考虑压力影响的高阻尼橡胶隔震支座速度#br# 相关性本构模型及其地震响应研究

隔震支座是基础隔震结构中的重要装置,高阻尼橡胶隔震支座具有隔震效果好,环保无污染等优点,但其力学性能复杂,应力-应变曲线与多种因素相关。本文提出了一种考虑压力影响的高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型,研究其对隔震结构地震响应的影响。首先,通过多步松弛试验和不同速度下的循环剪切试验探明加载速度和压力对高阻尼橡胶力学特性的影响。其次,提出一个基于改进超弹性Zener模型的支座本构模型来同时考虑加载速度和竖向压力,并根据高阻尼橡胶的材料试验结果识别模型中的参数,再通过支座试验验证模型的准确性。最后,分析某隔震结构在高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性和近断层脉冲型地震动综合作用下的地震响应特点。结果表明：高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性在近断层脉冲型地震作用下表现得较明显,会对隔震结构的地震响应产生影响,应在隔震设计中予以关注。     

考虑压力影响的高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型及其地震响应研究

隔震支座是基础隔震结构中的重要装置,高阻尼橡胶隔震支座具有隔震效果好,环保无污染等优点,但其力学性能复杂,应力-应变曲线与多种因素相关。本文提出了一种考虑压力影响的高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型,研究其对隔震结构地震响应的影响。首先,通过多步松弛试验和不同速度下的循环剪切试验探明加载速度和压力对高阻尼橡胶力学特性的影响。其次,提出一个基于改进超弹性Zener模型的支座本构模型来同时考虑加载速度和竖向压力,并根据高阻尼橡胶的材料试验结果识别模型中的参数,再通过支座试验验证模型的准确性。最后,分析某隔震结构在高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性和近断层脉冲型地震动综合作用下的地震响应特点。结果表明:高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性在近断层脉冲型地震作用下表现得较明显,会对隔震结构的地震响应产生影响,应在隔震设计中予以关注。     

高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及隔震效果研究

对新型高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及此支座对桥梁的隔震性能进行了试验研究.通过输入正弦波研究其力学性能,试验结果表明:新型高阻尼橡胶隔震支座是速度相关型支座,加载频率的等效水平刚度有较大的影响,但对其等效阻尼系数影响不大.然而加载经历对新型高阻尼橡胶隔震支座的等效水平刚度与等效阻尼系数均有较大的影响.同时通过速度控制型实时子结构试验精确、定量地验证了新型高阻尼橡胶支座对桥梁的减隔震效果.     

高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及隔震效果分析研究

本文对新型高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及此支座对桥梁的隔震性能进行了实验研究。通过正弦波实验研究其力学性能,实验结果表明新型高阻尼橡胶隔震支座是速度相关型支座,加载频率对其等效水平刚度有较大的影响,但对其等效阻尼系数影响不大。然而加载经历对新型高阻尼橡胶隔震支座对其等效水平刚度与等效阻尼系数均有较大的影响。同时通过数值分析精确的定量地验证了新型高阻尼橡胶支座对桥梁的减隔震效果。     

碟形弹簧复合隔震支座力学性能试验与数值模拟研究

为了提高普通碟形弹簧隔震支座的耗能能力,将普通碟形弹簧隔震支座与黏弹性阻尼材料相结合,形成碟形弹簧复合隔震支座。对碟形弹簧复合隔震支座进行静力和动力往复加载试验,考察加载预压量、位移幅值和加载频率对其力学性能的影响。试验结果表明,黏弹性阻尼材料能够有效提高普通碟形弹簧隔震支座的耗能能力;加载频率对其等效刚度和等效阻尼比影响较小;位移幅值和加载预压量与其等效刚度和等效阻尼比成正相关关系;黏弹性阻尼耗能及库仑阻尼耗能占碟形弹簧复合隔震支座耗能的主要部分,黏性阻尼耗能占其耗能的比重较小。利用ABAQUS软件建立碟形弹簧复合隔震支座的精细化数值模型,对其承受静力和动力荷载的力学行为进行数值模拟。数值模拟结果表明,C3D8R单元和C3D8H单元能够有效模拟碟形弹簧复合隔震支座中碟形弹簧和黏弹性阻尼材料的力学行为。     

桥用支座橡胶材料的超弹性本构模型选取及参数确定

针对桥用支座橡胶材料进行单轴拉伸和单轴压缩试验,利用Neo-Hooke、Mooney-Rivlin、Yeoh和Polynomial等4种超弹性本构模型对试验数据进行拟合.拟合结果表明,Polynomial(n=2)模型可以很好地同时表征橡胶的单轴拉伸和等双轴拉伸的力学特性.将拟合得到的本构模型参数代入有限元计算,计算结果与试验结果接近,验证了所选取的超弹性本构模型的正确性.     

桥用支座橡胶材料的超弹性本构模型选取及参数确定

针对桥用支座橡胶材料进行单轴拉伸和单轴压缩试验,利用Neo-Hooke、Mooney-Rivlin、Yeoh和Polynomial等4种超弹性本构模型对试验数据进行拟合.拟合结果表明,Polynomial(n=2)模型可以很好地同时表征橡胶的单轴拉伸和等双轴拉伸的力学特性.将拟合得到的本构模型参数代入有限元计算,计算结果与试验结果接近,验证了所选取的超弹性本构模型的正确性.     

组合基础隔震系统地震反应分析

对组合基础隔震系统中叠层橡胶支座和滑板摩擦隔震支座的恢复力特点进行了研究 ,提出并分析了叠层橡胶支座的粘弹性模型和滑板摩擦隔震支座的粘刚塑性模型 ;即叠层橡胶支座采用弹性恢复力模型和粘滞阻尼恢复力模型 ;滑板摩擦隔震支座采用双线性库仑摩擦阻尼恢复力模型和粘滞阻尼恢复力模型。用提出的分析模型对振动台试验隔震房屋进行了三维非线性动力时程分析 ,并将分析结果和振动台试验结果进行了比较。结果表明所提出的分析模型不仅能有效预测上部结构的地震反应 ,而且分析和试验所得的隔震支座滞回曲线相似。     

基于Benchmark模型的低刚度隔震支座地震响应研究

建筑隔震设计中广泛使用的铅芯橡胶隔震支座(LRB)在近断层地震作用下,支座位移过大,在满足竖向承载力的同时难以兼顾支座的水平刚度和阻尼值,导致隔震体系的隔震效果不佳,甚至隔震支座可能发生损坏。针对这一问题,研发了一种新型的水平低刚度隔震支座,该支座在满足竖向承载力要求的同时,能将隔震层的水平刚度维持在较低的水准,同时保持较好阻尼性能。本文采用ETABS模拟隔震支座并建立隔震Benchmark模型,通过动力时程分析,对比了传统橡胶隔震方案和水平低刚度隔震方案中结构的最大层间剪力、最大层间位移角和能量耗散等结构响应。结果表明,近断层地震作用下,水平低刚度隔震方案比传统橡胶隔震方案的隔震效果更佳。     

高阻尼厚层橡胶支座力学性能试验研究

为有效延长基础隔震结构的竖向自振周期、实现隔震支座耗能能力,论文设计了一种构造简单的高阻尼厚层橡胶支座,对其进行基本力学性能试验、竖向压缩相关性和水平剪切相关性试验,分析竖向压力、预压力、剪应变、加载频率等参数对支座力学性能的影响规律,结果表明：高阻尼厚层橡胶支座的滞回曲线饱满,耗能效果较好;竖向压力和预压力的变化对支座的竖向刚度影响很大,剪应变和竖向压力的变化对支座水平等效刚度有不同程度的影响,加载频率对支座水平向和竖向力学性能均有影响;高阻尼厚层橡胶支座水平力学性能的试验值与按规范计算的理论值较接近,竖向刚度试验值和理论值相差较大,因此提出了支座竖向刚度公式的修正,并基于试验结果验证其准确性。     

铅芯橡胶支座力学性能环境温度相关性研究

铅芯橡胶支座被广泛应用于建筑、桥梁、储液罐及核设备的隔震中。相关研究表明,环境温度对铅芯橡胶支座的力学性能影响较大,但目前仍缺乏基于铅芯橡胶支座组成材料热-力本构特征以及不同特征参数的支座力学性能随温度变化规律的研究。本文从材料层面出发,基于支座组成材料热-力本构特征,建立了铅芯橡胶支座的热力耦合有限元模型,并通过试验验证了支座有限元模型的准确性。通过参数分析,研究了支座关键力学性能指标随环境温度的变化规律。本文提出的热-力本构模型可以为铅芯橡胶支座的隔震设计提供参考。     

斜向滑动摩擦三维隔震装置的滞回模型及其隔震效果

基于铅芯橡胶隔震支座的力学性能特点,研发了斜向滑动摩擦三维隔震装置。基于该三维隔震装置的组成构造和变形机理,提出了其竖向荷载-位移滞回模型,给出了各阶段支座刚度的计算公式。对三维隔震装置进行的竖向压缩拟静力试验结果表明：三维隔震支座在竖向具有变刚度特性,其滞回曲线饱满,不同加载速率和位移幅值下力学性能稳定;提出的滞回模型与试验结果基本吻合,可以有效模拟三维隔震装置的竖向滞回性能。通过三维隔震结构缩尺模型的振动台试验,认为三维隔震装置与传统水平隔震支座具有相当的水平隔震效果,同时可控制结构的竖向响应。     

高阻尼橡胶隔震结构实时混合试验仿真研究

现行隔震支座试验方法多为慢速加载的拟静力试验,无法准确评估高阻尼橡胶隔震结构在真实地震作用下隔震支座速度相关性特性。本文以某七层框架基底隔震结构为研究对象,考虑物理加载系统的随机性和隔震支座的复杂非线性,建立了自适应时滞补偿实时混合试验仿真系统,对高阻尼橡胶隔震支座的力学性能和隔震结构的动力响应进行了评估。结果表明:在噪声、不确定性及物理加载系统的动力特性等影响下,通过合理地设置时滞补偿器及控制器,支座指令位移与实测位移间的最大误差与顶层加速度最大误差分别为1.71%与4.03%,实时混合试验仿真系统能够较好地反映隔震支座力学特性及上部结构动力响应,计算结果具有良好的精度与鲁棒性,为采用实时混合试验研究真实地震作用下高阻尼橡胶支座速度相关性特性展开了有益的探索。     

弹簧改进型双凹面摩擦摆隔震支座理论分析与数值模拟研究

介绍弹簧改进型双凹面摩擦摆隔震支座基本构造,基于力学平衡原理进行理论分析,推导支座刚度、周期表达式等。采用有限元软件ABAQUS建立双凹面摩擦摆隔震支座与弹簧改进型双凹面摩擦摆隔震支座模型,对不同弹簧刚度、摩擦系数下的支座滞回特性等进行分析。研究结果表明,理论计算得到的弹簧改进型双凹面摩擦摆隔震支座滞回曲线与数值模拟结果吻合较好,可知理论公式推导合理;弹簧改进型双凹面摩擦摆隔震支座滞回曲线饱满且对称,表明支座具有良好的耗能能力;为保证减隔震效果,应合理设置弹簧刚度、摩擦系数;应选择合适的球铰面尺寸,并使支座保持弹性状态。     

非线性基础隔震结构复振型反应谱设计方法

采用铅芯橡胶支座、弹性滑板支座或摩擦摆支座的基础隔震结构,在利用反应谱方法进行设计时,需要考虑支座的非线性特征.在传统非线性振动分析平均方法或慢变振幅法中引入激励随机性,以等效线性系统和原非线性系统势能和阻尼耗能相等为原则,提出了基于能量平衡的随机等效线性化方法.在该方法中,等效刚度和等效阻尼系数表达为振动幅值的期望,...     

一种常阻尼隔震支座开发及在建筑结构的应用研究

为解决在大变形条件下,隔震支座阻尼力不足的问题,提出一种常阻尼隔震支座。该支座的特征是在传统橡胶支座基础上,竖向并联金属摩擦阻尼器,将二者组合成橡胶与摩擦阻尼器组合而成的新型隔震支座,实现支座在大变形下等效阻尼比不明显降低。通过阻尼器的性能试验,验证了本文构造的可行性;基于SAP2000软件对某隔震框架结构进行分析,对比研究铅芯橡胶支座、常阻尼隔震支座的隔震效果,结果表明常阻尼支座在控制隔震层位移方面具有更大的优势。     

自阻尼叠层橡胶隔震支座力学性能试验研究及刚度分析

对西安建筑科技大学研制的自阻尼橡胶隔震支座在竖向及压剪荷载作用下的力学性能进行了试验研究 ,并与普通橡胶隔震支座进行了对比分析 ,给出了隔震装置的水平及竖向刚度系数。试验研究表明 :自阻尼叠层橡胶隔震支座性能稳定 ,受力性能良好、价格合理、安装方便 ,是一种理想的基础隔震装置。     

铅芯橡胶支座的隔震效果分析

采用Wen微分滞回模型,代表铅芯橡胶隔震支座的非线性滞回恢复力特性,对基础隔震结构的隔震效果进行了分析。结果表明,Wen微分滞回曲线可以较为准确地反映铅芯橡胶隔震支座的本构关系,其隔震效果比较明显。     

不同桥梁隔震橡胶支座力学性能对比试验研究

了解桥梁高阻尼隔震橡胶支座(简称HDR)与铅芯隔震橡胶支座(简称LRB)力学性能有何不同。采用试验研究的方法,对不同尺寸、不同生产厂家、具有相同橡胶剪切模量(简称G值)的HDR和LRB支座进行了剪切性能的应变相关性、温度相关性、极限应变及基本力学性能测试等试验,对比研究了它们对支座等效刚度、等效阻尼比的影响。研究分析表明,整体上来讲,应变对HDR的影响要弱于对LRB的影响,部分厂家的HDR对环境温度的敏感性要甚于LRB的敏感性,而温度对LRB的等效阻尼比基本没影响,HDR的初始刚度要大于LRB的初始刚度,大变形硬化程度要更甚于LRB的程度。最后给出了HDR和LRB支座水平力学性能相应的应变相关性、温度相关性拟合经验公式。     

橡胶支座隔震结构计算模型与分析方法

详述了橡胶隔震支座的力学性能,包括竖向刚度、水平刚度及等效阻尼比各种理论公式或实际工程简化计算公式,并对隔震支座恢复力模型进行了分析,重点叙述了橡胶支座隔震结构计算模型,最后提出了对橡胶隔震支座研究发展的看法。