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多级设防SMA减震装置力学性能试验研究

纪泓言 曹飒飒 邵晨曦 袁万城

纪泓言, 曹飒飒, 邵晨曦, 袁万城. 多级设防SMA减震装置力学性能试验研究[J]. 工程力学, 2022, 39(S): 50-57. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.05.S008
引用本文: 纪泓言, 曹飒飒, 邵晨曦, 袁万城. 多级设防SMA减震装置力学性能试验研究[J]. 工程力学, 2022, 39(S): 50-57. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.05.S008
JI Hong-yan, CAO Sa-sa, SHAO Chen-xi, YUAN Wan-cheng. EXPERIMENTAL STUDY ON MECHANICAL PERFORMANCE OF MULTI-LEVEL SMA LEAD RUBBER BEARING[J]. Engineering Mechanics, 2022, 39(S): 50-57. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.05.S008
Citation: JI Hong-yan, CAO Sa-sa, SHAO Chen-xi, YUAN Wan-cheng. EXPERIMENTAL STUDY ON MECHANICAL PERFORMANCE OF MULTI-LEVEL SMA LEAD RUBBER BEARING[J]. Engineering Mechanics, 2022, 39(S): 50-57. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.05.S008

多级设防SMA减震装置力学性能试验研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.05.S008
基金项目: 国家自然科学基金项目 (52178124,51608136, 51278134);广东省自然科学基金项目(2020A1515010231) ;广东省科技计划项目 (2020A1414010271);中国地震局工程力学研究所基本科研业务费专项项目(2019D19)
详细信息
    作者简介:

    纪泓言(1996−),男,广西人,硕士生,主要从事桥梁抗震研究(E-mail: 136456521@qq.com)

    邵晨曦(1998−),男,河南人,硕士生,主要从事桥梁抗震研究(E-mail: 729858523@qq.com)

    $\fbox{袁万城}$(1962−2022),男,江西人,教授,博士,主要从事桥梁振动与抗震研究(E-mail: yuan@tongji.edu.cn)

    通讯作者:

    曹飒飒(1982−),男,河南人,讲师,博士,主要从事桥梁抗震研究(E-mail: cao@gzhu.edu.cn)

  • 中图分类号: U442.5+5

EXPERIMENTAL STUDY ON MECHANICAL PERFORMANCE OF MULTI-LEVEL SMA LEAD RUBBER BEARING

  • 摘要: 地震考验表明,减隔震桥梁具有良好的隔震性能,可大幅减小桥梁下部结构的内力。但是,在速度脉冲型地震动作用下,减隔震支座往往会产生过大变形,造成支座残余变形、梁体碰撞和落梁等震害。为满足桥梁在不同地震水准作用下的不同性能需求,拟提出一种多级设防SMA减隔震装置(Multi-level SMA lead rubber bearing,简称MSLRB)。数值模拟与拟静力试验表明:MSLRB不仅具有变形自恢复,还具有中小震隔震效率高和强震限位能力强等优点。
  • 图  1  MSLRB设计原理

    Figure  1.  Design concept of MSLRB

    图  2  MSLRB工作机制

    Figure  2.  The mechanism of action of MSLRB

    图  3  SMA索试件

    Figure  3.  SMA cables

    图  4  MSLRB基础配件 /mm

    Figure  4.  MSLRB fittings

    图  5  MSLRB试件

    Figure  5.  A specimen of MSLRB

    图  6  MSLRB试件试验

    Figure  6.  Quasi-static test of the MSLRB speciment

    图  7  SMA-1断裂细节

    Figure  7.  Details of the SMA-1 fracture

    图  8  MSLRB试件第一批索发生断裂

    Figure  8.  The SMA-1 cable of MSLRB parted

    图  9  MSLRB-1与LRB滞回曲线对比图

    Figure  9.  Comparison of MSLRB-1 and LRB hysteresis curve

    图  10  MSLRB-2与LRB滞回曲线对比图

    Figure  10.  Comparison of MSLRB-2 and LRB hysteresis curve

    图  11  三种支座骨架曲线对比

    Figure  11.  Skeleton curves of different bearing specimens

    图  12  三种支座等效阻尼比对比

    Figure  12.  Effective damping of different bearing specimens

    图  13  三种支座自恢复性能对比

    Figure  13.  Residual drift of different bearing specimens

    图  14  MSLRB改进方案 /mm

    Figure  14.  An improvement of MSLRB

    图  15  改良MSLRB与LRB滞回曲线对比图

    Figure  15.  Comparison of MSLRB (optimized) and LRB hysteresis curve

    图  16  两种支座等效阻尼比对比

    Figure  16.  Effective damping of bearing specimens

    图  17  两种支座自恢复性能对比

    Figure  17.  Residual drift of different bearing specimens

    图  18  改良MSLRB试验和模拟滞回曲线对比

    Figure  18.  Comparison of MSLRB (optimized) and LRB hysteresis curve

    图  19  MSLRB-1试验和模拟滞回曲线对比

    Figure  19.  Comparison of hysteresis loops adopted from simulation and experimental results,MSLRB-1

    表  1  铅芯橡胶支座设计参数

    Table  1.   Parameters of LRB

    项目参数项目参数
    支座直径/mm420第一形状系数15
    支座高度/mm169第二形状系数4.3
    铅芯直径/mm49屈服力/kN61
    橡胶层/mm6.66$ \times $14=93.25屈服后水平刚度/(kN/mm)1
    加劲钢板层/mm2.75$ \times $13=33.75剪切模量/MPa1
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    表  2  各批SMA索布置参数

    Table  2.   Parameters of each type of SMA cables

    组件自由行程/mm布置方式计算长度/mm
    第一批SMA0环形布置2413
    第二批SMA60直线布置602
    第三批SMA100环形布置254
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    表  3  SMA材料性能参数

    Table  3.   Parameters of SMA

    特征参数取值/MPa特征参数取值
    ${\sigma }_{\rm s}^{M}$ 361.3 ${\varepsilon }_{\rm s}^{M}$ 0.016
    ${\sigma }_{\rm f}^{M}$ 572.1 ${\varepsilon }_{\rm f}^{M}$ 0.070
    ${\sigma }_{\rm s}^{A}$ 360.4 $ {\varepsilon }_{s}^{A} $ 0.061
    ${\sigma }_{\rm f}^{A}$ 149.6 ${\varepsilon }_{\rm f}^{A}$ 0.007
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-05-29
  • 修回日期:  2022-02-07
  • 网络出版日期:  2022-02-26
  • 刊出日期:  2022-06-06

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