FPS在桥梁结构间隔震中的研究现状-副本.doc

FPS在桥梁结构减隔震中的研究现状 朱松岭 土木工程学院 摘要:从结构隔震技术的角度出发，首先简要介绍了摩擦摆隔震支座的特性；随后概述了近几年来摩擦摆隔震支座在桥梁工程减隔震中的研究进展；最后讨论了目前摩擦摆隔震装置在我国桥梁隔震技术领域的问题和研究方向。 Abstract : From a structural point of view isolation technology , first introduces the friction pendulum isolators feature ; then provides an overview of recent years friction pendulum isolators Research and Application in seismic isolation of bridge engineering ; finally discussed currently FPS device issues and research directions in the field of seismic isolation technology bridges . 关键词：摩擦摆 ；隔震耗能 ；桥梁减隔震 Keywords: Friction pendulum bearings ; Isolation and energy dissipation ; Bridge seismic isolation 1 引言 近十几年来，随着抗震经验的积累和抗震研究的深入，工程抗震正逐步地从传统的依靠结构、构件自身的强度、延性、耗能能力来“硬抗”的抗震设计发展为依托现代结构振动控制技术，具有四两拨千斤功效的“巧抗”。目前已经研究和应用比较成熟的以LRB、HRB、FPS等为代表的耗能减隔震装置在建筑和桥梁等结构隔震中得到了广泛应用[1,2]。 隔震是作为一种新兴的抗震方式，它旨在依靠耗减和隔离地震输入而非抵抗地震作用来减轻或避免受结构遭受地震破坏，从而达到保护结构的目的。相对于传统抗震设计的“硬抗”方法，隔震设计方法的“巧”在于：在保证结构正常使用荷载下的刚度和屈服力的前提下，引入了柔性装置，使得重要结构构件与可能引起结构破坏的地面运动隔离开来，在很大程度上解除两者间的耦联关系，延长了结构的振动周期，使结构的反应加速度相比地面运动的加速度明显减小，从而达到减少地震输入；同时增加阻尼消耗了输入地震动的能量，限制结构水平位移，同时进一步减少传递到隔震结构上的地震作用。结构的地震动反应谱如图1所示： 摩擦摆系统( Friction Pendulum System)是一种有效的干摩擦滑移隔震体系。1985年Zayas[3]等人首先提出摩擦摆隔震支座的概念，同年，摩擦摆支座（FPB）在美国EPS公司研制成功。FPS以其构造简单、造价低、承载能力大，抗平扭能力强、良好的稳定性和自复位能力，同时施工简单，耐久性好等优点作为减隔震装置的杰出代表，而受到了国外学者广泛深入研究，近年来已被成功应用于建筑、桥梁、化工、电力等重大工程项目的抗震减灾中。目前，FPS已在国内外建筑加固及桥梁隔震方面得到了广泛的应用[4,5]，尤其在美国和日本, 采用FPS隔震系统的建筑和桥梁已达数百座。 2 FPS的特性及原理 FPS从本质上讲就是依靠重力复位的摩擦摆滑动机构，它巧妙地将滑动支座与钟摆原理相结合，依靠低摩擦材料（聚四氟乙烯）与高强抗压、耐腐蚀的钢板（不锈钢板）组成的摩擦副摩擦耗能的一种新型减隔震装置。该支座的基本构造如图2所示。 该装置不仅具有平面滑移 隔震装置的对地震激励频率范围的低敏感性和高稳定性，特有的圆弧滑动面还使其具有自复位功能，无需附设阻尼向心机构，从而可以有效地限制隔震支座的位移，使其震后恢复原位，故而在实际应用中更为简便，且增加了隔震装置的可靠度。 FPS隔震消能的主要原理是将结构物本身与地面隔离，利用滑动面的设计周期来延长结构物的振动周期，避开地震的卓越周期，以大幅度减小结构物因受地震作用而引起的振动放大效应。此外，还可利用 FPS滑动面与滑块之间的摩擦作用作为阻尼，达到大量消耗地震能量，减少地震力输入的目的。 为了防止摩擦摆支座在正常使用中出现有害振动，需要设置剪力键。从而 保证支座在正常运营中实现限位功能，在地震作用下，剪力键剪断，支座滑动实现减隔震功能。 3 FPS在桥梁隔震中的研究 近几十年来，FPS在国内外桥梁结构隔震设计中已得到广泛应用，国内外的学者也对此装置进行了大量而深入的研究，并且取得大量的学术成果。本文从FPS隔震支座自身设计参数、地震输入等方面对最近几年来的研究成果进行的论述。 3.1 FPS自身参数对隔震性能影响的研究 王建强[6,7]等人采用有限元分析软件对