公路桥梁板式橡胶支座失效标准研究

通过对山西省3条高速公路上的板式橡胶支座进行现场调研,确定了该类型支座存在的主要病害问题是支座局部脱空和支座剪切变形.然后通过单轴拉伸试验、双轴拉伸试验和平面剪切试验得出运营桥梁支座实际的特性参数.通过建立板式橡胶支座的有限元模型,分析得出橡胶支座的极限脱空率和极限剪切角.最后通过软件试算,模拟局部脱空和剪切变形两种病害同时存在的情况下支座的受力,拟合出板式橡胶支座在两种病害同时作用下的失效判别公式和失效曲线,如果局部脱空和剪切变形的组合满足失效判别公式或者在失效曲线范围之外,说明支座失效.研究得出的失效标准可以为板式橡胶支座的更换提供依据,具有较高的工程应用价值.     

铅芯橡胶支座滞回曲线的扁环现象及其恢复力模型

大量的试验数据表明,铅芯橡胶支座的滞回曲线与加载时程密切相关.目前现有的铅芯橡胶支座恢复力模型中都没有考虑加载时程基础上的应变滞回特性,针对铅芯橡胶支座的这一特性,提出了铅芯橡胶支座的“扁环”效应,根据双拐点原则建立了考虑加载时程应变滞回特性的剪切弹塑性的“扁环”效应恢复力模型,并对提出的恢复力模型进行了静力试验验证.试验结果表明:作者提出的“扁环”效应能很好地描述铅芯橡胶支座加载时程的应变滞回特性,“扁环”效应恢复力模型合理、精确,适合于精确的非线性时程分析.     

SMA-橡胶支座滞回性能的理论模型

利用记忆合金材料的Graesser本构关系,建立了SMA-橡胶支座滞回性能的理论模型,并进行数值仿真,得到光滑的、近似双线性的力-位移滞回曲线,其特征与具有弹塑性耗能机制的橡胶隔震支座相似,支座的性能试验与模拟结果吻合较好,研究表明SMA-橡胶支座滞回效应明显,能防止支座出现过大位移。     

大跨连续梁桥板式橡胶支座隔震影响因素分析

为探究板式橡胶支座在不同影响因素下结构隔震性能的最优化,以北京高烈度区某大跨钢-混组合梁桥为工程背景,采用非线性时程分析和多指标综合评价方法,对比分析不同橡胶剪切模量、不同支座布置方案等多种影响因素下的隔震效果.结果表明,常规抗震方案下各墩地震力分配严重不均衡;在隔震方案中,降低橡胶剪切模量后主梁位移增大,墩底弯矩小幅减小,结构综合隔震效果变差;适当将聚四氟乙烯板与普通板式橡胶支座组合,综合隔震效果更好,且宜将聚四氟乙烯板式橡胶支座靠近中间墩布置;所用评价方法在综合考虑主梁位移和最大墩底弯矩后,可量化隔震方案优劣.     

热老化条件下公路桥梁板式氯丁橡胶支座受压试验

公路桥梁橡胶支座比建筑橡胶支座更容易受到气候的影响。为了研究公路桥梁板式氯丁橡胶支座在热老化条件下的各项力学性能指标变化,将氯丁橡胶支座在高温试验箱中进行热老化处理20、40、60、80d,并采用压力试验机对其进行轴心受压试验。研究热老化对氯丁橡胶支座的承载力、极限抗压强度、竖向刚度、抗压弹性模量的影响。试验结果表明,在热老化条件下,氯丁橡胶支座更易发生脆性破坏,弹性阶段缩短,发生钢板外露、裂缝、层状破坏等现象更严重;承载力、极限抗压强度、竖向刚度、抗压弹性模量随热老化程度的加深而逐渐降低;采用最小二乘法对50年抗压强度及抗压弹性模量进行分析,衰减函数和衰减曲线基本符合幂函数变化规律。     

外加强环式与内隔板式方钢管混凝土柱-钢梁框架抗震性能比较

为了对比外加强环式与内隔板式方钢管混凝土柱-钢梁连接框架结构的抗震性能,设计并制作了1榀3层2跨外加强环式连接的方钢管混凝土柱-钢梁框架,对其进行了低周反复加载试验,与内隔板式连接的方钢管混凝土柱-钢梁框架抗震试验成果进行比较。分析两种节点连接方式下试件的滞洄曲线、骨架曲线、延性和耗能能力、强度退化和刚度退化。结果表明:两种节点连接方式下试件的滞回曲线饱满,延性系数均大于4,满足抗震要求;外加强环式连接的试件极限承载力要明显高于内隔板式连接试件;外加强环式连接的试件具有更好的弹塑性变形能力及耗能能力,抗震性能整体优于内隔板式连接试件。     

钢管混凝土柱与桁架穿芯螺栓端板式连接节点试验研究

为了研究矩形钢管混凝土柱与交错桁架穿心螺栓端板式节点抗震性能,对2个节点试件进行了低周反复荷载试验,在此基础上对节点的受力过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、强度退化、刚度退化和耗能能力等抗震性能进行了较为深入的研究与分析.试验结果表明:穿芯螺栓能够有效地传递桁架拉力;试件滞回曲线呈反S形;节点具有较好的承载力、耗能性能及滞回特征;在整个加载过程中节点的刚度退化明显;随着端板厚度的增加,节点的承载力增加,延性变差;节点转动能力满足抗震性能的要求.     

某变曲率摩擦摆隔震支座设计与有限元分析

介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的特点,分析了不同参数对变曲率滑动曲面的影响.将某球面摩擦摆隔震支座改进设计为变曲率滑动曲面的摩擦摆支座,并利用有限元软件ABAQUS对隔震支座进行实体单元建模.对比了不同曲率变化程度的变曲率摩擦摆支座和球面摩擦摆支座在低周反复荷载作用下的滞回性能.数值分析结果表明：变曲率摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回耗能能力,且其滞回耗能能力优于球面摩擦摆支座;当滑动曲面方程选择合适时,该支座的耗能能力可达到最佳.     

应用于榫卯节点加固的扇形黏弹性阻尼器有限元分析

为提升传统木结构建筑的抗震能力,研发一种用于榫卯节点加固的扇形黏弹性阻尼器。先介绍了2种形制不同的阻尼器(SX-1和SX-2)的构造,并对其工作机制进行分析,利用ABAQUS进行数值模拟,通过对比分析2种扇形阻尼器在反复荷载下的滞回曲线饱满程度、耗能系数及等效黏滞阻尼比,研究阻尼器的变形性能和耗能特性。结果表明：阻尼器构造合理,滞回面积、耗能系数及等效阻尼比均随幅值的增加而增大;位移加载幅值较小时,SX-1和SX-2试件的耗能系数及等效阻尼比的数值均较小;SX-2形制的扇形黏弹性阻尼器滞回曲线更饱满,耗能能力强,具有较大的变形能力;SX-2形制的黏弹性橡胶阻尼器的耗能系数及等效阻尼比相较于SX-1阻尼器均得到提高,SX-2阻尼器耗能能力得到加强,能够更加有效地提高传统穿斗木构架的抗震能力。     

带人字形斜撑型钢混凝土框架结构抗震性能试验研究

为探究带人字形斜撑型钢混凝土框架结构的抗震性能和破坏机理,对3个相似比为2.5 ∶1的人字形型钢混凝土斜支撑结构模型进行低周往复试验,研究此类结构在往复荷载作用下的抗震性能,详细记录了带人字形斜撑型钢混凝土框架结构的裂缝开展和分布及破坏形态特征、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化、等效黏滞系数和总耗能等各项抗震力学指标...     

弹簧隔振支座水平滞回性能试验与分析

为获得大型设施竖向隔振所需的弹簧支座的抗振性能与抗振设计方法,以盖板水平位移是否被限制以及竖向力的大小为基本参数,完成了100 k N和300 k N两类共计10个试件的弹簧隔振支座水平反复荷载与水平位移关系的拟静力试验,获得了考虑竖向荷载影响的滞回关系曲线.试验发现:滞回关系均呈现为初期小位移下为线弹性关系,竖向压缩对单圈极限侧移影响可忽略;较大位移后由于盖板的限制作用使滞回曲线表现为一定耗能;盖板无位移限制时,竖向压缩与水平变形的累积效应可导致局部弹簧发生不可逆塑性变形,其耗能能力和极限侧移能力较大.基于试验结果,提出了两类弹簧隔振支座弹性刚度、弹性变形限值取值方法,建议了罕遇地震影响下弹簧隔振支座位移弹性变形应组合竖向变形.事实证明,在大型设备以及建筑物中预设弹簧隔振支座可以在地震发生时有效提高设备以及建筑物的抗振性能,该研究结果可为大型消声室或半消声室等布置竖向弹簧隔振支座的大型设施震性能评价与抗震设计提供参考.     

钢管混凝土 Y 形柱抗震性能试验研究

为了检验地铁车站地下大空间结构柱的抗震性能,对北京市某地铁车站公共设备区地下空间结构使用的单层钢管混凝土Y形柱进行低周反复荷载试验研究,主要介绍了缩比试件的设计、制作、安装和试验的方案、进行过程及结果,给出了钢管混凝土Y形柱的水平荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、等效刚度曲线和等效阻尼比曲线统计数据,以及部分主要位置的荷载-应变曲线.试验结果及分析表明:Y形铸钢件、圆形截面钢管混凝土柱、顶板等各部分连接安全可靠,能够保证整体结构工作性能良好;试件滞回曲线较饱满,试件等效阻尼比随水平位移的增加而增大,试件耗能规律稳定,表明弹塑性变形能力和抗震性能较好.据实测应变推测,可能的薄弱部分是钢管柱底部、圆钢管与Y形铸钢件连接处和Y形铸钢节点分叉处.     

自阻尼叠层橡胶隔震支座阻尼特性及恢复力模型

对西安建筑科技大学研制的自阻尼叠层橡胶隔震支座的阻尼特性及恢复力模型进行了分析，提出了等效阻尼的近似计算方法，并与试验结果进行了对比分析，给出了不同类型隔震支座共同作用时阻尼比的合理取值．     

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.     

冻融条件下公路桥梁板式氯丁橡胶支座受压试验研究

公路桥梁橡胶支座比建筑橡胶支座更容易受到气候的影响,为了研究公路桥梁板式氯丁橡胶支座经过冻融循环后的承载力变化情况,采用标准冻融试验箱对氯丁橡胶支座进行25、50、75、100次的冻融循环处理并进行轴心受压试验,研究其在不同冻融循环次数的承载力、极限抗压强度、竖向刚度、弹性模量等各项性能指标的变化,并与标准试件进行对比分析。结果表明经过冻融循环处理的氯丁橡胶支座更容易发生脆性破坏,且钢板外露、裂缝等破坏现象比标准试件更严重。随着冻融循环次数的增加,冻融程度的加深,氯丁橡胶支座极限承载力、极限抗压强度、抗压弹性模量都逐渐降低;采用最小二乘法得出50 a抗压强度和抗压弹性模量的衰减曲线和衰减公式,其变化趋势基本符合指数函数规律。冻融循环后的公路桥梁板式氯丁橡胶支座的各项力学性能指标显著降低,因此应严格控制公路桥梁板式氯丁橡胶支座的温度适用范围,并建议提高其最低适用温度,在寒冷地区尽量采用天然橡胶支座。     

叠层橡胶支座特性对巨——子结构减震效果影响

通过考虑叠层橡胶支座和巨-子控制结构体系的非线性特性及相互影响,建立了结构体系模型,并通过改变叠层橡胶支座刚度、阻尼等动力参数,进行巨-子控制结构体系地震响应时程分析,对采用叠层橡胶支座隔震的巨-子控制结构体系的地震响应规律和特点进行了系统的研究。研究结果表明：叠层橡胶支座的刚度、阻尼等动力特性对应用叠层橡胶支座巨-子控制结构体系的减震效果起重要作用。     

简支梁桥铅芯橡胶支座减震特性研究

以一座4×40 m 简支 T 形梁桥为例,对常规非隔震设计的板式橡胶支座和减隔震设计的铅芯橡胶支座（LRB）进行对比分析,比较了2种支座设计下桥梁结构的动力特性以及采用隔震设计后桥梁结构内力、位移响应与非隔震设计的差别。在其他条件一致前提下,研究了铅芯橡胶支座的力学参数对减隔震效果的影响。研究结果表明：铅芯橡胶支座较板式橡胶支座设计的桥梁可以延长结构的周期;设计的铅芯橡胶支座具有明显的减震效果,铅芯橡胶支座可以大幅度减小各墩墩底剪力及墩底弯矩,各墩所受地震力重新合理分配且受力趋于平衡;同时在减隔震设计中,只考虑增大铅芯橡胶支座的型号反而会给桥梁下部结构带来不利的影响。     

600型建筑叠层橡胶隔震装置温度相关性及耐老化性能研究

采用600型建筑叠层橡胶隔震装置为研究体,系统地研究了其温度为(-20℃~40℃)时的特性;温度为100℃时,恒温时间240 h和336 h状态下老化特性;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装置的竖向刚度、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60 a;为隔震技术在建筑领域中推广应用提供了依据.     

配置600 MPa钢筋预制混凝土柱连接区抗震性能试验研究

设计了2个钢连接件连接和3个半灌浆套筒连接预制钢筋混凝土柱试件,对试件进行了低周反复加载试验,研究了预制柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、钢筋应变、刚度退化以及耗能能力,分析了连接形式、轴压比等因素对其抗震性能的影响。试验结果表明：采用钢连接件连接的预制柱Z-1的抗震性能比预制柱Z-2要好;3个采用半灌浆套筒连接的预制柱均能有效传递荷载,结合面处未出现滑移错动。采用钢连接件连接的预制柱Z-1与半灌浆套筒连接预制柱的滞回曲线、耗能能力相当,但后者变形能力更强。轴压比较高的预制柱,骨架曲线下降段更陡,变形能力更弱,但耗能能力更强。采用大直径纵筋半灌浆套筒连接的预制柱承载力略有降低,骨架曲线下降段较陡,后期刚度衰减更快,变形能力更弱。