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摩擦擺隔震支座等效阻尼比與滑移量、摩擦系數(shù)的關(guān)系

摩擦擺隔震支座是一種干摩擦滑移隔震支座，作為建筑結(jié)構(gòu)和橋梁的隔震器，受到了較為廣泛的關(guān)注。其特有的圓弧滑動面具有自動復(fù)位功能，從而可以限制隔震支座的位移，使其震后恢復(fù)原位，增加了隔震裝置的可靠度。

目前，歐洲、美國、日本和我國均在橋梁抗震規(guī)范中采用了隔震設(shè)計。在等教靜力分析方法、單自由度反應(yīng)譜法、多自由度反應(yīng)譜法中。若等效剛度、等效阻尼比取值適當(dāng)，可得到滿意的設(shè)計結(jié)果。由于摩擦擺隔震支座的非線性特性，在分析開始時設(shè)計位移是未知的，因而其等效剛度、等效阻尼比也是未知的。為得到滿意的結(jié)果，等效阻尼比的取值極為重要。

由于摩擦擺隔震支座軸對稱，施加的位移載荷為水平單向，可利用支座的對稱性取二分之一模型進(jìn)行研究．在對稱面上施加對稱載荷。上支座板與滑塊的相對運動相當(dāng)于一個球形鉸，它的主要功能是通過轉(zhuǎn)動調(diào)整位置，使支座不發(fā)生傾覆，故應(yīng)約束上支座板的轉(zhuǎn)動自由度。在模擬試驗機加載時，約束支座底面的所有自由度，對上支座板施加水平正弦位移載荷。在模擬地震載荷時，支座的底面僅需約束豎直方向的自由度。地震激勵直接施加在支座底部。

摩擦擺隔震支座在循環(huán)加載下形成的滯回曲線直觀地反映了支座的耗能機理。當(dāng)振動系統(tǒng)中存在非黏性阻尼時，通常用一個等效黏性阻尼系數(shù)t來進(jìn)行近似計算。等效黏性阻尼系數(shù)的值是通過單個周期內(nèi)非黏性阻尼所消耗的能量E和等效黏性阻尼所消耗的能量肜，相等的原則計算得出。

摩擦擺隔震支座的擺動剛度在滑移量較小的情況下為線性增大，隨著滑移量的增大呈非線性增長。圖4給出了滑移量與等效阻尼比、耗能之間的關(guān)系。當(dāng)滑移量從0.05m增大到0.20In時，等效阻尼比下降的趨勢明顯，之后衰減逐漸緩慢，雖然等效阻尼比隨滑移量增大而減小，但每個循環(huán)的耗能卻線性增加?；屏吭龃蟮耐瑫r滯回曲線的面積也增大，故耗能增大。

滑道半徑的增加降低了支座的擺動剛度，卻未影響初始剛度。當(dāng)滑道半徑從1m增大到2m時，等效阻尼比增長明顯，隨著半徑的繼續(xù)增加，對其敏感性降低。由于改變滑道半徑不影響初始剛度，滯回曲線的面積幾乎沒有變化，故每個循環(huán)的耗能基本不變。隨著摩擦系數(shù)的增加支座的初始剛度線性增加，擺動剛度不變，滯回曲線的面積也增加。隨著摩擦系數(shù)的增大，等效阻尼比較為平均地增長且每個循環(huán)下的耗能線性增長。增加上支座板承受的豎向壓力不僅影響到支座的初始剛度，同時會增加支座的擺動剛度，有效地增加了滯回曲線的面積。雖增加了耗能，但也提高了擺動剛度，故豎向壓力幾乎不影響支座的阻尼比。

計算結(jié)果表明，摩擦擺隔震支座的等效阻尼比與滑移量成反比，與滑道半徑、摩擦系數(shù)成正比。豎向壓力幾乎對等效阻尼比沒有影響，但等效阻尼比的大小并不能明確表示能量耗散的多少，而是反應(yīng)耗能水平的指標(biāo)。