地震作用下高效吸能合金防落梁装置受力性能研究

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在地震作用下,桥梁上部结构的落梁是桥梁倒塌的主要原因,历次大地震的落梁震害均造成了严重损失。防落梁系统作为一种有效的限位和防止落梁手段,在桥梁的抗震设计中是十分重要的,其主要分为三个部分:梁的搁置长度、限位装置、连梁装置。国内外的专家学者对这方面进行了大量研究,并取得了许多成果,防落梁装置在实际工程应用中也取得了不错的效果。目前国内的防落梁系统的研究主要是梁的搁置长度和拉索式的防落梁装置,对于具有耗能能力和防碰撞效果的防落梁装置的研究较少。通过本次高效吸能合金在交通安全领域的应用研究项目下,本文以“高效吸能合金钢阻尼限位装置研发”的科研创新课题为依托,运用高效吸能合金这种新材料,设计了一种具有耗能和限位双重作用的新型防落梁装置。主要完成了以下工作:(1)通过查阅大量有关防落梁装置研究的文献,总结了防落梁装置的应用现状及理论研究现状,分析了各种防落梁装置的优缺点。并基于耗能型防落梁装置的设计思想,结合高效吸能合金这一新材料,研发了一种具有耗能能力和多级抗震效果的新型防落梁装置,这种防落梁装置主要是通过塑性变形耗能来实现防碰撞和防落梁效果。(2)这种新型防落梁装置的耗能部件有两个,分别是高效吸能合金拉杆和受压的波纹钢管。为平衡两个部件的耗能效果,在Abaqus中对波纹钢管进行了数值模拟分析,不断地进行改进设计,使其具备了较为不错耗能能力。(3)对这种新型防落梁装置的应用效果进行了数值模拟分析,运用Abaqus对整个装置进行了往复位移循环加载,分析其耗能性能。并通过对比分析高效吸能合金防落梁装置在简支梁桥上的应用效果,对装置的主要设计参数进行了优化,使其能在地震作用下发挥更好的限位耗能和防碰撞效果。(4)通过Midas Civil建立简支梁桥模型,进行了地震作用下防落梁装置应用效果分析。主要分析内容为两部分:一是拉索式防落梁装置与高效吸能合金防落梁装置做对比;二是对比了高效吸能合金防落梁装置安装于简支梁桥上的两种连接方式的应用效果,即墩梁连接与梁梁连接。(5)针对连续梁桥,对比分析了高效吸能合金防落梁装置墩梁连接和台梁连接,两种连接方式对桥梁地震响应的影响。
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