得到了迅速发展。传统自复位桥墩通常采用一个或几
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在强地震作用下,桥梁结构容易发生损伤甚至倒塌。为减小地震过程中桥梁结构的损伤,提高抗震性能,近年来自复位桥梁结构体系得到了迅速发展。传统自复位桥墩通常采用一个或几个预制拼装式桥墩,通过无粘结预应力钢绞线从墩顶到墩底张拉而实现自复位功能。多数自复位桥墩体系均在墩底集中设置耗能组件。然而,由阻尼器导致的高幅应力可能会导致墩底混凝土开裂和损伤。因此,针对横截面宽度较大的桥墩形式,本文提出了一种新型水平拼装式自复位桥墩(Horizontally Assembled Self-Centering Bridge Pier,HASCB)体系,该体系由两个水平拼装预制桥墩、两个无粘结预应力钢绞线和多个分布式金属阻尼器组合而成,该体系可以在提高阻尼装置的耗能能力的同时降低结构的损伤,从而提升桥梁结构的抗震性能。具体研究内容如下:(1)基于阻尼器分散布置的思想,建立水平拼装自复位桥墩体系简化力学模型,理论分析体系抗侧刚度、墩底拼装缝开闭过程与等效屈服强度、屈服位移间的关系,研究墩底剪力—墩顶位移的滞回特性及其影响因素。(2)研究分布式阻尼器尺寸、形状以及数量等参数对阻尼构件耗能能力的影响,并建立耗能组件简化力学分析模型,进一步研究阻尼装置对水平拼装自复位桥墩体系耗能能力以及损伤分布的影响规律。(3)选择最优设计阻尼构件,建立水平拼装自复位桥墩体系精细化有限元模型,重点研究影响自复位桥墩体系承载力和自复位性能的关键因素,分析无粘结预应力、墩底混凝土压应变、阻尼器变形等对水平拼装式自复位桥墩滞回性能的影响规律。(4)考虑刚体转动影响,建立等效单自由度分析模型及运动方程,通过有限元验证其正确性,研究各滞回参数对自复位桥梁体系地震动响应的影响规律,对比分析近场和远场地震动对自复位桥墩体系位移响应以及时频响应的差异。
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