大跨度桥梁非线性限位器的研究与应用

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  (1)通过对桥梁震害的研究与分析,并结合限位器设计理念,提出一种双向运动的非线性弹簧限位器。详细地描述了其基本构造和工作原理,并推导了其力学理论公式,确定了该限位器所承受荷载与产生位移的关系。
  (2)制作具有不同尺寸的限位器试件,对其进行了拟静力荷载试验,并分析了试验结果和理论数值之间的差异,提出了具有初位移的理论计算公式。在初位移较小时,两种理论计算式均可作为工程运用时的理论依据。该装置在实际加工中应保证加工精度,减少初位移,充分发挥该装置的性能。
  (3)采用Matlab程序对考虑非线性弹簧限位器的单自由度主结构模型进行数值分析,并通过自由振动、施加外荷载(简谐波、随机波)的方法,与线性弹簧限位器进行了对比分析;结果表明,加装限位器能够有效地控制结构位移,非线性限位器与线性限位器的限位能力相当,且能显著减小对结构的反冲作用,避免主结构因巨大反冲力而造成局部损伤与破坏。
  (4)通过采用Ansys的二次开发程序,成功地模拟了本文所提出限位器的三次非线性模型,并与conta178单元组合,成功地模拟了桥梁与限位器模型之间的软碰撞,最后与阻尼单元组合,成功地模拟了带阻尼时的非线性限位器。
  (5)研究非线性限位器在桥梁结构中的应用。利用有限元软件Ansys建立某公路双塔不对称混合梁斜拉桥的有限元分析模型,并对其进行动力时程分析。在地震作用下,探讨了限位器刚度、阻尼系数以及初始间隙对桥梁动力响应的影响;研究结果表明,合理的选择限位器刚度和阻尼能够更有效的控制结构位移。最后提出了与电涡流阻尼器进行组合的概念,并给出了组合装置的出力与位移之间的关系曲线。
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