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门头沟摩擦摆隔震支座等效阻尼比与滑移量、摩擦系数的关系

建筑摩擦摆隔震支座  2020/10/20 4:57:49  1547
内容摘要:门头沟摩擦摆隔震支座是一种有效的干摩擦滑移隔震支座,作为建筑结构和桥梁的隔振器,受到了较为广泛的关注。其特有的圆弧滑动面具有自动复位功能,从而可以有效地限制隔震支座的位移,使其震后恢复原位,增加了隔震装置的...

门头沟摩擦摆隔震支座是一种有效的干摩擦滑移隔震支座,作为建筑结构和桥梁的隔振器,受到了较为广泛的关注。其特有的圆弧滑动面具有自动复位功能,从而可以有效地限制隔震支座的位移,使其震后恢复原位,增加了隔震装置的可靠度。

目前,欧洲、美国、日本和我国均在桥梁抗震规范中采用了隔震设计。在等教静力分析方法、单自由度反应谱法、多自由度反应谱法中。若等效刚度、等效阻尼比取值适当,可得到满意的设计结果。由于摩擦摆隔震支座的非线性特性,在分析开始时设计位移是未知的,因而其等效刚度、等效阻尼比也是未知的。为得到满意的结果,等效阻尼比的取值极为重要。

由于摩擦摆隔震支座轴对称,施加的位移载荷为水平单向,可利用支座的对称性取二分之一模型进行研究.在对称面上施加对称载荷。上支座板与滑块的相对运动相当于一个球形铰,它的主要功能是通过转动调整位置,使支座不发生倾覆,故应约束上支座板的转动自由度。在模拟试验机加载时,约束支座底面的所有自由度,对上支座板施加水平正弦位移载荷。在模拟地震载荷时,支座的底面仅需约束竖直方向的自由度。地震激励直接施加在支座底部。

摩擦摆隔震支座

摩擦摆隔震支座在循环加载下形成的滞回曲线直观地反映了支座的耗能机理。当振动系统中存在非黏性阻尼时,通常用一个等效黏性阻尼系数t来进行近似计算。等效黏性阻尼系数的值是通过单个周期内非黏性阻尼所消耗的能量E和等效黏性阻尼所消耗的能量肜,相等的原则计算得出。

摩擦摆隔震支座的摆动刚度在滑移量较小的情况下为线性增大,随着滑移量的增大呈非线性增长。图4给出了滑移量与等效阻尼比、耗能之间的关系。当滑移量从0.05m增大到0.20In时,等效阻尼比下降的趋势明显,之后衰减逐渐缓慢,虽然等效阻尼比随滑移量增大而减小,但每个循环的耗能却线性增加。滑移量增大的同时滞回曲线的面积也增大,故耗能增大。

滑道半径的增加降低了支座的摆动刚度,却未影响初始刚度。当滑道半径从1m增大到2m时,等效阻尼比增长明显,随着半径的继续增加,对其敏感性降低。由于改变滑道半径不影响初始刚度,滞回曲线的面积几乎没有变化,故每个循环的耗能基本不变。随着摩擦系数的增加支座的初始刚度线性增加,摆动刚度不变,滞回曲线的面积也增加。随着摩擦系数的增大,等效阻尼比较为平均地增长且每个循环下的耗能线性增长。增加上支座板承受的竖向压力不仅影响到支座的初始刚度,同时会增加支座的摆动刚度,有效地增加了滞回曲线的面积。虽增加了耗能,但也提高了摆动刚度,故竖向压力几乎不影响支座的阻尼比。

计算结果表明,摩擦摆隔震支座的等效阻尼比与滑移量成反比,与滑道半径、摩擦系数成正比。竖向压力几乎对等效阻尼比没有影响,但等效阻尼比的大小并不能明确表示能量耗散的多少,而是反应耗能水平的指标。



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