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粘滞阻尼器与摩擦摆减隔震支座之间的关系

作者:hbmtza2020 发布日期:2020-03-26 09:32:54 关注次数:65

本文作为一种尝试,分别将粘滞阻尼器和摩擦摆减隔震支座组合在一起使用,研究两者共同使用对桥梁减震隔震效果的影响。桥梁抗震的三种主要方式为强度抗震设计、延性抗震设计、减隔震设计"。其中,减隔震技术是一种简便、经济、先进的工程抗震手段。减隔震一方面能利用特定的构件,使之在强震时先进入塑性,产生大量阻尼来消耗能量,另外一方面又能利用隔震体系,设法阻止地震能量进入主体结构。目前,常用的减隔震装置有刚性连接装置、速度相关型减震隔震装置、弹塑性钢阻尼装置、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座、摩擦摆式隔震支座在工程实践中,大都使用单一的减震隔震装置,共同使用两种减震隔震装置的研究较少。

摩擦摆减隔震支座

摩擦摆减隔震支座是将传统的平面滑移装置的摩擦面由平面改成曲面,从而能使其在震后通过特定的曲面依靠重力产生自复位的趋势。如图1所示支座由上下支座板和铰接滑块组成,上下支座与滑块接触面有相同的曲率,这样的构造能使桥梁上部结构在滑动的过程中始终保持水平状态,如图2所示。摩擦摆支座一方面通过滑动面的摩擦来消耗能量,另一方面通过特定的单摆结构产生可控制的延长结构自振周期来起到隔震效果。摩擦摆支座的本构体模型如图3所示。

摩擦摆支座的本构体模型

粘滞阻尼器

粘滞阻尼器是一种液压阻尼装置,在一个专门的油缸内,注入黏性液体(阻尼介质)传力装置,通过油缸壁与活塞组成一种连接装置,如图4所示。

粘滞阻尼器构造

地震时,活塞杆在液压缸内做往复运动,阻尼介质在液压缸两个分隔腔体内迅速流动,介质在通过活塞孔时产生巨大的节流阻尼,从而产生大量的阻尼力,把机械能转换为热能来散发,吸收地震能量,减少地震产生的位移量。粘滞阻尼器的力学计算公式F=Co"(0为相对运动速度;C为阻尼系数;a为阻尼指数),粘滞阻尼器的主要的影响因素为C,a,本构体关系如图5所示。

粘滞阻尼器本构体模型

粘滞阻尼器与支座的布置方案考虑本次粘滞阻尼器与支座组合时,本文提出一种支座与粘滞阻尼器组合连接方式,在纵桥(X向)和横桥(Y向)布置摩擦粘滞阻尼器,如图6所示。摩擦阻尼器与支座采用球铰接连接方式,一端连接到桥梁上,另一端连接在支墩上。

粘滞阻尼器与支座组合布置

(1)使用摩擦摆支座比粘滞阻尼器的位移减震效果好,两者配合使用减震效果更加明显。

(2)在使用两者配合的时候要注重两者位置的合理设置,单纯的两者共同使用会影响减震性能的充分发挥,造成经济上的浪费。

(3)本文只是从抗震反应效果上来考虑两者的耦合作用,两者力学原理上的耦合效能没有充分分析论述,有待于进一步的研究。


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