高速公路多联连续梁桥隔震研究

针对高速公路多联连续梁桥的抗震问题,本文对铅芯橡胶支座和摩擦摆支座进行了隔震效应分析与设计优化。本文基于多联有限元模型和非线性时程分析方法,分析了多联体系下各墩地震响应的差异,及铅芯橡胶支座和摩擦摆支座的隔震和耗能效果,并对隔震支座的参数布置进行了优化。结果表明：多联桥梁交界墩的地震响应较联内墩一般增大20%以上,交界墩上部结构跨径差异较大时甚至可达75%。铅芯橡胶支座位移限制能力和大震耗能更好,且屈服前刚度越大、屈服强度和屈服后刚度越小,滞回耗能能力越强;摩擦摆支座小震时即可发挥其隔震效果,且滑动摩擦系数越小、曲率半径越大,隔震效果越好。通过在交界墩布置更多隔震支座可在保证一定隔震率的同时改善桥墩受力不均匀的问题,具有一定的工程参考价值。     

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．     

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。     

长周期地震动作用下隔震梁桥碰撞效应研究

以五跨一联设置铅芯橡胶支座与摩擦摆隔震支座的隔震连续梁桥为研究对象,通过建立三维空间有限元模型,分析探讨了在近场与远场长周期地震动作用下,伸缩缝刚度及伸缩缝宽度变化对两种隔震连续梁桥梁端碰撞效应的影响.研究结果表明:无论是远场长周期地震动作用亦或是近场长周期地震动作用下,伸缩缝宽度对结构最大碰撞力及中碰撞次数均有不同程度的影响,伸缩缝宽度越宽,最大碰撞力越小且碰撞次数也随之降低;伸缩缝刚度变化仅对结构的最大碰撞力有影响;对比两种隔震结构碰撞效应分析结果可知,FPB隔震结构的碰撞程度低于LRB隔震结构.     

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.     

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。     

叠层橡胶支座竖向刚度退化对隔震结构的影响

隔震结构在地震作用下,叠层橡胶支座竖向刚度随剪切变形增加而不断退化,对整体隔震结构产生的影响尚不明确.为此,通过ABAQUS建立不同层数、层高、柱距的隔震框架结构,支座本构采用修正的双弹簧模型结果.通过ABAQUS用户单元子程序UEL,采用FORTRAN语言编写了能够考虑支座竖向刚度退化的支座单元程序;输入实际罕遇地震波,对结构进行弹塑性动力时程分析,研究支座竖向刚度退化对结构地震响应的影响.结果表明:支座竖向刚度退化对结构柱底剪力、轴力、弯矩及梁弯矩有一定影响,地震响应放大系数结果为1.1～1.3;支座竖向刚度退化对支座剪切变形及上部结构层间位移影响较小.研究结果可为今后进行罕遇地震作用下隔震结构的计算分析提供重要依据.     

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。     

基础隔震技术的应用及其经济性分析

以某框架结构为例,对其采用不同隔震支座进行基础隔震设计,对采用不同的隔震支座的隔震结构和抗震结构采用大型有限元分析软件SAP2000进行地震作用下的动力时程分析,同时,还对采用铅芯叠层橡胶支座方案进行了经济性分析.分析结果表明,该框架结构在应用铅芯橡胶隔震支座时隔震设计效果明显,采用铅芯橡胶支座结构具有明显的社会效益和经济效益.     

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.     

应用SMA复合橡胶支座的大跨度空间结构隔震研究

目的为了减小地震作用下大跨度空间结构的地震响应,笔者对采用了SMA（形状记忆合金）复合橡胶支座隔震体系的大跨度空间结构的隔震效果进行了研究.方法通过SMA材料的拉伸试验验证了SMA材料的本构模型;设计了基于SMA材料的SMA复合橡胶支座,给出了SMA复合橡胶支座的工作原理和恢复力模型;建立了一大跨度空间结构的有限元计算模型,数值分析了计算模型在地震作用下采用SMA复合橡胶支座隔震体系后的隔震效果.结果计算结果表明：采用SMA复合橡胶支座隔震体系后,大跨空间结构的竖向位移可减小70%,控制杆件内力可减小70%以上.结论表明了SMA复合橡胶支座对大跨度空间结构是一种有效的隔震体系.     

高性能低造价隔震支座力学性能简化计算方法

提出一种适用于经济欠发达地区的高性能低造价隔震支座,该支座采用工程塑料板代替传统橡胶隔震支座中的钢板制成,传统隔震支座的理论公式不再适用,必须通过柔性加劲层隔震支座理论求解,其解析表达式运算复杂,不便于工程应用。作者提出一种简化计算方法用于计算该型隔震支座在压缩和纯弯曲状态下的强度、刚度与应力值。引入加权残值法,求解基于柔性加劲层隔震支座理论的橡胶层应力的平衡方程。根据精度要求,通过试算选取合适的试函数,求解高性能低造价隔震支座在压缩和纯弯曲状态下橡胶层应力的简化解,进一步推导出隔震支座的应力分布、压缩刚度、弯曲刚度以及极限压缩应力的简化公式。引入隔震支座特征参数,通过参数分析发现简化公式的误差随着隔震支座长宽比和特征参数的增加而增加,进而给出简化公式的适用范围。最后选取不同长宽比和特征参数的四组典型的高性能低造价隔震支座试件进行系统的力学性能试验。结果表明对于常用的方形和条形隔震支座,简化公式求解竖向刚度的误差总体上与解析公式相近,验证了简化公式的准确性与简化计算方法的合理性。该方法可推广至采用任意几何形状和其他加劲材料的隔震支座力学性能的简化计算,有利于高性能低造价隔震技术在经济欠发达地区的推广应用。     

近震作用下桥墩变高度隔震梁桥设计研究

通过定义桥墩变高度隔震梁桥的支座强度率、各桥墩刚度率和总体系刚度,对总支座强度和扭转反应进行了归一化,并基于Park模型模拟双向水平近震作用下铅芯橡胶支座的非线性动力恢复力特性,对桥梁进行非线性时程分析,研究了桥墩刚度率和支座强度率的分布等对桥墩变高度隔震梁桥的支座剪力与位移、桥墩变形、桥面位移和桥梁扭转反应的影响.结...     

橡胶隔震支座对桥梁隔震性能的实时子结构拟动力实验研究

通过开发的速度控制型实时子结构拟动力实验系统,研究天然橡胶支座（NR）、高阻尼橡胶隔震支座（HDR）和超高阻尼橡胶隔震支座（HDR—S）等速度相关型隔震支座对桥梁的隔震减震效果。基于速度控制的实时子结构拟动力实验系统,通过速度控制实现对橡胶隔震支座的实时拟动力加载,可以在实验过程中充分考虑到隔震支座的速度相关性对实验结果的影响,精确地模拟地震中隔震桥梁结构的地震反应。实验结果证明此系统对速度相关型隔震支座有足够的实验精度。通过对比3种不同性能的隔震橡胶支座的实验结果,验证了在不同地震条件下超高阻尼橡胶隔震支座对桥梁结构的隔震优越性。     

SMA-橡胶复合支座在空间网壳结构中的隔震研究

为了减轻大跨屋盖地震灾害,在综合普通橡胶支座与形状记忆合金(SMA)特点的基础上,提出并设计了一种SMA-橡胶复合隔震支座,给出了隔震支座的力学模型.将设计的复合支座应用于空间网壳结构,探讨了其隔震控制理论,建立了隔震网壳结构的运动方程.通过对一单层柱面网壳的隔震分析表明,SMA-橡胶复合支座可有效减小网壳结构的地震响应,并且比普通橡胶支座具有更好的隔震效果.     

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.     

SMA三维隔震支座的双层柱面网壳结构地震响应分析

对于大跨度空间网壳结构,在地震作用下,竖向激励对结构的破坏是不能忽视的。特别是在一些高烈度和震中地区的建筑物,由于竖向分量明显,必须进行竖向隔震在内的三维隔震研究。论文在SMA-橡胶复合隔震支座基础上,针对普通橡胶支座存在的不足,设计了SMA三维隔震支座,分析了SMA三维隔震支座的构造和工作原理。建立了某体育场的双层柱面网壳模型,通过与普通橡胶支座的对比分析,应用SMA三维隔震支座的网壳结构的水平和竖向杆件内力都较普通橡胶支座下有明显降低,特别是网壳结构最容易发生变形破坏的外端环杆内力降低比较明显,对结构具有较好的保护作用;通过位移时程反映分析,在SMA三维复合隔震支座作用下结构节点位移峰值明显降低,时程曲线趋于平缓,说明了SMA三维隔震支座有较好的隔震效果。     

两种新型滑板型文物隔震支座设计及性能研究

为了确保博物馆内文物的防震安全,首先,提出了两种新型滑板型文物隔震支座,分别为固定刚度支座和变刚度支座。其次,建立了对应的“支座-展柜”系统有限元模型。同时,建立并提取某博物馆有限元模型不同工况下的楼层波,进行“支座-展柜”模型的时程分析,研究两种文物隔震支座的隔震效果、适用性,并完成支座设计。结果表明：滑板型文物隔震支座可同时实现X、Y 两方向的隔震,同时,变刚度支座还可实现文物在不同强度地震作用下的隔震目的;固定刚度支座和变刚度支座在隔震楼层波下的平均隔震效果约为60%、80%,非隔震楼层波下的平均隔震效果约为90%、95%;变刚度支座的隔震效果优于固定刚度支座。最后,得到了两种新型滑板型文物隔震支座的设计方法,该设计方法可为后续工程应用提供必要的指导依据。     

组合隔震系统的隔震效果研究

在既有建筑的基础和上部结构之间增设隔震层,可以减小上部结构的地震反应,从而“间接”地提高建筑物的抗震能力.通过分析了某一建筑物,分别采用铅芯橡胶支座和组合隔震系统时(滑板与橡胶支座的比例分别为1∶6、1∶4和1∶3)的地震反应,并把它们与非隔震时的地震反应进行比较,研究了各种工况的隔震效果,分析了支座比例与减震系数之间的关系.研究结果表明:采用组合隔震系统加固既有建筑,能够减小上部结构的地震反应;而且在支座总数量中滑板支座比例越大,隔震效果越明显.     

天津永定新河特大桥南引桥隔震效果理论分析研究

本文针对天津永定新河特大桥南引桥的抗震问题,采用了铅芯隔震橡胶支座隔震技术,依靠隔震支座延长桥梁的自振周期,增加桥梁结构的附加阻尼,从而降低桥梁的地震力,提高桥梁的安全性.在研究中,应用Ansys有限元分析软件对南引桥在隔震、非隔震两种状态下的地震反应进行了时程分析,同时对支座的参数进行了优化,通过对比分析结果,从理论上验证了铅芯隔震橡胶支座的隔震效果.