安装形状记忆合金减震系统的斜拉桥地震响应分析

形状记忆合金(shape memory alloys,SMA)具有超弹性效应和形状记忆效应,被逐步应用于土木工程领域。基于SMA材料的超弹性能,提出一种减震限位装置。将该装置通过销轴分别与桥梁的上、下部结构相连,使其在水平方向发挥限位减震的作用,保护桥梁结构在地震作用下免遭破坏。首先通过进行SMA单索和减震限位装置的拟静力荷载试验,得到SMA拉索和减震限位装置的本构关系模型;随后选择一座主跨为360 m的斜拉桥,在OpenSeesPy软件中建立有限元模型,分别将采用0、5、10、15、20、30、40、50根SMA拉索的减震限位装置添加到斜拉桥模型,选取了7条远场和7条近场脉冲地震动进行了斜拉桥的地震响应分析。研究结果表明,随着SMA拉索数量的增加,斜拉桥主梁最大位移依次减小,但主塔塔底最大曲率依次增加。当采用10根SMA拉索时,在远场和近场脉冲地震动作用下,主梁平均最大位移分别减小了51.8%和36.8%,塔底平均最大曲率分别增加了5.1%和16.0%,因此,可以通过增加较小主塔曲率的方法实现主梁位移的大幅度降低。