SMA-橡胶支座隔震系统的动力响应研究

利用形状记忆合金（SMA）超弹性滞回特性，提出了一种SMA-橡胶支座，并建立了这种新型隔震支座力学模型。通过一个单自由度SMA-橡胶支座隔震体系动力响应的仿真分析，详细研究了SMA-橡胶支座的动力性态和隔震性能。结果表明，SMA-橡胶支座具有良好的隔震和耗能效果。     

多维地震动作用下摩擦摆基础隔震结构能量反应分析

摘要：本文对摩擦摆基础隔震结构进行了能量反应分析,研究了多维地震动、地震烈度和支座摩擦系数对结构能量反应的影响,表明水平双向地震动输入时结构总输入能量明显增大,隔震层滞回耗能比增大,上部结构变形耗能比减小;而竖向地震动的参与使结构总输入能量略有增大,隔震层滞回耗能比减小,上部结构变形耗能比增大;随着地震动强度的提高,结构的总输入能量显著增大,隔震层滞回耗能比增大,上部结构变形耗能比减小;随着支座摩擦系数的增大,结构的总输入能量明显增大,隔震层滞回耗能比减小,上部结构的变形耗能比增大。     

锥形非固结隔震结构理论与试验研究(I)-支座静力试验

提出了适用于低层及多层建筑结构的锥形非固结隔震结构的新型减震结构体系和锥形非固结隔震支座,为了研究锥形非固结隔震结构的减震机理、减震效果和支座力学性能,对粘弹性材料和锥形隔震支座进行静力试验研究。试验研究结果表明两种粘弹性材料具有相似的耗能能力;支座具有较大的竖向刚度、竖向耗能能力有限;支座水平滞回曲线饱满,曲线呈现出双锥形,在不同参数下等效阻尼比为15%~35%。     

桥梁高阻尼隔震橡胶支座性能试验研究

高阻尼隔震橡胶支座是一种具有耗能性能的新型隔震支座,已经开始应用于桥梁减隔震控制中。为了研究这种新型隔震支座的滞回性能,选取用于某高速公路桥梁的高阻尼隔震支座进行竖向压缩和水平剪切加载试验研究,研究其竖向压应力、水平极限剪切应变、加载频率及加载次数对滞回性能的影响。研究结果表明:高阻尼隔震橡胶支座的滞回曲线较为饱满,耗能效果较好,且多次循环加载后其耗能能力未出现降低的趋势;加载频率对于支座的等效刚度和等效阻尼有一定的影响。     

钢管混凝土短柱支座隔震房屋试验研究

对钢管砼短柱进行了伪静力试验研究，由此确立了短柱支座的恢复力模型。其恢复力模型曲线丰满、呈仿锤型、不出现下降段。滞回性能与钢材相近。在此基础上，利用钢管砼隔震支座对一幢四层砖混房屋模型进行了地震模拟振动台试验。试验结果表明，钢管砼短柱具有良好的隔震性能，施工方便、操作简单、容易推广，是一种新型的隔震支座。     

倾斜旋转型三维隔震装置的力学模型和竖向性能试验研究

基于铅芯橡胶隔震支座的变形及耗能力学性能特点,设计开发出一种新型的倾斜旋转型三维隔震装置,给出了三维隔震装置的组成构造和力学性能设计方法,提出了三维隔震装置的变形机理,推导了三维隔震装置的刚度和阻尼的理论计算公式。设计了倾斜旋转型三维支座的模型支座系统,并完成了竖向压缩力学性能试验。试验结果表明该倾斜旋转型三维隔震装置构造合理、传力机制明确,在竖向变形状态下具有良好的阻尼耗能性能;试验得到的支座刚度和理论计算刚度一致性较好。     

新型形状记忆合金隔震支座设计与分析

利用形状记忆合金（Shape Memory Alloy,SMA）的独特性能研制合适的隔震装置是SMA在隔震领域应用的关键之一。本文利用SMA超弹性特性设计了一种超弹性SMA隔震支座;根据该支座构造及其工作原理推导了该支座的理论模型,进而建立了有限元模型,应用理论模型进行数值模拟并与有限元结果进行了对比;数值分析了SMA棒长度、SMA棒半径和SMA棒与水平向夹角等主要参数对SMA支座力学性能的影响。结果表明,本文设计的SMA隔震支座呈现出非线性滞回特性,合理调节支座各参数能够在一定程度改善支座性能     

考虑温度相关性的LRB隔震桥梁地震响应分析

系统的研究了铅芯橡胶隔震支座的温度相关性,以及支座温度相关性对隔震桥梁地震响应的影响。试验温度的变化范围为-40℃至50℃,通过拟静力试验的滞回曲线测定了支座在不同温度下的屈前刚度、屈后刚度和屈服剪力。根据所测得的试验数据,采用回归分析,得出了支座的温度影响相关系数函数。建立了LRB隔震桥梁的力学模型,分析了考虑支座温度相关性对隔震桥梁地震响应的影响。比较了不同温度下支座滞回的计算结果。对比分析了不同温度下,隔震梁桥墩顶剪力、梁位移和梁加速度的计算结果,得出了若不考虑支座的温度效应墩顶剪力和梁加速度会有较大的误差,而温度效应对梁位移影响较小的结论。     

多级性态隔震体系试验研究和结构动力响应分析EI北大核心CSCD

铅芯橡胶支座力学性能受竖向压应力和水平剪应变影响较大,且在极罕遇地震下传统隔震结构易发生位移过大而引发隔震沟碰撞风险。该文提出一种新型高性能多级性态隔震支座,可在单个支座中兼顾竖向高承载特性和稳定的水平滞回特性,所提出支座具有与结构多水准抗震性能相匹配的多级刚度特性。制作多级性态原型支座并进行力学性能试验,得到多级性态支座不同工况下的水平滞回性能,基于试验结果提出了多级性态支座的力学滞回模型。对某高层框架剪力墙结构进行多级性态隔震设计并与原设计铅芯橡胶支座(lead rubber bearing,LRB)隔震方案对比分析,结果表明多级性态隔震系统具有理想的水平隔震效果,且可有效控制支座的竖向拉应力,在极罕遇地震下有效控制隔震层水平位移,实现隔震结构具有多级的抗震性能。     

多级性态隔震体系试验研究和结构动力响应分析

铅芯橡胶支座力学性能受竖向压应力和水平剪应变影响较大,且在极罕遇地震下传统隔震结构易发生位移过大而引发隔震沟碰撞风险。该文提出一种新型高性能多级性态隔震支座,可在单个支座中兼顾竖向高承载特性和稳定的水平滞回特性,所提出支座具有与结构多水准抗震性能相匹配的多级刚度特性。制作多级性态原型支座并进行力学性能试验,得到多级性态支座不同工况下的水平滞回性能,基于试验结果提出了多级性态支座的力学滞回模型。对某高层框架剪力墙结构进行多级性态隔震设计并与原设计铅芯橡胶支座（lead rubber bearing,LRB）隔震方案对比分析,结果表明多级性态隔震系统具有理想的水平隔震效果,且可有效控制支座的竖向拉应力,在极罕遇地震下有效控制隔震层水平位移,实现隔震结构具有多级的抗震性能。     

设置多功能摩擦摆系统的单层球面网壳结构地震响应分析

提出了一种新型多功能摩擦摆支座(MFPB),考察了其在周边支承单层球面网壳结构中减震控制性能。上诉隔震装置由摩擦摆支座、形状记忆合金(SMA)拉索和套筒式限位器组成;为了研究MFPB的隔震耗能机理,建立了此隔震支座的理论模型,进而,对MFPB的滞回行为进行了数值模拟,并分析了其性能特征;将MFPB隔震系统引入单层球面网壳结构中,基于ABAQUS软件建立了受控结构的分析模型;对结构进行了非线性时程分析,利用结构的动力响应指标,评估了受控和无控网壳的抗震性能。研究结果表明,所研发的新型隔震系统可有效降低结构的多维地震响应,且具备抵抗强震灾变的潜力,故有助于提升高位隔震空间网壳结构的总体抗震性能。     

新型SMA隔震支座动载性能试验研究

以提高SMA利用率为目的，设计了几种不同形式的SMA橡胶支座并进行了耗能试验。研究了水平位移幅值、水平加载频率以及竖向荷载等因素对SMA橡胶支座水平刚度、耗能量以及阻尼等基本力学性能的影响，结果表明，新型的SMA橡胶支座均可有效提高橡胶支座的耗能性能和回复能力，并为SMA橡胶支座优化设计提供了依据。     

Velocity depending effect in FPS isolators

Abstract

In order to understand the velocity depending effect in an FPS isolator and to verify its ability to achieve the desired dynamic friction coefficient, individual FPS isolators, both 1/4 and full size model, were tested. In addition, a two‐story frame model was tested on a shaking table [10] to investigate the feasibility of FPS connections. The characteristics of the friction coefficient of FPS bearing were studied and it was confirmed that FPS connections are able to achieve seismic isolation by dissipating the earthquake input energy during sliding. An analytical model of the test structure containing the mathematical expressions of the velocity depending effects is employed in the analysis, and the theoretical results agree strongly with the experimental results.     

滑动型三维隔震装置双向加载试验及力学性能相关性分析

介绍一种滑动型三维隔震装置,提出考虑参数影响性的滞回模型,并给出装置承载变形相关性公式。对滑动型三维隔震模型装置进行双向加载试验,得到不同加载工况下装置的滞回性能,并与单向加载试验结果进行对比分析。试验结果表明:滑动型三维隔震装置实现了竖向与水平向性能的解耦,双向加载结果与单向加载结果接近,可实现良好的耗能效果。进一步探究装置摩擦因数及倾斜角度对竖向力学性能的影响,采用ABAQUS建立滑动型三维隔震装置有限元模型,分析不同角度及摩擦因数组合条件下装置的竖向力学性能变化趋势,并给出装置合理倾斜角度的设计范围公式,以期为滑动型三维隔震装置在实际工程中的设计及应用提供参考。     

基于振动响应的隔震支座的非线性建模及参数估计

为了研究隔震橡胶支座的力学特性,采用修正的Wen模型分析隔震支座的非线性动力行为,并用试验方法测试得到了该模型的相关参数.鉴于该模型具有高度的非线性,传统的参数识别方法不再适用,本文根据非线性系统状态参数估计理论,利用多项式一阶近似技术来代替EKF滤波技术中的求导线性化过程,估计迟滞模型的非线性参数.该方法具有运算简单、计算精度高、易于实现的优点.通过进行两种简谐激励下的仿真和试验,结果表明隔震支座的模型参数的递推结果相当可靠,从而证实了该方法在隔震支座检测和健康状态评估中的有效性.     

曲线连续梁桥支座模型对结构地震反应影响分析

针对桥梁结构分析中常将聚四氟乙烯滑板橡胶支座处理成理想活动支座而忽略滑板与梁底钢板间摩擦耗能作用问题,采用双线性模型及摩擦滑动单元分别模拟滑板支座进行非线性时程分析,获得支座及结构反应。分析结果表明,理想的活动支座模型会高估桥梁的地震反应,双线性模型与摩擦滑动单元模型分析结果接近;摩擦滑动单元能考虑支座竖向力变化对摩擦力影响及曲线桥支座负反力情况,更符合实际,适用性更广。     

中间隔震层位置变化对混合被动控制体系控制效果影响的试验研究

提出了一种分段隔震结构与相邻结构连接耗能的新型混合被动控制体系.与单一的减隔震体系相比,这种新体系将隔震与阻尼器耗能结合在一起,对不同频域地震动具有较强的鲁棒性.通过振动台试验输入不同频域的地震动,研究了分段隔震结构中间隔震层位置变化对隔震效果的影响.最后将有限元数值模拟与试验结果进行了对比.研究表明:长周期地震波对隔...     

隔震换能系统换能效果试验研究

隔震换能系统是在隔震层安装了换能装置的隔震结构,该系统能够将地震传给结构的部分能量转换成液压能,并储存起来。对5层钢框架模型的隔震换能系统进行模拟地震振动台试验,研究换能装置的性能和隔震换能系统的换能效果和控制效果,为隔震换能系统的实际应用奠定基础。试验表明,换能装置的换能性能良好,出力可靠,耗能稳定,在控制效果接近普通橡胶垫隔震系统控制效果的前提下,换能效率达到了50%～80%。     

基于纤维模型的型钢混凝土组合剪力墙滞回性能分析

为更深入研究型钢混凝土剪力墙的抗震性能,在已有该类剪力墙滞回性能试验结果基础上,采用OpenSees软件中非线性纤维梁-柱单元进行低周往复加载的数值模拟,通过直接在截面层次定义非线性剪切恢复力方法模拟纤维截面的抗剪。计算结果与试验结果总体吻合较好,表明该纤维模型法能较好模拟型钢混凝土剪力墙的抗剪承载力、捏缩效应及刚度退化。该方法可为此类结构体系的弹塑性分析提供参考。