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.     

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.     

多跨简支梁桥加固措施的抗震性能评估

对一座典型的五跨简支铁路箱梁桥进行了多种工况的非线性地震反应分析,评价限位拉索、混凝土墩套、橡胶支座和铅芯橡胶支座等措施对桥梁主要构件抗震性能的影响.结果表明,各措施对桥梁构件的抗震性能有不同程度的改善,限位拉索和铅芯橡胶支座可以有效消减使用活动支座或普通橡胶支座时墩梁的相对位移;铅芯橡胶支座和普通橡胶支座均显著减少了桥墩的延性需求,但普通橡胶支座加大了墩梁间的相对位移和梁体对桥台的碰撞;限位拉索的初始间隙可考虑支座的允许变形,适当取较大值.建议采用铅芯橡胶支座或普通橡胶支座更换固定支座,必要时采用增加混凝土墩套的方法提高桥墩的塑性变形能力.研究成果可用于结构的易损性评价和基于桥梁整体性能的系统化抗震研究.     

基于ANSYS的桥梁橡胶支座测试系统刚度分析

针对现有橡胶支座测试系统中上下承载板由于试验过程中受正压力作用而发生的变形,影响支座弹性模量E的检测结果,本文利用有限元软件ANSYS分别对YE5000-A液压式压力试验机和YAW-5000型电液伺服橡胶支座压剪试验机建立相应的简化模型.在此基础上分别研究两种试验机的刚度,分析计算其上下承载板的变形及其对橡胶支座弹性模量E检测结果的影响,并指出一般通用的压力试验机不能满足交通部行业标准中对测试橡胶支座弹性模量E的检测装置的要求.     

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.     

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．     

板式橡胶支座的智能化研究

普通橡胶支座的健康监控通常采用定期人工检测法,需要大量人力物力,无法实现支座维护的耐久性.因此,有必要设计一种智能化支座实现对桥梁支座工作状态实时监测.通过在普通板式橡胶支座的基础上布设智能传感器,设计出一种用于监测桥梁结构工作状况的新型智能板式橡胶支座.为确认智能传感器对支座工作状态的评定作用的实效性,采用智能支座模拟实际受力状态,开展常态下轴压试验,检测支座测试钢板应力、应变数据及上顶钢板变形数据等.结果表明:支座受力特征与实际支座受力状况相吻合,由此说明智能支座能很好地反馈支座实时工作状态,从一个侧面实现对桥梁结构的健康监控,达到支座智能化设计要求.     

设锚栓的加劲板式橡胶支座的水平刚度

分析了设锚栓的加劲板式橡胶支座在橡胶垫与锚栓接触前后的水平刚度.与支座变形相一致,进行了接触问题的近似分析,得到了一个便于计算机编程的刚度函数算式.一个4柱支承大跨度预应力浅网壳结构的有限弹性变形分析表明,锚栓对计算结果影响较大.     

天然橡胶隔震支座的内部老化特性及预测方法

各种环境因素会使橡胶材料老化,使其更硬更脆,导致橡胶隔震支座无法有效发挥其变形吸能的功能,最终影响隔震结构的安全.由于已经老化的橡胶会阻止氧化进一步向内部深入,因此橡胶隔震支座内部的老化并不均一.本文对常用的天然橡胶(nature rubber,NR)块体进行一系列不同温度下的加速环境老化试验,并对老化后的NR块体进行切片,定量分析了橡胶支座内部不同位置处NR老化的发展情况.结果表明,在支座表面老化最快,而一定深度以内则不会发生老化,在此基础上总结出天然橡胶块体内部的老化规律,建立了老化模型以预测天然橡胶隔震支座的内部老化特性.     

橡胶减振支座动态性能仿真分析研究

基于Mooney-Rivlin、Ogden 3阶和Van der Waals三种橡胶超弹材料本构模型,考虑载荷频率、载荷幅值、载荷均值诸因素影响,分别建立风力发电机橡胶减振支座有限元模型,对橡胶减振支座动态性能进行数值模拟。通过橡胶支座动态承载测试实验,分析不同橡胶材料本构模型对橡胶弹性元件仿真精度的影响。橡胶减振支座仿真分析与动态承载实验结果的误差分析显示,压剪变形载荷工况适合选用Van der Waals模型;Mooney-Rivlin模型适合中、小变形载荷工况;Ogden 3阶模型则更适合较大变形载荷工况。为提高橡胶弹性元件有限元仿真精度,应根据所受载荷工况选用合适的橡胶材料本构模型。     

SMA-橡胶复合支座的力学性能及在桥梁结构中的应用研究

利用形状记忆合金材料(SMA)在相变伪弹性阶段的工作原理与力学性能,建立其在荷载和温度等因素作用下的本构模型;针对桥梁结构在外界条件激励作用下的受力特性,制作成形状记忆合金与橡胶复合桥梁支座,形成新的结构隔震装置.该装置具有自复位功能,可以改变桥梁结构中普通橡胶支座变形过大,不能恢复的缺陷,避免桥梁结构过早地出现病害.为SMA-橡胶桥梁复合支座的深入研究和广泛应用提供了理论基础.     

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。     

桥梁伸缩装置的计算与选择

通过设计实例,介绍了纵向水平力的计算和分配以及板式橡胶支座的剪切变形验算,从而得出伸缩装置选择依据.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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...     

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.     

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。