梁桥多级设防SMA减震装置_曹飒飒.pdf

 振动与冲击 第 38 卷第 24 期JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCKVol．38 No．24 2019 基金项目国家自然科学基金 51978183; 51808148 ; 广州市科技计划项 目 201804010291 ; 中国地震局工程力学研究所基本科研业务费专 项 2019D19 收稿日期2018 －04 －25修改稿收到日期2018 －09 －19 第一作者 曹飒飒 男， 博士， 讲师， 1982 年生 梁桥多级设防 SMA 减震装置 曹飒飒1，伍隋文2，孙卓1，王欢1，杨俊1 1． 广州大学土木工程学院， 广州 510006; 2． 内华达大学里诺分校土木工程学院， 内华达89557 摘要 近场地震动输入下， 减隔震桥梁会发生比较大的位移和残余变形， 导致落梁等严重震害。拟提出一种新 型多级设防 SMA 减震装置， 由三级 SMA 索与铅芯橡胶支座并联组成; 随地震强度增大， 各级 SMA 索依次张紧， 满足不同 性能需求; 基于 OpenSees 和 Sap2000 软件， 探索多级设防 SMA 减震装置恢复力模型和滞回模型， 对比分析两种软件对多 级设防 SMA 减震装置的模拟效果。以某一连续梁桥为例， 以 SMA 索截面积进行参数分析， 研究其多级减震效果。结果 表明， 该装置具有较好的自复位、 限位和耗能能力， 兼具多级设防的优点。 关键词桥梁抗震;形状记忆合金;多级设防;OpenSees;多级减震控制 中图分类号U442． 5 5文献标志码ADOI 10． 13465/j． cnki． jvs． 2019． 24． 030 A multi- level perance SMA- based isolation system in girder bridges CAO Sasa1，WU Suiwen2，SUN Zhuo1，WANG Huan1，YANG Jun1 1． Department of Civil Engineering，Guangzhou University，Guangzhou 510006，China; 2． Department of Civil and Environmental Engineering，University of Nevada，Nevada 89557，USA Abstract During the near- fault earthquake action，isolated bridges experience significant in- plane displacement and residual displacements，which may cause the bridge girders to unseating and even complete collapse． In this paper，a multi- level perance SMA- based isolation system was proposed． This device consists of 3- levels of SMA cables and conventional isolators，which are assembled in parallel． With the intensity of earthquake increasing，each level of SMA cables will be activated in a sequence to meet different perance requirements． Based on OpenSees and Sap2000 plats，the lateral restoring force- displacement relationship and the hysteresis model of a specific SMA- based isolator was explored． The effectiveness of the two plats for simulating the isolator was also investigated． Furthermore，a case study of a continuous bridge was conducted and parameter analysis about effective sectional area was conducted to testify the effectiveness of the isolation system in multi- level aseismic design． It turns out that this device has better displacement reduction，restoration，and energy dissipation capability． In addition，it has the advantages of multi- level perances， which ensures itself a bright prospect in application． Key wordsseismic design of bridges;shape memory alloy;multi- level perance seismic design;OpenSees; multi- stage seismic control 尽管隔震被证实为结构抵抗地震动的最有效手 段， 减隔震桥梁在近场地震动输入下的响应却遭到了 质疑 ［1 ］。因为近场地震动会引起墩与主梁之间较大的 位移和残余变形， 造成落梁等严重震害 见图 1 ［2 －7 ］。 在 1994 年 Northridge、 1995 年 Kobe、 1999 年 Duzce 及 1999 年 台 湾 集 集 地 震 中， 大 批 桥 梁 被 破 坏 或 倒 塌 ［8 －10 ］; 2008 年汶川地震中， 被严重破坏的桥梁达 70 多座， 其中距断层较近 10 km 以内 的达 17 座。限位 能力不足是导致这些震害的直接原因。 为限制墩梁间相对位移， 并提高梁体的自复位能 力， 一种智能 材 料形 状 记 忆 合 金 Shape Memory Alloys，SMA 被引入桥梁减震装置。SMA 应用于减隔 震桥梁， 可有效提高桥梁的自复位能力、 增加额外耗能 能力、 减小残余变形 ［11 －15 ］。此外， SMA 还具有大应变、 抗疲劳性能好和抗腐蚀性能高等优点［16 ］。SMA 减隔 震桥梁结构体系发展势头强劲［17 － 18 ］。但是， 目前的 SMA 减震装置采用单一的限位措施， 强震限位能力强 时， 中小震隔震效率 隔震后梁体加速度与隔震前加速 度之比 低; 中小震隔震效率高时， 强震下存在落梁隐 患。为了综合中小震隔震效率高和强震限位能力强的 ChaoXing 图 1墩梁间位移过大导致的严重震害 Fig． 1 Severe damage caused by large relative displacement between the girder and piers 优点， 有必要开发多级设防的减震装置。目前，有一些 减震装置虽采用了多级设防理念， 但其自复位能力 有限 ［19 －22 ］。 本文拟提出一种由多批 SMA 索和铅芯橡胶支座 Lead Rubber Bearing，LRB 组成的多级设防 SMA 减震 装置 多级设防 SMA 减震支座 。随地震强度增大， 各 级 SMA 索依次张紧， 满足不同性能需求。通过各批次 SMA 索的参数 自由行程、 长度和刚度 设置达到多级设 防的减震控制。多级设防 SMA 减震装置集自复位和多 级设防两种优点于一身， 具有非常好的应用前景。 1梁桥多级设防 SMA 减震支座 1． 1设计理念 多级设防 SMA 减震支座设计理念如图 2 所示。参 考文献［ 21］ ， 采用三级设防目标， 即中小震 E1 水准地 震， 重现期约为 475 年 不坏; 大震 E2 水准地震， 重现期 约为2000 年 不倒; 超设防地震 桥梁结构在寿命期内可 能遭受的最强烈地震， Maximum Possible Earthquake， MPE 不落梁。随地震动水准的增强， 支座刚度逐级增大。 中小震下提供自复位能力， 并保证隔震效率; 强震下限 制墩梁相对位移。其性能目标如表 1 所示。 图 2多级设防 SMA- LRB 设计理念 Fig． 2 Design of multi- level perance SMA- LRB 1． 2多级设防 SMA 减震支座构造 减震装置和各批 SMA 索的形状如图 3 和图 4 所示。 表 1多级设防 SMA 减震支座三级性能目标 Tab． 1 Multi- level perance target of multi- level perance SMA- LRB 设防目标设防水准性能目标 一中小震隔震效率高; 减震装置自复位; 三批 SMA 索无损伤; 无需修复 二大震 隔震效率较高; 减震装置自动恢复大部分变形; 三批 SMA 索无损伤; 只需较小的修复 或无需修复 三MPE 隔震效率一般; 不落梁; 减震装置自动恢复大部分变形; 第一批 SMA 索损伤; 只需较小 的修复 图 3多级设防 SMA 减震支座设想图 Fig． 3 Blueprint of multi- level perance SMA- LRB 012振 动 与 冲 击2019 年第 38 卷 ChaoXing 图 4多级设防 SMA 减震支座 SMA 索布置 Fig． 4 SMA cables of multi- level perance SMA- LRB 选取某 LRB 作为原型， 以图 2 所示的多级限位装 置恢复力 － 位移关系为 SMA 索设置目标; 图 3 为其初 步设想图; 图 4 为各批 SMA 索布置图 第一批 SMA 索 的具体布设方式有待进一步研究 。其中， 支座的控制 参数除 LRB 自身参数外， 还有各级屈服力 fyi、 屈服位移 ui、 刚度 Ki和 SMA 索自由行程 ui0 i 1 ～3 。其本质 为各批 SMA 索的长度、 刚度和自由行程等。 SMA 构件的常见形式为合金丝， 直径一般小于 5 mm［23 ］。 但实际工程中， 有时需要使用较大截面积的 SMA 构件， 以达到一定的轴向刚度。为此， 学者们开发 了 SMA 索， 它一般由若干股小直径的 SMA 丝构成 见 图 5 ［24 －26 ］。SMA 索既有 SMA 丝的所有优点， 又可提 供与大直径 SMA 棒一样大的轴向刚度， 是目前 SMA 材 料应用于工程抗震领域的最优构造形式。 图 5两种形状记忆合金索的构造 Fig． 5 Layout of two types of SMA cables 1． 3多级设防 SMA 减震支座作用机理 因 LRB 功能与其传统功能相同， 固不再赘述。三 批 SMA 索各自功能与相应地震动设防水准有关。作 用机制为 中小震时， 第一批 SMA 索张紧并进入马氏 变换， 提供支座恢复力及耗能能力， 而第二、 第三批 SMA 索未张紧， 不起作用; 大震时， 第一、 第二批 SMA 索张紧， 提供支座恢复力及耗能能力， 而第三批 SMA 索未张紧， 不起作用; 超设防地震时， 各批 SMA 索全部 张紧， 第一、 第二批 SMA 索提供自复位能力， 第三批 SMA 索提供限位能力。各批 SMA 索的特性如表 2 所 示。其中， 由于第一批 SMA 索需从 0 位移至 u3提供恢 复力， 变形范围大， 而其极限应变有限， 固所需长度最 大; 相反， 第三批 SMA 索只需从 u30位移至 u3提供恢复 力， 变形范围小， 固所需长度最短; 第二批 SMA 索所需 长度居中。 表 2各批 SMA 索特性 Tab． 2 Properties of each type of SMA cables 组件状态 自由 行程 马氏变换 开始位移 弹性 刚度 长度 第一批 SMA 索0 u1K1 最长 第二批 SMA 索 u20u2K3～ K1 居中 第三批 SMA 索 u30u3K5～ K3 最短 2数值模拟 以 Y4Q1320 1320 190 铅芯橡胶支座为原型， 建 立相应的多级设防 SMA 减震装置。以下原因使得 SMA- LRB 的本构模型和恢复力模型非常复杂 ①SMA 材料呈现非线性的旗帜型本构， 并且只受拉不受压 见 图 6 ; ②多级设防 SMA 减震支座过程中， SMA 索的内 力方向和大小随减震装置位移的变化而不断改变; ③ 三批 SMA 索具有众多的 设 计 参 数。本 文 拟 通 过 OpenSees 和 Sap2000 两种软件， 分别对多级设防 SMA 减震支座的恢复力模型和滞回模型进行探索。 图 6 SMA 材料线性化本构图 Fig． 6 Linearized constitutive model of SMA materials 2． 1OpenSees 模型 采用 OpenSees 建立其有限元模型如图 7 所示。其 中， SMA 索采用 DisBeamColumn 单元和 selfcentering 材 料。LRB 采用 ElastomericBearingPlasticity 单元。各批 SMA 索上、 下节点分别与 LRB 的上下节点刚接。支座 剪切变形时， 假定其高度保持不变。计入 SMA 索的大 变形效应， 即 SMA 索的水平和竖向分力随支座剪切变 形的发展而不断变化。其 OpenSees 模型中最难考虑的 是 SMA 索的松弛问题。各批 SMA 索张紧时产生拉力， 而松弛时内力为 0， 与应变无关。索单元形状以其初次 张紧时的形状为准， 并在每一根索与底部刚臂连接处 112第 24 期曹飒飒等梁桥多级设防 SMA 减震装置 ChaoXing 加入 Zerolength 单 元 的 做 法。当 SMA 索 张 紧 时 Zerolength单元刚度极大， 保证索端部位置不变; 而当 SMA 索松弛时， Zerolength 单元刚度为 0， 发生滑动 见 图 8 。 图 7 OpenSees 模型 Fig． 7 OpenSees model of a multi- level perance isolator 图 8 OpenSees 模型变形历程 Fig． 8 Deation course of the OpenSees model 2． 2Sap2000 模型 多级设防 SMA 减震支座的 Sap2000 模型以多个 Multilinear elastic、 Multilinear plastic 和 Plastic Wen 连 接单元并联的方式构建。每一批 SMA 丝由一个 Multi- linear elastic 单元和一个 Multilinear plastic 构建单元。 SMA 索的大变形效应在计算各个连接单元的本构时考 虑， 模型计算不再考虑。下面以第二批 SMA 索的模拟 为例， 简介建模过程。 采用文献［ 27］ 中的铁镍记忆合金， SMA 材料的应 力应变关系如图 9 所示。 假定第二批 SMA 索在支座水平位移达 u20时张紧 见图 10 。图中未考虑支座另一对角线上的第二批 SMA 索， 因为此时这部分索为松弛状态， 内力为 0。支 座宽度为 a， 高度为 h。索的初始倾角为 θ0， 水平位移 为 u20 x 时倾角为 θ0。则索的初始长度为 l0 h/cos θ0 1 图 9铁镍 SMA 应力 － 应变曲线 Fig． 9 Idealized stress- strain curve of FeNiCoAlTaB SMA 当水平位移为 u20 x 时， 其伸长量为 Δl h 1/tan θ1－ 1/tan θ0 2 又由索的物理性能可得， 索力和索的伸长量分 别为 212振 动 与 冲 击2019 年第 38 卷 ChaoXing 图 10第二批 SMA 索变形图 Fig． 10 Deation of the second SMA cables f σA 3 Δl l0ε 4 式中 σ 为索的应力; ε 为索的应变。 索力是沿索轴向的， 对支座将产生水平剪切力 fx 和竖向附加力 fy fx f cos θ 5 fy f sin θ 6 需要指出的是， fy将对支座产生附加的压力， 对支 座受力是不利的。 联立式 1～ 式 5 ， 并结合图 9， 即可求得支座发 生向右位移时， 由第二批 SMA 索产生的水平恢复力 剪切位移 fx－ x 关系。当支座向左侧变形时， 可以得 到类似的镜像恢复力位移关系。当 a， h 和 u20分别为 1． 28 m、 0． 19 m 和 0． 06 m 时， 可求得第二批 SMA 索产 生的水平恢复力剪切位移关系， 如图11 a 所示。为 了在 Sap2000 中模拟这类本构， 可进一步将其划分为 Multilinear elastic 和 Multilinear plastic 连接单元的本构 见图 11 b 和图 11 c ， 建模时将二者并联。划分 原则是 并联后骨架曲线一致; 滞回面积相等。 图 11第二批 SMA 丝的支座水平力剪切位移关系 Fig． 11 Shear forcelateral displacement relationships of the second SMA cables 3拟静力分析结果及讨论 本文拟通过单周和多周的往复加载初步探索多级 设防 SMA 减震支座的恢复力模型和滞回模型。 3． 1恢复力模型 采用位移控制的方式对多级设防 LRB- SMA 进行 水平方向往复加载， 加载曲线如图 12 所示。 图 12加载曲线图 Fig． 12 Displacement- loading curve 根据 OpenSees 计算结果， LRB 与多级设防 SMA 减 震支座耗能能力对比， 如图 13 所示。由图 13 可知， 与 LRB 相比， 多级设防 SMA 减震支座的耗能能力有显著 提升。这主要得益于 SMA 索自身固体相变所产生的 阻尼， 也即两种结晶状态之间相变所耗散的能量。每 一批 SMA 索张紧之后， 多级设防 SMA 减震装置的抗剪 承载力都有一个上升台阶; 在即将达到极限位移时， 减 震装置的刚度急剧增大， 具有很强的限位能力。这一 现象验证了多级设防 SMA 减震装置设计的有效性 随 地震动强度增加， 装置刚度逐渐增大， 保证中小震的隔 震效率和强震时的限位能力。由于 SMA 的超弹性能， 减震装置的残余位移为 0， 这说明多级设防 SMA 减震 装置具有优越的自复位性能。 图 13LRB 与多级设防 SMA 减震支座耗能能力比较图 Fig． 13 Constitutive models of three types of SMA cables 分别由 OpenSees 模型和 Sap2000 模型得到的恢复 力模型对比， 如图 14 所示。由图 14 可知， 对多级设防 SMA 减震支座的模拟来说， 由于 Sap2000 软件连接单 元滞回类型的限制， 其对减震装置滞回耗能的模拟效 果略差。值得一提的是， 采用 Sap2000 软件， 同样可以 312第 24 期曹飒飒等梁桥多级设防 SMA 减震装置 ChaoXing 精准捕获和采用 OpenSees 软件一样的骨架曲线; 并且， Sap2000 可以精准捕获第二和第三批 SMA 索的张紧时 刻; 此外， Sap2000 还可以精确获得多级设防 SMA 减震 装置的限位性能。因此， 可以近似采用 Sap2000 软件 对多级设防 SMA 减震装置进行模拟。模拟效果与 OpenSees 相比在耗能方面略有保守， 但基本可以评估 各批 SMA 索对减震装置抗震性能和限位能力的影响。 图 14减震装置恢复力模型两种软件模拟效果比较图 Fig． 14 Constitutive models of three types of SMA cables 4． 2往复静力加载 采用变幅位移控制加载 见图 15 。以峰值位移 分别为 100 mm， 200 mm 和 300 mm， 进行 3 级加载。 图 15多级加载曲线 Fig． 15 Multi- level displacement- loading curve 多级设防 SMA 减震支座的滞回模型如图16 所示。 由图 16 可知， 针对不同的位移水平， 多级设防 SMA 减 震支座可以达到多级的减隔震效果， 实现对桥梁的多 级减震控制。保证桥梁在中小震下的减震效率， 同时制 限支座在强震下的位移， 避免落梁和碰撞等严重震害。 各级加载水平下， Sap2000 可以获得与 OpenSees 软件 相近似的滞回曲线。 图 16多级位移加载下的 SMA- LRB 恢复力模型 Fig． 16 Constitutive models of multi- level perance SMA- LRB subjected to multi- level displacement- loading process 4工程实例及多级减震效果分析 4． 1工程实例 选取某三联 4 30 4 30 4 30 m 铅芯支座 连续梁桥为工程实例 见图 17 。双柱式桥墩， 墩高均 在 10 m 左右。预应力混凝土结构箱梁， 箱梁顶宽 32． 5 m。 过渡墩和中间墩分别采用 Y4Q1320 1320 190 和 Y4Q1810 1810 222 铅芯橡胶支座。采用图 9 所示的铁镍形状记忆合金， 建立相应的多级设防 SMA- LRB。 结合图 3 和图 10， 与两种铅芯橡胶支座相应 的三批 SMA 索几何参数如表 3 所示。 为了对 SMA 索的用量进行参数分析， 建立 7 种模 型 模型1 采用原设计的铅芯橡胶支座; 模型2 ～ 模型7 采用优化后的多级设防铅芯橡胶支座 两种多级设防 SMA 减震装置中， 第二批和第三批， 自由行程分别设为 0． 05 m 和 0． 15 m ， 各批 SMA 索等效直径依次采用 5 mm， 10 mm， 15 mm， 20 mm， 25 mm， 30 mm。主梁、 桥 墩和横系梁采用弹性单元模拟。群桩基础采用六弹簧 单元进行模拟。根据前述方法， 建立其 Sap2000 模型 如图18 所示。各墩编号如墩底数字所示。伸缩缝 i 和 j 见图 18 所示。 表 3三批 SMA 索几何参数 Tab． 3 Dimention of three class SMA cablesm 支座类型ah 自由行程 u10u20u30 索长 l1l2l3 Y4Q1320 1320 1901． 280． 1900． 060． 155． 151． 340． 24 Y4Q1810 1810 2221． 770． 22200． 060． 157． 111． 830． 27 412振 动 与 冲 击2019 年第 38 卷 ChaoXing 图 17某三联连续梁桥 Fig． 17 A continuous bridge 图 18全桥 Sap2000 模型 Fig． 18 Sap2000 model of the bridge 根据该桥的安评报告， 各选用 E1 和 E2 下的 3 条 地震波。目前国内外尚未对 MPE 地震动水平的大小 形成定论， 本文将 E2 地震波放大 2 倍作为 MPE 地震 动输入。各地震波相应的反应谱如图 19 所示。 图 19地震波相应的反应谱 Fig 19 Corresponding spectra of the accelerograms 4． 2多级减震效果分析 采用上述 9 条地震波， 对该三联连续梁桥在纵桥 向进行三水准的时程分析， 计算结果取 3 条地震波的 包络值。多级设防 SMA 减震装置的设防目标是保证中 小震隔震效率， 强震限位。下面以中间一联的连续梁 桥为例， 从耗能和限位两个角度对多级减震效果进行 分析。 墩7 右侧 LRB 模型1 和多级设防 SMA- LRB 减震 装置 模型 7 的水平恢复力剪切位移曲线， 如图 20 所示。以各个滞回历程所包含的面积作为该支座的耗 能， 两种支座耗散的能量如表 4 所示。由表 4 知， 与 LRB 相比， 多级设防 SMA- LRB 的耗能能力更强; SMA 索等效直径越大， 多级设防 SMA- LRB 的耗能能力越 强。这得益于 SMA 材料旗帜型本构所提供的额外耗 能能力。 梁体加速度是评价隔震效率的重要指标。中间一 联连续梁桥梁体中心在各地震波激励下的最大加速度 如表5 和图21 所示。由表5 和图21 可知， 地震动水平 小时， 多级设防 SMA 较好的保持了隔震支座的隔震效 率。随地震动水平的增加， 各批 SMA 索依次张紧， 支 座刚度增大， 隔震效率逐步降低。从模型 2 至模型 7， 随 SMA 索等效直径的增大， 减震装置剪切刚度增大。 相应地， 梁体加速度逐渐增大， 隔震效率降低。 图 20墩 7 右侧 LRB 和多级设防 SMA- LRB 的滞回历程 Fig． 20 Hysteresis time history of the right LRB or multi- level SMA- LRB of the 7th pier 512第 24 期曹飒飒等梁桥多级设防 SMA 减震装置 ChaoXing 表 4墩 7 右侧支座耗散的能量 Tab． 4 Dissipated energy of right isolator of the 7th pierkJ 模型1234567 E1460．2466．2481506．1552．1635．2715．4 E22 246．12 292．42 323．42 357．22 451．12 679．72 957．5 MPE7 792．98 011．48 337．29 244．310 362．7 11 820．9 12 114．5 表 5梁体中心加速度最大值 Tab．5 Maximum acceleration values of girder’ s center m/s2 模型1234567 E11．571．581．581．61．611．71．76 E23．913．974．134．374．594．664．8 MPE8．168．28．318．498．759．119．52 图 21梁体中心加速度 Fig． 21 Maximum acceleration values of girder’ s center 过渡墩的墩梁相对位移是考察梁体碰撞和落梁与 否的关键参数。各个墩的墩梁相对位移取该墩顶左右 支座位移的平均值。7 号墩处的墩梁相对位移如表 6 和图 22 所示。由表 6 可知， 多级设防 SMA- LRB 减震 装置可以大大减小墩梁间的相对位移， 并可在强震下 有效限制墩梁间的相对位移。随 SMA 索等效直径的 增大， 多级设防 SMA- LRB 减震装置的限位能力逐步增 加。当 SMA 索的等效直径大于 20 mm 时， 可以将 MPE 作用下的墩梁间相对位移有效降低至 0． 2 m 以下。 表 6 7 号墩墩梁相对位移 Tab． 6 Relative displacments between piers and girders of the 7th pierm 模型1234567 E10．0280．0280．0280．0280．0280．0270．025 E20．1070．1060．10．0930．0860．0740．066 MPE0．2310．230．2240．2270．1980．1890．182 SMA 索的增加会引起隔震效率的降低， 进一步增 大桥梁下部结构的地震动需求。墩底弯矩是考察这一 需求的关键指标。7 号墩右侧墩柱的墩底最大弯矩， 如 表 7 和图23 所示。由表7 可知， 随 SMA 索有效直径的 增加， 墩柱底最大弯矩逐步增大。由图 23 可知， 当 SMA 索的等效直径在 20 mm 以上时， SMA 索使得 7 号 墩右侧柱底的最大弯矩增加到 40 000 kN 以上， 设计时 应予关注。 图 22墩梁间相对位移 Fig． 22 Relative displacements between piers and girders 表 7 7 号墩右侧柱底弯矩 Tab． 7 Maximum moments of right column bottom of the 7th pier kNm 模型1234567 E18 012．28 088．48 345．58 737．39 062．4 10 156． 5 10 802．8 E216 449．1 16 837．8 17 959．2 19 642．4 21 151．6 21 578．8 23 797．9 MPE29 718．7 30 556．7 33 753．7 39 202．2 40 671．3 43 734．3 53 542．9 图 237 号墩右柱底最大弯矩 Fig． 23 Maximum moments of right column bottom of the 7th pier 由上面的参数分析可知， 增设 SMA 索虽然会增大 桥梁下部结构的地震动需求， 但可以显著减小墩梁间 相对位移， 有效防止落梁破坏。 5结论 1 与传统 LRB 相比， 多级设防 SMA 减震支座具 有较好的自复位能力、 耗能能力和限位能力。 2 多级设防 SMA 减震支座兼具多级设防的优 点， 中小震时隔震效率高， 强震时限位能力强， 可有效 防止落梁震害。 3 强震作用下， 多级设防 SMA 减震支座的隔震 效率略低， 使下部结构的地震动需求增加。实桥设计 时应进行 SMA 索的参数分析， 根据下部结构的内力和 612振 动 与 冲 击2019 年第 38 卷 ChaoXing 墩梁间的相对位移两个指标， 选取最优的 SMA 索有效 直径。 参 考 文 献 ［1］ JANGID R S，KELLY J M．Base isolation for near- fault motions［ J］ ． Earthquake Engineering ＆ Structural Dynamics， 2001， 30 5 691 －707． ［2］ DEB S K． Seismic base isolationan overview［J］ ． Current Science， 2004， 87 10 1426 －1430． ［3］ LI J，PENG T，YAN X．Damage investigation of girder bridges under the Wenchuan earthquake and corresponding seismic design recommendations［ J］ ． Earthquake Engineering and Engineering Vibration， 2008， 7 4 337 －344． ［4］ RAHEEM SEA．Poundingmitigationandunseating prevention at expansion joints of isolated multi- span bridges ［ J］ ． Engineering Structures， 2009， 31 10 2345 －2356． ［5］ ROUSSIS P C，CONSTANTINOU M C，ERDIK M，et al． Assessment of perance of seismic isolation system of bolu viaduct［J］ ． Journal of Bridge Engineering，2003，8 4 182 －190． ［6］ KARALAR M，PADGETT J E，DICLELI M．Parametric analysis of optimum isolator properties for bridges susceptible to near- fault ground motions［J］ ．Engineering Structures， 2012， 40 7 276 －287． ［7］ SHEN J，TSAI M H，CHANG K C，et al． Perance of a seismically isolated bridge under near- fault earthquake ground motions ［J］ ．Journal of Structural Engineering， 2004， 130 6 861 －868． ［8］ HOUSNER G W，THIEL，CHARLES C．The continuing challengereport on the perance of state bridges in the northridge earthquake ［J］ ．EarthquakeSpectra， 1995， 11 4 607 －636． ［9］ BRUNEAU M，WILSON J C，TREMBLAY R． Perance of steel bridges during the 1995 Hyogo- ken Nanbu Kobe， Ja［J］ ．Canadian Journal of Civil Engineering，1996， 23 3 678 －713． ［ 10］ 921大地震勘灾调查小组． 921 集集大地震桥梁震害调查 报告［ R］ ． 台北国家地震工程研究中心， 1999． ［ 11］ CASCIATI F，FARAVELLI L， SALEH R A．An SMA passive device proposed within the highway bridge benchmark ［ J］ ． Structural Control ＆ Health Monitoring， 2009， 16 6 657 －667． ［ 12］ DEZFULI F H，ALAM M S． Shape memory alloy wire- based smart natural rubber bearing ［J］ ．Smart Materials and Structures， 2013， 22 4 1 －17． ［ 13］ OZBULUTOE， HURLEBAUSS．Optimaldesignof superelastic- friction base isolators for seismic protection of highway