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  • 拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址

    1.产品概述
      拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址是在我公司技术总顾问、同济大学土木工程防灾国家重点实验室袁万城教授的带领下,研发、设计、生产的一种新型减隔震万博app下载地址。由拉索组件及普通摩擦摆万博app下载地址组合而成,是一种实用型、高性能的减隔震万博app下载地址产品,其主要适用于公路万博体育app官方下载、铁路万博体育app官方下载、城市高架万博体育app官方下载以及各种具有大型悬架结构的建筑物。


      拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址是在充分发挥普通摩擦摆减隔震万博app下载地址摩擦耗能性能优越、恢复能力强等诸多优越性能的同时,通过合理的设计,将易于调节自由程,可更换的拉索组件固定于万博app下载地址的上、下万博app下载地址板上。以确保普通摩擦摆万博app下载地址在地震作用下的可靠复位,防止强震作用下落梁事故的发生。其工作原理为(以固定万博app下载地址为例):在正常工作状态下,由于抗剪销的作用,将限位卡环分别与上、下万博app下载地址板连接为一体,此时,拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址表现为固定万博app下载地址的形式。在地震发生时,当水平力大于抗剪销的抗剪强度后,抗剪销被剪断,此时万博app下载地址的性质由固定万博app下载地址形式变为多向活动万博app下载地址的形式。当活动万博app下载地址的位移超过一定值时,两侧拉索开始承受拉力,起到缓冲限位的作用。

    2.产品设计理念
      拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址通过将普通摩擦摆万博app下载地址与拉索组件的有效结合,改进了普通摩擦摆万博app下载地址在强震作用下位移过大,易发生落梁事故等缺点。其采用的设计理念为:在地震发生之前的正常工作状态下,保持固定万博app下载地址的正常使用功能,在地震发生时,通过剪断抗剪销的方法使固定万博app下载地址变为活动万博app下载地址,并通过安装于上、下万博app下载地址板间的拉索来限制因此而引起的过大墩梁相对位移,拉索自由程的可调节,以及拉索组件的可更换使得拉索限位摩擦摆减隔震万博app下载地址不仅能满足静力作用下的正常使用功能,而且强震作用下能够有效地减小固定墩的受力,限制墩梁间的相对位移。


    3.产品性能目标
      基于上述的设计理念,拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址必须达到以下两个性能目标。
    (1)正常使用状态时,在不超过正常行程的范围内,拉索不起限位作用,拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址与普通摩擦摆万博app下载地址性能相同;
    (2)在遭遇地震时,固定万博app下载地址抗剪销被剪断,变成滑动万博app下载地址并利用滑动摩擦耗散能量隔离上下部结构,减少地震力传递;同时由

    拉索限制地震造成的过大动位移,防止落梁事故的发生。


    易更换的拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址
    4.产品结构形式
      拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址主要由摩擦摆万博app下载地址、抗剪销及拉索组成,该万博app下载地址对输入地震波的频率不敏感,隔震范围较广泛。通过上部结构在摩擦面处产生滑动耗能减震,并利用弹性拉索限制梁墩相对位移,从而在整体上有效降低结构地震响应。固定万博app下载地址的

    结构形式如下图所示:


    5.产品设计参数
    拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址的设计主要包括拉索组件及摩擦摆万博app下载地址两方面的内容,以下分别对拉索组件及摩擦摆万博app下载地址的相关设计参数进行介绍。
    5.1 拉索
    5.1.1拉索长度
    由几何关系,可以推导出拉索长度L的计算公式如下:


    式中:为拉索在水平面的投影长度,H为万博app下载地址的总高度,A、B分别为顶板的长和宽,C、D分别为底板的长和宽,分别为

    万博app下载地址在纵向和横向的设计水平位移。
    5.1.2拉索刚度
    根据材料力学知识,拉索的刚度按下式计算:

    式中:E为拉索的弹性模量,A为拉索截面积,L为拉索长度。
    5.1.3拉索水平向极限强度
    固定万博app下载地址限位卡环被剪断后,上、下部结构之间通过拉索传递地震力,如果拉索的强度设计的过大,有可能对下部结构不利,起不

    到减震的作用。因此,通常情况下,拉索的水平向极限强度取万博app下载地址设计承载力的30%~50%。
    5.2摩擦摆万博app下载地址
    摩擦摆万博app下载地址设计需要的主要技术参数:1、万博app下载地址设计载荷;2、设计转角;3、摩擦系数;4、预设隔震周期;5、万博app下载地址位移;6、安装

    方式及结构尺寸(如有需要时)。
    5.2.1万博app下载地址隔震周期
    摩擦摆万博app下载地址的设计采用单摆的工作原理,其设计隔震周期如下所示:

    式中:R为第一滑动面的曲率半径,通常情况下取2~4m;T为隔震周期,一般为2.5~4s。
    5.2.2万博app下载地址刚度
    根据材料力学知识,万博app下载地址的刚度按下式计算:
    万博app下载地址屈服后刚度:
    万博app下载地址的等效刚度为:
    式中:V为上部结构的竖向荷载;d为万博app下载地址的水平位移;R为第一滑动面的曲率半径;μ为滑动面的摩擦系数。
    5.2.3万博app下载地址阻尼比
    根据相关结构力学知识,万博app下载地址等效阻尼比按下式计算:

    式中:d为万博app下载地址的水平位移;R为第一滑动面的曲率半径;μ为滑动面的摩擦系数。
    6.产品试验结果
    6.1试验研究
      通过采用大吨位静电液伺服加载系统对拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址进行静力试验,试验结果(滞回曲线)如下,结果表明:拉索摩

    擦摆减隔震万博app下载地址滞回曲线线形饱满,随着万博app下载地址所受竖向力的逐步增加,万博app下载地址摩擦系数有减小趋势,摩擦耗能性能基本处于稳定;在

    设计自由行程内拉索基本不起作用,当超越自由行程时抗力迅速增强,表明拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址限位能力强,能够很好控制上、

    下座板相对移位。由以上分析可知,拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址具有良好的抗震性能。


    滞回曲线

    6.2数值模拟
    通过采用大型通用有限元软件ANSYS对薄弱部件——拉索固定板进行应力、应变分析(结果如下图所示),从理论上验证该结构

    的可行性。


    拉索固定板应力-应变云图

    7.产品优势
    在地震作用下,万博体育app官方下载墩、塔及其基础抗震能力不足以及万博app下载地址水平抗剪强度不足是经常遇到的情况,此时,如果仅靠提高构件能力的

    方法(如增加截面尺寸、增大配筋率)来强行保证万博体育app官方下载的抗震安全性,将是十分不经济的。而且一般情况下万博app下载地址的水平抗剪强度不

    高于竖向承载力的20%,很难保证在罕遇地震作用下不被剪坏。万博app下载地址剪断后,对减小墩顶的绝对位移和墩底的弯矩有明显的效果,但

    梁体与桥墩的相对位移迅速增大,必须采取措施进行限制。目前使用较多的是阻尼器、弹性索以及挡块,但这些措施要么需要在桥

    墩相应位置设置复杂的细部构造,给设计造成一定的困难;要么其减隔震效果以及防落梁能力存在不足。
    相比其他减震万博app下载地址产品,拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址主要具有以下优势:
    (1)理念先进,工作原理明确
    万博体育app官方下载结构具有“头重脚轻”的特点,地震力主要集中在上部结构质量中心。
    拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址在小震作用下,保持固定万博app下载地址的正常使用功能,当经历强震作用时,通过剪坏抗剪销的方法将固定万博app下载地址变为活

    动万博app下载地址,且由拉索限制过大墩梁相对位移。拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址保留了普通摩擦摆万博app下载地址承载力大、水平位移量大的优点,并将其

    优越的减隔震性能与拉索的限位功能巧妙地结合在一个万博app下载地址内,安装简便。通过合理的设计,使万博app下载地址不仅能够满足静力作用下的使

    用性能,而且在强震作用下能够有效地减小固定墩的受力,限制墩梁间的相对位移。
    (2)技术成熟,性能稳定
    拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址将普通摩擦摆万博app下载地址的竖向承载力大、水平位移量大以及在地震中有效地隔震、耗能的优越特性与拉索的限位

    能力巧妙地整合在万博app下载地址中。摩擦摆万博app下载地址属于摩擦滑移体系,对输入地震波的频率不敏感,隔震范围较广泛,同时拉索能够有效地限

    制墩(台)与主梁之间的水平相对位移,限位能力的大小与拉索的刚度有关,可以根据计算确定,由于摩擦摆万博app下载地址和拉索的技术已

    经非常成熟、且性能稳定,因此由此二者组合而成的拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址性能是稳定的。
    (3)全方位减震限位,应用前景广阔
    适当设计拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址可以做到在水平面的减震效果没有方向性限制,同时,拉索的限位功能可以有效地防止落梁事故的发

    生。因此,拉索摩擦摆减隔震万博app下载地址可以适用于公路万博体育app官方下载、铁路万博体育app官方下载、城市高架万博体育app官方下载中的直线、弯曲、斜桥等桥型,尤其适用于高频、

    强震区的各种万博体育app官方下载工程,而且,对于脉冲型近场地震,由于脉冲时间短,延性耗能装置都没有表现耗能的机会,拉索限位摩擦摆减隔

    震万博app下载地址更能显示其独特的减震优势。
    8.成功应用的工程实例


    jiubao

    杭州九堡大桥

    泉州机场连接线工程

    南昌朝阳桥

    太原市快速路网南、北中环高架桥工程

    上海市青浦区盈港路油墩港大桥