Fe-SMA-变摩擦复摆隔震连续梁桥近断层下地震反应研究

摘要

针对传统摩擦复摆支座(double concave friction pendulum bearing, DCFPB)隔震桥梁在近断层地震中支座位移过大、自复位能力不足等问题，利用滑移面变摩擦方式和形状记忆合金的超弹性特性，研发了一种铁基形状记忆合金变摩擦复摆隔震支座(iron-based shape memory alloy-double variable friction pendulum bearing, Fe-SMA-DVFPB)。利用理论分析和数值模拟的方法，构建了新型支座本构模型，确定了其等效分析模型。以实际工程为背景，分别设计了应用不同类型支座的隔震桥梁，并研究了其在近断层地震动作用下的抗震性能。研究表明：3种隔震结构在脉冲型地震作用下支座最大位移分别为非脉冲型地震作用下的2.1、1.63、1.47倍；相比DCFPB隔震桥梁，Fe-SMA-DVFPB隔震桥梁支座位移最大减小量为38.9%(脉冲型)和13%(非脉冲型),残余位移最大减小量为93.5%(脉冲型)和83.1%(非脉冲型);应用Fe-SMA-DVFPB能更有效地控制支座位移与残余位移；Fe-SMA-DVFPB隔震桥梁支座位移与残余位移减小量明显大于墩底弯矩与墩底剪力增加量。Fe-SMA-DVFPB能够进一步提升桥梁的震后可恢复能力。

关键词

铁基形状记忆合金 / 变摩擦复摆隔震支座 / 本构模型 / 分析模型 / 近断层地震作用 / 抗震性能