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桥梁是交通生命线的枢纽工程,也是城市防灾减灾研究中的重要环节。地震中桥梁结构的破坏将会导致交通中断,造成严重的经济损失,并且还会影响震后救灾工作的开展。因此,采取合理、有效的桥梁抗震措施,保证桥梁在地震中的安全和正常使用,对城市防灾减灾工作和地震灾区的震后恢复重建工作都具有重大意义。传统抗震设计理念往往以“小震不坏,中震可修,大震不倒”为基本设防目标,主要是依靠结构自身的强度来抵御地震作用,以构件自身的塑性变形来耗散地震能量,在大震作用下,很难保证桥梁结构不发生破坏,而且难以保证桥梁结构震后的功能完整性。因此,这就引发了人们对新的桥梁抗震设计方法的思考和广泛关注。 桥梁隔震技术就诞生在这种工程背景下,桥梁隔震技术通过设置隔震装置来隔离地震作用,减小传递到桥梁上部结构的地震能量,从而降低桥梁的地震反应。隔震技术的关键在于设置有效的隔震装置。隔震装置的刚度较小,能够延长桥梁的自振周期,改善其动力性能;同时隔震装置具有一定的耗能功能,减小结构的地震反应,以保护结构的安全。隔震技术已在国内外一些桥梁工程中得到应用,当前应用于桥梁的隔震支座主要为橡胶类隔震支座(铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座)。滑动摩擦隔震是另一种性能优良的基础隔震体系,除摩擦摆(FPS)外,多球面滑动摩擦隔震支座性能等方面研究相对较少,在工程上的应用还不广泛。 本文开展了滑动摩擦隔震桥梁振动台试验研究,主要研究工作如下: 1.介绍滑动摩擦隔震系统的构成和隔震机理,以及三种滑动摩擦隔震支座的基本构成和工作原理,并对支座受力进行了分析,给出了水平力-位移关系计算模型; 2.设计三组滑动摩擦隔震支座(单球面滑动摩擦支座、双凹面滑动摩擦支座、多球面滑动摩擦支座),对三种滑动摩擦支座进行了力学性能试验,通过分析该试验的力-位移关系曲线,验证了理论分析中力-位移关系滞回曲线的正确性; 3.设计了一座缩尺桥梁模型,结合三种滑动摩擦隔震支座,开展滑动摩擦隔震桥梁结构模型振动台试验研究。试验结果表明,三种滑动摩擦支座均能有效减小地震作用对上部结构的影响,起到保护桥墩的作用。比较三种滑动摩擦隔震桥梁的地震反应(加速度、位移、应变反应)发现,它们的隔震效果有一定的差异性。 4.介绍一种规则型隔震桥梁的简化分析方法,并推导了滑动摩擦隔震支座的等效线性刚度的计算公式,以方便运用简化分析方法进行滑动摩擦隔震桥梁的反应谱分析和基于直接位移法的桥梁抗震设计。