桥梁E型钢阻尼器基于ABAQUS的设计技术研究-正式版本-黄友剑.docxVIP

桥梁E型钢阻尼器基于ABAQUS的设计技术研究

黄友剑、李鹏

中国南车株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲，412007

摘要:对E型钢阻尼器的结构特征进行了介绍，提出了计算E型钢阻尼器最大横向位移量的

有效计算公式。并利用ABAQUS软件对某款桥梁用E型钢阻尼器进行结构分析对比，分析与实

验能得到几乎相同的耗能滞回特性曲线。这一分析与实验相结合的设计方法为类似E型钢阻尼

器的设计优化工作提供了一种新的思路。

关键词:E型钢阻尼器，阻尼，耗能滞回特性曲线

ResearchonstructureOptimizationofEshapesteeldamperby

FEATechnology

GuoHongFeng,HuangYoujian,LiPeng

ZhuzhouTimesNewMaterialTechnologyCo.,Ltd,HuNanZhuzhou,412007

Abstract:throughintroductionofEshapesteeldamperandthecalculationmethodofthemax-stressand

dissipatingenergyinhysteresisofplastic.ByABAQUSsoftware,structuralanalysisandcomparisonofEshape

steeldamperisdone,andthehysteresiscurvesfromtestandFEAarealmostthesame.Themethodalsoprovidesa

newconceptforthedesignoptimizationofsimilarE-shapesteeldamper.

Keyword:Eshapesteeldamper,structureOptimization,FEAtechnology

近年来，不同层级的地震频发，造成了重

大的生命及财产损失，2008年四川汶川8.0

级地震造成10万人死亡，造成直接经济损失

8451亿元。地震专家委员会指出，有1/3的

损失并非由地震直接造成，地震中大量建筑

物、铁路公路桥梁的破坏才是造成巨大损失的

最直接原因，而桥梁作为地震中的运输生命

图1E型钢阻尼器结构示意图

线，其抗震设计备受重视。因此大型桥梁的减

1E型钢阻尼器结构及承载特性震设计中，耗能元件大量安装在桥梁上，用于

吸收地震发生时吸收地震能量，目前桥梁设计

采用钢阻尼器已成为桥梁设计和施工的重要

1.1E型钢阻尼器结构特性

（1）,而本文着重对E型钢阻尼器的

的组成部分

弹塑性钢阻尼支座是将通用球型钢支座

或盆式橡胶支座与弹塑性钢阻尼器相结合形

设计技术进行探讨。

成一种兼具支座功能和减震耗能功能的组合

装置，它以球型钢支座为基本体，在其基础之

上增加了四个E型钢阻尼器和两个速度锁定

器设计而成。在没有地震作用的情况下球形钢

支座起正常的支座功能，而在有地震作用的情

况之下，通过四个E型钢阻尼器和两个速度锁

到最大应变时，其最大的相对位移可根据公式

定器的变形来吸收能量，从而达到减小地震冲4求出。另外，根据公式4可知，阻尼器要实

击对桥梁破坏的目的。

现最大的耗能效果，可通过优化E型钢的结构

尺寸及选择具有更大应变效果的金属材料来

达到设计要求。

hlh

ε?α?

d21

=?+?

yy

b?3l?

（3）

?αhε?

hl

d

=2?1+?

εy

maxmax

b2lε

??

max

（4）

图2E型钢阻尼器结构示意图

其中：h:为E型钢的力臂；b为E型钢的

横截面宽度；s为E型钢的板厚；

该款钢阻尼器因形状呈E形，因而称为E

型阻尼器（见图2），此金属阻尼器主要由

????

33

=??+??

2bb

?b??b?

12?b??b?

，ε为屈服应变，而

具有低屈服点的金属材料（如软刚、低屈服点

ε的大小则由选用的钢材决定。

max

钢和铅等）制成，它是一种利用金属材料屈服

时产生的塑性滞回变形来耗散能量的减震装2一款E型钢阻尼器的结构设计与优

置（2），因而在地震时，利用其良好的耗能化

能力和变形跟踪能力，可有效地达到吸收地震

本文探讨的是一款用于内蒙古大城西黄

能量、保护桥梁免受破坏的效果。

河大桥E型钢阻尼器，该款