橡胶隔震支座拉伸性能试验研究

为了正确评价橡胶隔震支座拉伸性能以及拉伸状态时计算模型的合理性,基于橡胶隔震支座拉伸应力应变关系曲线,提出了拉伸刚度应力应变关系的计算模型,对橡胶隔震支座竖向拉力和拉伸变形性能,拉伸剪切变形状态下偏拉原点刚度、水平刚度和阻尼与剪切应变关系进行了试验研究．结果表明,本文建立的计算模型与试验结果吻合较好．因此,在隔震支座所受拉伸应力不大于3倍橡胶剪切模量的条件下,支座的力学性能稳定．     

建筑橡胶支座拉伸性能的计算模型与评价准则

目的建立力学模型,研究橡胶隔震支座稳定性结构体系安全问题.方法基于橡胶支座拉伸应力应变关系曲线,提出了双刚度与原点拉伸刚度应力应变两个计算模型,分析了橡胶支座弹塑性拉伸性能的恢复力模型.结果提出了评价橡胶支座拉伸性能的“3G评价准则”,并采用低弹性天然橡胶和铅芯橡胶支座试件进行了试验研究.建立的计算模型和评价准则所计算的结果与实测值具有良好的一致性.结论工程设计中橡胶支座在拉伸应力不超过3G的条件下,支座具有稳定可靠的力学性能,确保隔震结构处于安全状态.     

改进型橡胶隔震支座力学性能研究

隔震结构设计的关键环节在于隔震层中隔震支座的设计.在实际隔震设计中，隔震支座水平刚度越小，对应隔震效果越突出，与此同时，隔震支座还要满足罕遇地震下足够的变形要求以防止其超限破坏，因此，设计中对于隔震支座的刚度需求存在一定的矛盾.本文以多级设防为目标，在普通橡胶支座的基础上设计出改进型隔震支座，通过数值模拟分析，研究该支座的力学性能、耗能能力，最终建立简化恢复力模型.研究结果表明：改进型隔震支座在不同工况下能表现出变刚度特性，通过合理设计可以有效地解决传统橡胶支座存在的矛盾问题.     

修正双线性模型对隔震结构地震响应影响的研究

铅芯橡胶支座的水平力学性能指标受到剪切应变的影响(剪应变相关性),剪应变相关性必然影响到隔震结构地震响应的计算结果。基于不同规格铅芯橡胶支座(直径700 mm、1 000 mm、1 100 mm)的剪应变相关性压剪试验,对考虑剪应变相关性的屈服后刚度及屈服力修正公式进行了验证。分别采用双线性与修正双线性恢复力模型模拟铅芯橡胶支座,对单质点及多质点的隔震结构模型进行时程分析;通过计算和对比,研究了采用两种双线性模型的地震响应差异。结果表明:采用双线性模型基本能够满足要求,但当地震波加速度峰值或铅芯橡胶支座剪切应变较小时,存在较大误差.     

基础长宽比对压缩层深度的影响

目的 合理确定压缩层深度，提高地基沉降计算精度．方法 通过对现有实测资料的分析，对应力比法、变形比法、经验公式、何颐华法等4种方法在计算精度上进行了评价．基于土的连结强度。研究基础长宽比对基底附加应力和压缩层深度的影响．结果 附加应力随深度发展逐渐减小，长宽比小的附加应力减小的速率快；基础长宽比不同。压缩层计算深度不同．在定义单向和双向筏板的基础上，提出根据基础长宽比不同，应采用不同的方法计算压缩层深度．结论 当基础长宽相近时，采用何颐华法计算压缩层厚度；而当基础长宽比较大时，按经验公式计算．算例表明，根据基础长宽比，按照不同计算公式计算压缩层深度进而计算基础沉降，其结果有很大的不同。     

1200型大直径建筑叠层铅芯橡胶隔震支座性能研究

对隔震建筑采用1200型大直径叠层铅芯橡胶隔震支座进行了力学性能研究,并对其实施了系统性能试验.研究其竖向压缩性能、水平剪切性能、阻尼比和水平极限变形性能,指出竖向压力及水平剪切变形对大直径1200型隔震支座的性能影响.同时使其与Ф1100mm、Ф1000mm及Ф600mm型叠层铅芯橡胶隔震支座进行了对比分析.研究结果表明,中国生产的大直径1 200 mm型叠层铅芯橡胶隔震支座力学性能稳定可靠,可在实际工程中推广应用,并为高层建筑结构的隔震减震控制提供设计依据.     

海洋柔性管道骨架层径向压缩行为的数值模拟

为防止铺设或储运过程中出现径向压缩失效,海洋柔性管道内层设计采用互锁型骨架层。基于有限元数值分析方法,建立骨架层三维有限元模型,研究径向压缩载荷作用下骨架层的力学行为。同时将骨架层简化为圆环,推导了圆环对径向压缩刚度的解析公式。搭建了柔性软管径向压缩性能的实验测试装置,通过骨架层试件的径向压缩测试,验证了有限元模型的正确性;发现传统理论模型的误差较大。数值研究还发现,随着钢带厚度与内径比的增加,骨架层径向压缩刚度会显著增大。建立的有限元数值模型及其分析技术为柔性管道受径向压缩分析和设计提供了有效的技术手段。     

叠层橡胶支座拉伸刚度退化机理研究

为研究剪切变形下叠层橡胶隔震支座拉伸刚度退化特性,分别建立双弹簧受拉模型与偏拉有效面积模型,并推导各截面形状及尺寸的拉伸刚度比公式。然后采用有限元软件ABAQUS建立支座模型,在模型验证的基础上,分析截面尺寸及形状对支座拉伸刚度退化影响,并与理论模型分析结果进行对比。理论模型与数值分析结果表明:橡胶支座拉伸刚度比与截面尺寸大小、形状无关,仅和剪切变形与截面惯性半径比值有关;当支座剪切变形达到规范限值时,拉伸刚度退化52%左右;所建立的模型及拟合刚度退化公式能够有效模拟橡胶支座在不同剪切变形下的拉伸刚度退化情况。     

历史建筑的隔震加固技术研究

应用隔震技术对历史建筑进行加固,不仅可以提高它的抗震能力,而且可以保护它原有的建筑风貌。本文研究了历史建筑的隔震加固技术,对隔震支座的布置原则、隔震结构的计算方法和隔震加固的施工工艺进行了探讨,提出了一种由滑板和橡胶支座构成的组合隔震系统。通过计算地震反应,分析了采用全部铅芯橡胶支座和组合系统进行加固的隔震效果。研究表明:与非隔震结构相比,采用全部铅芯橡胶支座隔震,可使层间地震剪力减小到30%～35%;采用组合系统隔震,可使层间剪力减小到25%～30%,两者均有明显隔震效果。     

平面柔性铰链导向机构刚度分析与实验测试

柔性导向机构是精密仪器设计中的一种重要的导向形式,其在导向方向的刚度计算是机构设计的关键技术.基于材料力学的弯矩方程,推导出平面柔性铰链的抗弯刚度解析式,并采用能量法求解出平面柔性铰链导向机构的刚度解析式.为验证解析公式的正确性,设计并加工了平面柔性铰链导向机构,在精密弹簧拉压实验仪上进行刚度测试,实验结果与理论计算结果进行对比,二者的相对误差为4.7%,证实了解析公式的正确性.     

桥梁限位型减隔震支座试验及其参数敏感性分析

为了将限位功能集成于普通支座,简化设计和施工过程,提高经济性能,提出一种具有限位功能的新型减隔震支座。新支座通过外加支座底盆限制位移,通过高阻尼橡胶块缓冲限位冲击力、提供自复位刚度和一定的耗能功能;将地震易损部件模块化,方便震后修复。足尺模型拟静力试验和参数敏感性分析结果表明,其减隔震和限位功能符合预期。摩擦系数越大,墩梁相对位移和桥墩剪力越小;橡胶块的缓冲刚度越大,剪力越大但位移越小;橡胶块的缓冲刚度和支座滑动间隙取值需综合考虑位移和剪力的影响。     

橡胶铅芯隔震支座力学性能的温度效应研究

对不同温度环境下(-40℃～40℃)铅芯橡胶隔震支座的力学性能进行了试验研究,从定性和定量两方面得出一些结论,在此基础上提出了反应温度变化对支座力学性能影响的近似公式,为冬季气温极低的高烈度地震设防区的基础隔震建筑结构设计提供了有益的参考.     

弹性软碰撞防护装置试验研究

为限制隔震层位移,对能提供刚度的弹性软碰撞防护装置进行了试验研究,该装置主要由天然橡胶支座、剪力键及中空连接钢板组成.首先对天然橡胶支座进行了设计压应力12 MPa下基本性能试验及压应力0 MPa下剪切试验.然后,进行了三种型号的弹性软碰撞防护装置的水平力学性能测试试验,测定该类装置的水平等效刚度及支座顶端在装置工作过程中的转角,探讨不同剪力键连接方式、不同材质的剪力键及中空连接钢板、剪力键外圆面是否罩橡胶套、不同支座直径以及不同橡胶剪切模量的影响及差异.对比分析了弹性软碰撞防护装置的水平等效刚度与支座部分在0 MPa下试验结果的差异.结果表明:单纯采用过盈配合的连接方式,剪力键存在松动的可能,改进的连接方式是可行的,在剪力键外圆面罩上橡胶套后可避免或减轻中空连接钢板的损伤;与0 MPa下支座试验结果相比较,装置水平等效刚度的降低程度及支座顶端转角随支座部分剪应变的增大而增大;不同支座直径及不同橡胶剪切模量,装置水平等效刚度的降低程度及支座顶端转角有所差异.     

外套加层结构中的隔震支座优化参数研究

对隔震技术在分离式外套框架加层结构中的应用进行了研究,研究结果表明可通过理论表达式得到初步设计时隔震支座的优化参数.采用线性弹簧和线性阻尼器并联的模型模拟橡胶支座,并采用Bouc-Wen模型描述结构的滞回特性.在数值算例中,对不同加速度峰值和不同地震波激励下的外套框架加层结构进行了非线性动力分析,得到了隔震支座的优化刚度和阻尼系数,该结果与理论表达式得到的优化阻尼系数一致,大量的数值分析结果表明在一定范围内,隔震支座的刚度取值对其耗能减震效果影响不大,说明隔震技术在分离式外套框架加层结构中的应用具有较大的优势,隔震支座阻尼系数初步设计值可通过理论表达式求得,可为工程师的初步设计提供参考,有利于这种加层结构体系的推广应用.     

基础隔震异形柱框架结构的参数优化

根据叠层橡胶支座和异形柱框架结构体系的非线性特性及相互间的影响,建立三维非线性有限元分析模型。通过改变叠层橡胶支座的阻尼比和刚度,利用SAP2000有限元软件对模型进行不同地震波作用下动力时程分析。结果表明:控制异形柱框架结构的地震反应,可通过优选隔震层动力参数来实现;异形柱框架结构隔震系统阻尼比最优取值范围为0.22~0.27,刚度应在满足允许位移条件下适当降低取值。     

火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导研究

为了研究火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导极限,并对工程上的防火保护设计提供理论依据及试验数据参考,在一维非稳态热传导公式的基础上,推导出ISO834火灾标准升温下的隔震橡胶支座防火保护热传导规律,按照GB 9978.1—2008建筑构件耐火试验方法,对工程上常用的LNR500支座防火板保护、LNR1500支座防火板保护及LNR500支座防火板、柔性防火材料组合保护3种防火保护试件进行在ISO834标准升温下的耐火试验,用ABAQUS软件对试验的建筑隔震支座进行了建模及有限元热分析。通过防火保护数值分析和耐火试验结果与公式结果对比,吻合较好,验证了理论公式的有效性。以理论推导和试验数据为基础,当支座表面温度达到临界温度150℃时,不同导热率防火板的极限厚度表可以作为工程应用参考。     

某类铅芯橡胶支座的端部水平动静比研究

为了研究铅芯橡胶支座的端部水平动剪力与静剪力的关系,提出了动静比,并对于橡胶剪切模量为0.6 MPa的铅芯橡胶支座进行动静比的初步分析,依据建筑抗震设计规范对铅芯橡胶支座竖向设计荷载的规定,采用非线性模型对常用的铅芯橡胶支座进行动力时程响应分析,研究了铅芯橡胶支座的直径、屈服后刚度与屈服前刚度比及其竖向设计荷载等参数对地震作用下铅芯橡胶支座端部水平动静比的变化趋势和分布状态的影响,主要探讨了各种参数下剪切变形与动静比的变化关系,给出了动剪力的简化计算的一般公式.研究表明随着铅芯橡胶支座剪切变形的增大,其动静比逐渐的在降低,动剪力和静剪力逐渐接近.当剪切变形达到250%时动静比在1.25以内,此时动剪力简化计算结果与数值分析结果变化趋势基本一致,具有一定的可靠性.     

铅芯橡胶支座隔震桥双向地震响应影响因素研究

考虑铅芯橡胶支座双向耦合作用更能模拟LRB隔震桥在地震波作用下的实际响应。文章以一座典型三跨连续梁桥为工程背景,通过对结构的离散建立包含铅芯橡胶支座出力的全桥有限元分析模型,采用Bouc—wen模型模拟LRB的非线性双向耦合特性,采用增量形式的Newmark方法和龙格库塔法联合求解非线性动力方程。通过比较在不同的桥梁结构几何参数和支座参数下的地震响应来研究这些参数对双向隔震桥地震响应的影响。数值结果表明,桥墩刚度和支座初始刚度、硬化比和屈服强度对LRB隔震桥响应影响很大,在进行隔震设计时,必须对以上参数进行优化设计,选择最合理的参数,使地震响应降到最低。     

云南某中心大楼基础隔震设计研究

云南某防灾中心大楼位于8度抗震设防区,主体结构为钢筋混凝土框架结构．该工程采用基础混合隔震技术设计,在桩基顶面与上部结构之间设置架空层用作安置设备管道及隔震层．隔震层由纯天然橡胶隔震支座和铅芯橡胶支座组成．对主体结构基础隔震采用非线性时程分析以及能量分析法进行了详细分析,结果表明：各类抗震器充分发挥了其设计性能,上部结构的地震响应明显降低．     

大直径建筑叠层橡胶隔震装置温度相关性及老化性能研究

针对隔震建筑中隔震层采用隔震装置多为叠层橡胶隔震支座,其力学特性是否受自然界温度的变化、日照风吹及长期持荷的影响,一直为研究者和设计师们所关注.为此,以足尺叠层橡胶隔震支座为研究体,经系统试验研究其温度特性(-20℃～+40℃);温度为100℃时,恒温时间240 h和336 h状况下老化特性;老化前后相关性能对比;老化后极限性能及120次反复循环加载后的基准性能.结果表明:温度对叠层橡胶隔震支座的竖向刚度、水平刚度、屈服力及等效阻尼比具有不同程度的影响;其耐老化寿命可达到20℃×60 a以上有着不短于工程结构的使用寿命50 a;为隔震技术在建筑领域中推广应用提供重要依据.