設(shè)置粘彈性阻尼器的預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩抗震性能研究.pdf

1、橋墩施工中采用預(yù)制拼裝構(gòu)件可以加快橋梁建設(shè),減小施工過程對交通的不利影響,具有廣闊的工程前景。同時,無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土節(jié)段拼裝橋墩在發(fā)生大幅度水平變形后殘余變形小。預(yù)制節(jié)段拼裝技術(shù)在過去數(shù)十年得到越來越廣泛的應(yīng)用,但由于其耗能能力不足,缺乏系統(tǒng)的抗震性能研究,限制了該技術(shù)在高烈度區(qū)的應(yīng)用。本文將對設(shè)置外部可更換粘彈性阻尼器的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力節(jié)段橋墩進(jìn)行理論和數(shù)值研究,探索具有優(yōu)越抗震性能橋墩的工程應(yīng)用,主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)粘

2、彈性阻尼器是常用的振(震)動控制裝置。本文根據(jù)阻尼器與拼裝橋墩連接方式以及體系耗能能力的要求,采用NBR3305粘彈性材料設(shè)計并加工了一批粘彈性阻尼器。通過阻尼器的力學(xué)性能試驗,分析其阻尼性能隨激勵頻率和應(yīng)變幅值變化的特征。由于開爾文模型形式簡單,原理清晰,對于線性和非線性體系均較好適用,本文采用該模型模擬粘彈性阻尼的性能。通過數(shù)值分析和試驗結(jié)果的比較可以得出,開爾文模型能準(zhǔn)確模擬粘彈性阻尼器的性能,加工的阻尼器能有效減小結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)

3、。此外,本文建立了考慮粘彈性阻尼器平動和轉(zhuǎn)動耦合變形時的數(shù)學(xué)模型,分析設(shè)置于墩底的該類阻尼器的動力性能。
　　(2)建立設(shè)置有粘彈性阻尼器的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩的水平強(qiáng)度和變形特征的理論分析模型。采用纖維模型和梁柱單元分析方法分別對各個試件進(jìn)行彈塑性靜力分析,研究預(yù)應(yīng)力橋墩的抗震性能。纖維模型中采用線彈性純受壓多彈簧模擬接縫,用粘滯材料模擬粘彈性阻尼器性能,分析結(jié)果能較好地體現(xiàn)墩柱的整體變形特征。
　　(3)根據(jù)上述的研

4、究成果,分別對不同橋墩構(gòu)造的多跨連續(xù)混凝土梁橋進(jìn)行三維非線性有限元分析,比較它們在強(qiáng)震作用下的損傷狀況。數(shù)值分析結(jié)果表明,由于設(shè)置外部可更換粘彈性阻尼器的混合橋墩的能量耗散和自復(fù)位能力的提高,支座、橋臺、梁等主要橋梁構(gòu)件動力反應(yīng)減小。
　　(4)根據(jù)直接基于位移設(shè)計(DDBD)方法,對整體現(xiàn)澆橋墩和混合橋墩進(jìn)行設(shè)計,使其在地震作用下既不過分保守,也不產(chǎn)生過度的損害。為了驗證該種設(shè)計方法,針對所設(shè)計的懸臂墩柱,即現(xiàn)澆整體橋墩,無粘結(jié)