SMA-FPS復合支座及其在連續(xù)梁橋中的隔震研究.pdf

1、上世紀90年代以來，世界范圍內發(fā)生的幾次強震讓人們深刻認識到了近斷層地震巨大的破壞能力。一般來說，傳統(tǒng)的隔震裝置在遠場地震下能發(fā)揮良好的隔震性能，而在近斷層地震的長周期脈沖運動作用下，隔震裝置往往會產生過大的位移，甚至低頻共振現象，造成隔震裝置或建筑的破壞。摩擦擺支座(FPS)是一種能夠自復位的基礎隔震裝置，具有高承載力、高穩(wěn)定性和高耐久性等優(yōu)點;形狀記憶合金(SMA)作為一種新型功能材料，以其獨特的形狀記憶效應、超彈性效應和高阻尼特性

2、受到工程界的廣泛關注。本文則將FPS和SMA拉索相結合，研發(fā)了一種SMA-FPS復合支座;一方面，SMA拉索能增加FPS水平剛度，限制支座過大的位移;另一方面，利用SMA拉索的超彈性效應和高阻尼特性能消耗地震能量，減小隔震結構的地震響應。為了研究SMA-FPS復合支座的力學性能和隔震效果，本文主要開展了以下研究工作:
　　(1)推導了FPS的恢復力模型，介紹了幾種常用的SMA的本構關系;在此基礎上，提出了SMA-FPS復合支座，論

3、述了其工作原理和結構組成。接著，研究了兩種不同拉索布置方式的SMA-FPS復合支座，建立了其恢復力公式，并對兩種支座進行了方案比選。此外，還介紹SMA-FPS復合支座的設計要點。
　　(2)運用ANSYS軟件建立了FPS和SMA-FPS復合支座的實體模型，然后通過模擬低周反復試驗，研究了兩種支座的滯回耗能特性和自復位特征，最后研究了豎向壓力、位移幅值、摩擦系數、滑動面曲率半徑和拉索面積等設計參數對SMA-FPS復合支座力學性能的影

4、響規(guī)律。
　　(3)運用Midas Civil軟件分別建立了采用盆式橡膠支座、FPS和SMA-FPS復合支座的連續(xù)梁橋有限元模型;然后，通過模態(tài)分析研究了不同支座條件下橋梁結構的動力特性;接著，選用了典型的3條遠場地震波和3條近斷層地震波對三種支座條件下的橋梁結構進行了罕遇地震下的非線性時程分析，通過對支座位移、主梁加速度和墩底彎矩等結構響應的分析和對比，考察了SMA-FPS復合支座在連續(xù)梁橋中的隔震效果;最后，研究了SMA-FP