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本文根据隔震技术在大跨空间结构中的研究现状,针对现有摩擦摆支座不具备抗拔性能的不足,提出了一种新型构造的竖向抗拔摩擦摆支座,对其进行了构造设计,建立了相应的理论模型,并对相关力学性能进行了数值模拟分析和试验研究。本文的具体研究工作和成果如下:
(1)提出了一种新型构造的竖向抗拔摩擦摆支座。新型支座在构造上增加了抗拔挡板和挡块设计,使其竖向具有良好的抗拔能力,解决了现有摩擦摆支座在空间结构应用中的不足。支座滑槽采用新型减摩材料,承载强度高,摩擦系数小,稳定性强。
(2)建立了竖向抗拔摩擦摆支座的理论模型,并对其进行参数设计。依据概念设计建立了支座的理论模型,给出了关键参数的计算方法,对影响参数的主要因素进行了系统分析,提出了支座设计的基本方法和步骤,给出了常用荷载范围下的支座参数表。
(3)对竖向抗拔摩擦摆支座的力学性能进行有限元分析。利用ABAQUS有限元软件分析了竖向抗拔摩擦摆支座的力学性能,并分析相关参数对支座力学性能的影响。分析结果表明支座具有良好的竖向抗拔能力、水平抗剪能力和耗能能力。
(4)对竖向抗拔摩擦摆支座的力学性能进行了试验研究。对FPB-3000型竖向抗拔摩擦摆支座进行力学性能试验,试验内容包括测定竖向抗拔摩擦摆支座在简谐激励下的滞回性能,考察竖向压力和滑移速度对支座滞回性能的影响。测定滑动面间的摩擦系数以及竖向压力和滑移速度对摩擦系数的影响。试验结果表明支座具有良好的耗能能力。
(5)将试验结果与理论模型和数值模拟结果进行对比分析。将试验得到的支座滞回曲线与理论力学模型和数值模拟结果对比。试验结果与理论值拟合较好,验证了理论模型的正确性和数值模拟的准确性。同时分析了产生误差的主要因素。