摘要隔震技术在桥梁、建筑上的应用， 震技术在桥梁上的应用已经比较广泛 要进行系统全面的研究。可以显著提高结构的抗震性能。国外减隔 国内隔震技术在桥梁上应用还不多，有必本文首先对隔震支座力学性质、隔震桥梁基本动力特性等做了简单阐述。然 后应用随机振动理论，通过等效线性化的方法，建立了直线和曲线隔震桥梁的非 线性随机反应分析模型。并且应用转换随机变量的方法，使计算的过程大大简化。 在通过应用该模型编制的计算程序进行了大量的计算的基础上，参考其它文献上 的已有结论，给出了适用于简单直线隔震桥梁的隔震支座屈服比与地震峰值加速 度的关系曲线；并对曲线桥梁在随机干扰下的响应特点做了规律性的总结。 在理论研究的基础上，进行了规则隔震桥梁的振动台试验，通过输入不同频 谱特性、不同峰值加速度的地震波，考察隔震桥梁在不同场地情况的反应特点： 并通过在墩梁之间安装油阻尼器，考察增大阻尼对粱顶位移、加速度的影响。【关键字】：桥梁隔震铅芯橡胶支座震动台试验随机振动! i 塞三兰銮篓三茎霎耋耋堡鎏兰 A B S T R A C TT h es e i s m i cp e r f o r m a n c ec a nb ei m p r o v e ds i g n i f i c a n t l yd u et ou s eo f s e i s m i ci s o l m i o ni nb u i l d i n ga n do t h e rs t r u c t u r e s S e i s m i ci s o l a f i o np r i n c i p l ea n dt e c h n o l o g yh a v e b e e nw i d e l yu s e di na b r o a d B u ti no u rc o u n t r y , f e Wb r i d g e sw e r ed e s i g n e db yu s i n gs e i s m i ci s o l a t i o nt e c h n o l o 科i nb r o a ds e i s m i ca r e a S o ，i t sau r g c u tn e e dt oc a r r yo u tt h e r e s e a r c ho ns e i s m i ci s o l a t o nT e c h n o l o g y I nt h i sd i s s e r t a t i n n ，as e r i e so f w o r k sh a sb e e n d o n ea n dt h em a i nc o n t e n t so f t h e ma l ed e s c r i b e da sf o l l o w s ：I nt h eb e g i n n i n go f t h i sa r t i c l e t h em e c h a n i c sc h a r a c t e ro f l c a d - r u b b e rb e a r i n ga n dt h ed y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c so fi s o l a t e db r i d g ea r e d i s c u s s e d A n dt h e n , s t r a i g h ta n dC U l W e b r i d g e sf o rs e i s m i cr e s p o a s e so fr a n d o mv i b r a t i o nm o d e lw a se s t a b l i s h e db yu s i n ge q u i v a l e n tl i n e a r i z a t i o no f r a n d o mv i b r a t i o nt h e o r y F u r t h e r m o r e t h ec a l 叫a t i o nW a Sg r e a t l ys l m p l i f t e d mt e r m so ft r a n s f o r m a t i n no fr a n d o mp a r a m e t e r ，B a s c do nag r e a d d e a lo fc a l e u l a t l o nf o r t h er a n d o mr e s p o n s eo fs t r a i g h ta n de u l w eb r i d g e s ，a n di n r e f e r e n c eo fe x i s t i n gr e s e a r c hp r o d u c t s t h et e l a t i o n s h i pb e t w e e nP G Aa n da Y Rw a sp r o p o s e da n dt h ec h a r a c t e ro f t h er a n d o mr e s p o n s eo f c u r v e db r i d g e sw a sd i s c u s s e d O nt h eb a s i so ft h e 也e o r ya n a l y s i s t h es h a k i n gt a b l et e s to fr e a ti s o l a t c db r i d g e ， w h e t h e re q u i p p e do i ld a m p e rb e t w e c nd e c ka n d 稍o r s , w a sc a r r i e do u ti no f d e rt o c h e c kt h ed y n a m i cr e s P O n s eo f t h es t r u c t u r e sc o r r e s p o r i d i n gt od i f f e r e n ts i 把c o n d i t i o n 。【k e yw o r d s 】：b r i d g e , s e i s m i ci s o l a t i o n ，l e a dr u b b e rb e 尊r i n 蠡s h 理k l n gt a b l et e s t ，r a n d o ms h a k i n g独创性声明本人声明所星交的醍文是我个人在导鄢指导下进行的研究工作及取得的研究成巢。尽我所知，除r 文中特别加以拓注和披谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包食为获褥托京工邋大学或其它教育枫构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所被的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名日期：关手论文使用授权的说明o 书；本人完全了解北京工业大学宥关保留、使用学位论文的规定，即；学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阕；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。( 保密韵论文在锯密后应遵守此规定) 躲i 缝整翱躲塑隔墼郅；第l 章绪论1 1 课题背景桥梁是变通运输系统的枢纽工程，是生命线工程的重要组成部分，在现代化社会生活和经济运行中起着越来越重要的作用。地震中桥梁的破坏将导致交通中断这不但会影响人们的正常生活和经济运行，造成严重的经济损失，而且将严重地影响震后的救灾工作，使人员不能安全顺利疏散，并阻碍向灾区紧急输送救援人员和救灾物资，从而加剧地震灾害。同时，遭受破坏的大型桥梁修复起来困难，严重影响交通运输的尽早恢复。因此在桥梁抗震研究领域，寻求更有效的抗震手段来抵抗地震对结构的破坏是桥梁抗震研究的主要课题，这对于保证桥梁在地震中的安全和正常使用，对于城市和地区的抗震减灾工作和地震灾区的震后恢复重建工作都具有重要意义。目前桥梁抗震设计方法正从传统的强度理论向延性抗震理论过渡。对于中小跨径的粱式桥，利用桥墩的延性性能是当前世界各主要多地震国家桥梁抗震设计中常采用的方法。桥墩延性减震是将桥墩某些部位设计得具有足够的延性，以便在强震作用下使这些部位形成稳定的塑性铰产生弹塑性变形来延长结构周期，耗散地震能量l l J 。我国目前的桥梁抗震设计仍属于一阶段设计方法，与美国、日本、新西兰抗震规范和新的欧洲抗震规范E U 82 对桥粱在极限状态、延性设计、时程分析方面的设计思想和设计方法等方面有一定差距。自6 0 年代以来，减、隔震方法引起了世界各国的广泛关注并且_ 丌始大量应用到实际建筑和桥梁结构中。桥梁结构使用减、隔震支座或其它装置实际上是一种不同于传统的减震设计方法的减震消能设计方法。这种新方法有很多突出的优点，目前己进入实用阶段，并为欧洲和美国最新规范所采用。对于桥梁结构研究得较多的减、隔震支座主要有“：叠层橡胶支座、聚四氟乙烯支座、铅芯橡胶支座和新型减震支座等。考虑减、隔震支座的梁式桥延性地震响应要求在强震作用下，为了达到减震的目的，减、隔震支座必然要进入塑性阶段以变形来耗能。我国当前规范采用的桥梁支座隔震设计方法是计算支座的有效周期和有效阻尼比，然后利用弹性反应谱进行设计。”，支座的非线性特性投有体现出来，因此需要对其合理性及可行性进行讨论，这是本文研究的内容。非线性时程分析要求能较好的反映结构构件和支座的非线性特性，研究表明支座在强震作用下的工作性状对桥墩延性地震响应有直接影响“1 ，对不同的桥梁形式、支座类型应采用不同的单元模拟，但目前相关理论还不成熟。因此，研究减、隔震器的设置对桥梁结构的线性、非线性弹塑性动力反应的影响机理，是现代桥梁抗震体系发展所需要解决的问题之一”。由于支座的滞回规律是非常复杂的问题需要进行大罱的试验研究。北京上业大学I 学硕十学位论文以往桥梁的减、隔震研究多侧重于支座及其它连接部位的减震性能，而没有考虑支座的动力特性和非线性性能对桥蟓延性地震响应的影响。在强震作用时，支座对桥墩的延性地震响应有很大的影响，如最大墩底弯矩、最大墩项位移，转角延性比等。在相同的结构条件下，支座水平约束刚度的不同可以导致墩顶位移和内力的响应幅值的几倍甚至十几倍的差异。由于支座的水平约束刚度和纵向约束刚度的取值对桥梁延性抗震的安全性有突出的影响，应引起足够的重视。目前人们对于如何结合考虑减、隔震后梁式桥的延性地震响应规律对支座进行合理设计和支座参数优化等研究上有必要加强。鉴于结构采用减隔震设计的优点已经在最近几次大地震中体现出来9 1 ，而我国虽然在一些桥梁中采用了减、隔震支座，但其在大地震中的实际减震效果还没有得到检验，应通过实验研究和理论分析对此进行探讨。因此，本文将主要通过隔震桥梁震动台试验、以及随机理论分析对隔震桥梁的动力特性做一系统的研究，对支座参数对桥梁动力特性的影响做出规律的总结。1 2 国内外对桥梁抗震的研究现状1 2 1 桥梁结构非线形地震反应分析的理论研究桥梁的非线性地震反应分析近二十年来取得了很大的进展o ”，桥梁的非线性分析可分为材料非线形和几何非线形。一般情况下，结构的几何非线形分析可通过考虑p 一效应( 即由于重力作用和水平位移相互影响而产生的结构附加反应) 来进行。通过考虑结构的大变行效应推倒出结构刚度矩阵 k ( 几何刚度和线性刚度之和) ，用逐步积分方法可以计算出结构的非线性地震反应。对于大跨度立交桥来说，一般只须考虑桥梁横桥向的几何非线性，尤其是对于延性设计的桥梁。由于地震反应中桥墩底部形成塑性角，横向位移较大，p 一比较明显。在结构非线性地震反应分析的计算理论研究方面，倍受关注的是结构的弹塑性分析。相对于几何非线性而言，结构的弹塑性性能对结构的抗震性能影响较大，