采用金属耗能装置的连续刚构桥抗震性能分析

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桥梁结构是交通运输系统中非常重要的组成部分,对出行和社会经济有着重要的影响。地球每天都会发生地震,强震下桥梁结构一旦发生破坏,不仅会严重影响当地人民的生命和财产安全,还会给抗震救灾带来诸多的不便。国内外专家和学者一直致力于如何提高桥梁抗震性能的研究,从传统的抗震设计方法到如今逐渐兴起的减隔震方法,运用减隔震耗能元件在减震方面的效果已被国内外专家和学者所认可,防屈曲耗能支撑装置作为一种减隔震构件,在房建领域有着许多实际的工程案例,但运用在桥梁结构不是很常见。本文提出将防屈曲耗能支撑装置运用在桥梁之上,分析防屈曲耗能支撑对于桥梁抗震性能的影响,进而得出设置防屈曲耗能支撑装置的桥梁抗震设计方法。本文首先利用midas civil软件建立连续刚构桥的抗震分析有限元模型,利用非线性时程分析方法分析设置防屈曲耗能支撑装置的桥梁的抗震性能。通过数值模拟对比分析不同支撑屈服力、不同支撑数量、不同支撑角度、不同支撑形式、不同支撑位置、不同地震波下对桥梁减震能力的影响,合理选择运用防屈曲耗能支撑装置作为减震构件后桥梁的最佳减震方案。其次,利用前面得出的结论,通过对比分析无桥墩横系梁和有桥墩横系梁的桥梁抗震性能,以及对比分析仅设置防屈曲耗能支撑装置和综合使用横系梁和防屈曲耗能支撑装置对桥梁受力和减震的影响,在保证桥梁原有的整体稳定性和刚度情况下,考虑是否能将横系梁用防屈曲耗能支撑装置代替,最后对比分析了防屈曲耗能支撑装置和铅芯橡胶隔震支座的减震耗能效果。分析结果表明:防屈曲耗能支撑装置能有效降低桥梁结构的地震响应,对于抗震设计来说,该装置是一种理想的减隔震装置,且防屈曲耗能装置能代替横系梁在桥梁结构中的作用,其不仅有保持桥梁整体刚度和稳定性的优点,且相对于设置横系梁,设置防屈曲耗能支撑能提高桥梁的耗能能力和降低经济成本,以及方便维修。相比较铅芯橡胶隔震支座,防屈曲耗能支撑装置的减震效果优于铅芯橡胶隔震支座。防屈曲耗能支撑在不同地震波作用下,相同屈服力的支撑对于桥梁结构的减震作用不一样,因此将防屈曲耗能支撑作为减震装置的时候,应该充分考虑桥梁所处的桥址实际地震记录和设防标准,选择合适的支撑参数,以达到最佳的减震效果。
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