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。

大跨铁路桥梁金属限位减震装置设计与力学性能

为研究适用于大跨度铁路桥梁金属限位减震装置,推导建立一种金属限位减震装置的力学性能计算公式,提出了大跨度桥梁金属限位减震装置简化设计方法,并研发了装置的设计分析软件.以郑万高铁某典型中承式混凝土平行拱桥为研究对象,提出大桥限位减震装置设计参数及其3种连接构造方案,理论计算了装置的力学性能参数,并开展了装置的力学性能实体有限元分析及其对全桥抗震性能影响分析研究.结果表明:所建立的大跨桥梁金属限位减震装置设计方法适应性强、计算精度高,满足工程应用的精度要求,设计的限位减震装置可以满足高速铁路桥梁对行车舒适性和安全性的要求,具有良好的减震耗能作用,可降低大跨桥梁梁端位移约20%.

大跨度斜拉桥顺桥向阻尼约束体系研究

为探讨E型钢阻尼器和液体粘滞阻尼器对大跨度斜拉桥的减震限位效果,以某(55+135+400+135+55)m半飘浮体系双塔斜拉桥为背景,设计2种阻尼约束减震体系方案。采用通用有限元程序SAP2000建立桥梁动力分析模型,通过参数分析确定较为合理的减隔震设计参数,选取3条人工地震波分析2种阻尼约束减震体系方案对该桥地震响应的影响规律。分析结果表明:选取的E型钢阻尼器和液体粘滞阻尼器均可有效控制地震作用中斜拉桥主梁的水平位移,采用液体粘滞阻尼器时塔底弯矩增幅相对较小,主梁水平位移控制效果相对较好。综合考虑减震限位效果及综合使用性能,在该斜拉桥中推荐使用液体粘滞阻尼器约束减震体系方案。