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提出了一种大行程筒式铅剪切阻尼器,对其进行了理论分析、数值模拟及试验研究,并对其在某四跨连续梁桥中的应用进行了研究。本文的主要工作和成果如下。 (1)大行程筒式铅剪切阻尼器的设计及理论研究 设计了大行程筒式铅剪切阻尼器,阐述了其耗能原理,即主要通过铅槽内外铅块剪切变形耗能;从构造和金属塑性成形理论分析,提出阻尼器可能存在的两种极限受力状态,即剪切—摩擦状态和剪切状态,并推导了这两种状态下的阻尼力计算公式。 (2)大行程筒式铅剪切阻尼器性能的数值模拟 采用ABAQUS对大行程筒式铅剪切阻尼器的滞回性能进行了有限元模拟。结果表明:阻尼器的阻尼力与铅槽长度、轴径成正比,铅槽长度和轴径可作为阻尼器设计中提高阻尼力的稳定参数;铅槽厚度对阻尼器中挤压作用影响大,摩擦段长度对阻尼力中的摩擦力影响大,在阻尼器的设计中,铅槽厚度与铅槽长度比值应小于0.25,摩擦段长度取阻尼器行程。 (3)大行程筒式铅剪切阻尼器性能的试验研究 设计、制作了四个大行程筒式铅剪切阻尼器,进行了力学性能试验。试验结果表明:剪切—摩擦状态下,挤压作用显著,阻尼器中的摩擦力大,铅容易因挤压作用被挤出。剪切状态下,阻尼器中挤压作用很小,阻尼力主要由铅槽内外铝块的剪切力提供。剪切状态下,阻尼器的阻尼力稳定,滞回曲线饱满,铅不易被挤出。阻尼器设计时应当调整参数使得其尽量接近剪切状态。 (4)大行程筒式铅剪切阻尼器的工程应用研究 对大行程筒式铅剪切阻尼器在某四跨连续梁桥中的应用进行了研究。采用MIDAS建立全桥空间有限元模型,对比分析了添加阻尼器前后四跨连续梁桥自振特性的变化及减震效果。结果表明:利用大行程筒式铅剪切阻尼器对连续梁桥进行纵向减震时,加入阻尼器对连续梁桥的纵向振型及其周期影响较大,对横向振型几乎没有影响;阻尼器能够有效地将上部结构惯性力均衡到各桥墩上,减小固定墩承受的上部结构惯性力,也能有效地减小主梁位移;阻尼器在连续梁桥地震作用过程中,耗能效果明显。