安装形状记忆合金减震系统的斜拉桥地震响应分析

摘要

形状记忆合金(shape memory alloys, SMA)具有超弹性效应和形状记忆效应，被逐步应用于土木工程领域。基于SMA材料的超弹性能，提出一种减震限位装置。将该装置通过销轴分别与桥梁的上、下部结构相连，使其在水平方向发挥限位减震的作用，保护桥梁结构在地震作用下免遭破坏。首先通过进行SMA单索和减震限位装置的拟静力荷载试验，得到SMA拉索和减震限位装置的本构关系模型；随后选择一座主跨为360 m的斜拉桥，在OpenSeesPy软件中建立有限元模型，分别将采用0、5、10、15、20、30、40、50根SMA拉索的减震限位装置添加到斜拉桥模型，选取了7条远场和7条近场脉冲地震动进行了斜拉桥的地震响应分析。研究结果表明，随着SMA拉索数量的增加，斜拉桥主梁最大位移依次减小，但主塔塔底最大曲率依次增加。当采用10根SMA拉索时，在远场和近场脉冲地震动作用下，主梁平均最大位移分别减小了51.8%和36.8%,塔底平均最大曲率分别增加了5.1%和16.0%,因此，可以通过增加较小主塔曲率的方法实现主梁位移的大幅度降低。

关键词

桥梁抗震 / 动力分析 / 形状记忆合金 / 减震限位装置

基金资助

科技援青合作专项(2024-QY-202); 国家自然科学基金项目(51978513)