论文部分内容阅读
被动耗能设备是土木工程结构用于抵御突发动力荷载(如:风、地震等)的重要工具。对于桥梁结构通常在上部结构与桥墩或桥台之间放置隔离支座,铅芯橡胶隔震支座由于其良好的力学性能和耗能能力在桥梁工程界得到的广泛使用,它一方面可以缓解由于温度变化在结构中引起的结构约束力;另一方面可以通过增大结构的振动周期及附加阻尼耗散地震能量,保护桥梁免遭地震危害。随着桥梁隔震技术的发展,隔震理论研究也日益系统丰富起来。在以往的研究中多集中在单自由度系统中,通过线性简化方法,使用谱分析得出铅芯橡胶支座的等效刚度和等效阻尼比。然而实践证明,使用等效的单自由度线性系统分析隔震系统的地震响应会有较大的误差,片面地关注桥梁单向的隔震问题,而忽略桥梁多向抗震,常常导致计算结果失真,我们可以看到在很多的实际地震灾害中,有许多桥梁横向破坏的实例。因此,我们有必要使用多自由度系统、考虑铅芯橡胶支座双向耦合的非线性动力特性来分析隔震桥的地震响应,这具有实际的工程指导意义。论文以某一典型公路连续桥梁为工程背景,使用Bouc-Wen模型建立铅芯橡胶支座的非线性滞回动力特性分析模型,考虑铅芯橡胶支座纵、横向动力特性的相互影响,采用Beam4单元模拟上部结构、墩柱。运用大型通用有限元分析软件对不考虑支座作用的全桥有限元模型进行模态分析,提出系统的特征矩阵。在桥梁结构的有限元特性矩阵中考虑支座的隔离作用,建立包含隔震支座贡献在内的桥梁结构非线性运动方程。使用Newmark直接积分方法求解增量形式的运动方程,使用Rung-Kuta方法求解非线性的滞回力向量,采用MATLAB语言编制了非线性时程分析程序。为了分析铅芯橡胶支座隔震桥的双向地震响应影响因素,本文给出了一系列的计算参数模型,通过改变桥梁结构参数、支座参数和地震波参数,分析隔震桥的动力学反应,进一步确定铅芯橡胶支座隔震桥梁的双向地震影响因素。