三維隔震橋樑近斷層強震反應機理及抗震設計方法

《三維隔震橋樑近斷層強震反應機理及抗震設計方法》是依託北京工業大學，由賈俊峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：三維隔震橋樑近斷層強震反應機理及抗震設計方法
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：賈俊峰
• 依託單位：北京工業大學

項目摘要

針對近斷層地震中顯著的豎向地震動特徵及水平減隔震技術不能有效隔離豎向地震動等問題，如何減輕橋樑結構在近斷層強三維地震作用下的工程震害已成為亟待解決的課題。本項目以橋樑結構三維隔震技術理論和套用為研究目標，通過理論分析、數值仿真和動力試驗等方法開展三維隔震橋樑近斷層地震反應及抗震設計方法研究。首先，理論分析橋樑結構三維隔震原理及其適用條件；其次，建立已提出的三維隔震裝置力學模型，採用已提出的三維隔震裝置作為支座建立三維隔震橋樑有限元模型，通過數值仿真研究三維隔震橋樑在近斷層三維地震作用下的動力反應及其主要影響因素；然後，設計製作一座三維隔震橋樑縮尺模型結構，通過地震模擬振動台試驗驗證三維隔震橋樑的水平和豎向隔震效果；最後，提出三維隔震橋樑結構體系的抗震設計方法並給出設計實例。本項目的開展對於提高橋樑結構多維地震安全性、拓展三維隔震技術套用範圍、完善減隔震技術理論具有重要的科學價值和現實意義。

結題摘要

上世紀末至今，隨著地震動監測台網的規模化、網路化建設，強烈地震發生時越來越多地捕捉到了地面及工程結構上的振動記錄，對工程地震學和結構抗震的發展具有重要意義。從多次強烈地震中已觀測到比較顯著的豎向地震動，而目前國內外廣泛發展、研究和工程套用的建築及橋樑基礎隔震技術，都是水平隔震技術，基本不具有豎向隔震的作用，有時甚至會對豎向抗震不利。如何減輕橋樑結構在近斷層強三維地震作用下的結構震動已成為亟待解決的重要課題。本項目以橋樑結構三維隔震技術套用基礎理論和方法為研究目標，通過理論分析、數值模擬和模型試驗等方法開展三維隔震橋樑近斷層地震反應分析和抗震設計方法研究。重點開展了以下工作：①分析了橋樑結構三維隔震基本原理及其適用條件；②建立以提出三維隔震支座的力學模型和三維隔震橋樑數值仿真分析模型，數值分析三維隔震橋樑的水平和豎向隔震效果；③通過振動台試驗驗證三維隔震橋樑的水平和豎向隔震效果；④給出三維隔震橋樑的簡化抗震設計方法實例。通過本項目研究，已完成預期目標，獲得主要研究結果如下：根據水平隔震和豎向隔震的基本原理，確定了三維隔震橋樑結構體系的適用條件；建立了已提出的三維隔震裝置的力學性能及計算方法，並通過擬靜力試驗驗證了所提出三維隔震支座的力學性能；研究了低屈服點軟鋼菱形鋼板阻尼器的力學性能，結果表明，設定水平放置菱形軟鋼阻尼器的三維隔震支座的豎向耗能能力明顯增強，同時對豎向隔震性能改變並不大；通過地震模擬振動台試驗驗證了所提出三維隔震支座在連續橋樑中套用的水平和豎向隔震效果，振動台試驗研究結果表明三維隔震橋樑的水平加速度及墩底彎矩隔震效果達到50%-80%左右，跨中豎向振動加速度和跨中彎矩隔震效果達到30%左右；建立了三維隔震橋樑簡化設計方法。在本項目的支持下，發表相關學術論文10篇，其中SCI檢索論文3篇，EI檢索論文8篇；申請國家發明專利2項；協助培養博士生1人，培養碩士生1人；參加國內外學術交流4次；獲得北京市公路科學科學技術獎三等獎1項。