铅芯橡胶支座在铁路桥梁抗震中的应用研究

本文建立了一结构－－桩基－－土全桥体系动力相互作用分析模型，着重计算分析了铅芯橡胶支座对桥梁的减，隔震作用，并讨论了铅芯橡胶支座设计参数对其减震效果的影响。研究结构表明，铅芯橡胶支座的应用，大大减小了桥梁的地震响应；在确保列车正常运营的前提下，应选用剪切刚度较小的铅芯橡胶支座。     

隔震曲线连续梁桥铅芯橡胶支座参数优化

为了提升铅芯橡胶支座（LRB）在隔震曲线梁桥中的减隔震效果,该文对LRB力学性能参数进行了优化分析。首先,采用ANSYS建立了某三跨隔震曲线梁桥有限元模型,考虑LRB屈服力、初始刚度及屈服后刚度等性能参数的影响,对该桥进行非线性时程分析,得到了结构关键地震响应随支座力学性能参数的变化规律,并确定了支座参数的合理取值范围。在该支座参数区间内,又以墩底剪力之和为目标函数,基于零阶优化算法,对LRB力学性能参数进行了优化。结果表明：屈服力、初始刚度及屈服后刚度对隔震连续梁桥地震响应有显著影响;隔震支座参数优化后,使得隔震支座峰值位移得到了有效控制,同时不显著增大墩底剪力,且边墩与中墩墩底剪力差值明显缩小,各墩受力更趋均衡。     

铅芯橡胶基础隔震房屋模型地震反应分析

考虑铅芯橡胶隔震支座水平力—位移滞回曲线的实际特性、对隔晨支座的滞回特性和粘滞特性进行分析、提出了组合分析模型，铅芯橡胶隔晨支座滞回模型采用双线性库仓阻尼器模型及速度粘滞阻尼模型。对房屋模型进行了三维非线性动力时程分析，并与模型振动台试验结果进行了比较，计算分析与试验结果符合较好。     

多铅芯橡胶隔震支座非线性力学性能试验研究

对应用于桥梁隔震的多铅芯橡胶支座进行非线性力学性能试验,并与理论计算结果进行对比分析。研究表明:多铅芯橡胶隔震支座性能稳定、受力性能良好、安装方便,是一种理想的桥梁隔震装置。在此基础上,采用显式有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA分析多铅芯橡胶支座的非线性动态特性,建立铅芯橡胶支座的FEA(有限元)模型,针对支座中心加竖向荷载和水平向循环往复位移荷载,进行了数值模拟分析,其结果与试验曲线基本吻合,从而为确定多铅芯橡胶支座的动力分析参数提供计算方法,进而可为设计新型铅芯橡胶支座提供指导。     

铅芯橡胶支座的非线性动态分析力学参数试验研究

通过对不同结构构造的铅芯橡胶支座进行水平动态力学试验, 系统研究了铅芯橡胶支座动态力学性能与其结构构造及外加动载之间的关系。研究结果表明:铅芯橡胶支座动态力学性能(特征强度、水平方向耗能、初始刚度、屈服后刚度及硬化比)主要由其本身的几何构造及组成材料决定,且在往复加、卸载循环过程中具有较好的稳定性。对试验数据进行数学统计分析,建立了铅芯橡胶支座各水平动态力学参数与其几何构造及外加荷载特性之间的一系列回归关系式。从而为铅芯橡胶支座的设计提供参考依据,为应用铅芯橡胶支座的结构进行非线性动态分析时,确定其动力分析参数提供可供参考的计算方法。     

基于性能的桥梁结构概率地震需求分析

该研究以概率地震需求分析为基础,建立了某特大桥梁结构无阻尼器和有阻尼器动力非线性模型,用增量动力分析,得到支座最大相对位移的地震响应,并定义了两个性能水准。给出了结构的易损性曲线,并对两个结构的易损性曲线进行了比较,结合地震危险性曲线,得到结构在50 年内的地震需求危险性曲线。研究结果表明:不加阻尼器时50 年内发生碰撞的超越概率接近极限超越概率,加阻尼器后能很好的满足性能水准要求;在小震中阻尼器对结构的抗震性能提高不是很明显,而在大震中能够对结构的抗震性能提高很多。     

多铅芯橡胶隔震支座非线性力学性能试验研究及其显式有限元分析

对应用于桥梁隔震的多铅芯橡胶支座进行非线性力学性能试验,并与理论计算结果进行对比分析。研究表明:多铅芯橡胶隔震支座性能稳定、受力性能良好、安装方便,是一种理想的桥梁隔震装置。在此基础上,采用显式有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA分析多铅芯橡胶支座的非线性动态特性,建立铅芯橡胶支座的FEA(有限元)模型,针对支座中心加竖向荷载和水平向循环往复位移荷载,进行了数值模拟分析,其结果与试验曲线基本吻合,从而为确定多铅芯橡胶支座的动力分析参数提供计算方法,进而可为设计新型铅芯橡胶支座提供指导。     

铅芯橡胶支座桥梁减震设计与分析

本文建立了铅芯橡胶支座滞回特性的等效线性化模型,给出了适用于这种减震装置的设计参数的计算方法及合理的取值范围,并利用ansys软件结合连续梁桥算例分析了铅芯橡胶支座连续梁桥的减震效果和影响铅芯橡胶支座减震效果的因素。     

铅芯橡胶支座微分型恢复力模型屈服前刚度的研究

该文简介了微分型恢复力模型(Bouc-Wen模型)的发展过程及其在铅芯橡胶支座中的应用,基于两个不同规格支座的压剪试验比较了不同屈服前刚度K1(K1=5Kd―40Kd)的微分型恢复力模型与实测结果的差异,发现了一些有益的规律。之后,计算分析了一个上部结构为8层的隔震模型,铅芯橡胶支座屈服前刚度K1分别取10Kd―40Kd,对于不同的屈服前刚度K1,上部结构底层的水平刚度分别设为100Kd、300Kd、500Kd,用以比较屈服前刚度K1对不同周期结构的地震响应的影响。通过以上对比和计算,对隔震设计中铅芯橡胶支座屈服前刚度的取值给出了合理建议。     

橡胶支座基础隔震建筑地震作用实用计算方法

在分析国内外橡胶支座基础隔震建筑地震作用计算方法的基础上,提出了计算橡胶支座基础隔震建筑地震作用的实用计算方法。该文建议的方法考虑了地运动参数和结构参数等多种因素与结构动力特征的相互关系,计算结果与时程分析的结果比较接近,能够满足工程设计的要求。     

基于概率性地震需求模型的桥梁易损性分析

采用概率性地震需求分析方法,建立了汶川地区典型简支梁桥的分析型地震易损性模型。基于汶川地震桥梁震后调查资料,评估了桥梁结构参数的不确定性,抽样并生成一系列桥梁的有限元模型样本。利用汶川地震实测地震波对所建立的桥梁有限元模型进行非线性动力时程分析,并记录每一组分析中桥梁构件的地震峰值响应,通过回归分析建立地震动强度和桥梁构件地震需求之间的关系。在确定桥梁不同损伤状态对应的构件极限状态后,基于对数正态分布假设生成不同损伤状态对应的地震易损性曲线,最后基于可靠度理论计算得到桥梁系统易损性的上下确界。生成的地震易损性曲线可以进一步用于地震风险评估和震后加固优先级决策。     

基于ANSYS平台的高速列车-轨道-桥梁时变系统地震响应分析

以ANSYS为平台,引入虚拟节点建立轮-轨耦合时变单元,并结合UPFs开发特点在通用有限元软件中形成了,适用于地震响应分析的高速列车-轨道-桥梁时变系统模型。所提出的方法中,通过设置质点-弹簧-阻尼器模拟轨道与桥梁的相互作用,以刚体动力学方法模拟其余列车子系统,并利用有限元法模拟轨道-桥梁耦合子系统,进而基于几何相容条件和相互作用力平衡模拟了列车-轨道-桥梁时变系统的动态耦合关系,以地震加速度时程作为该系统的输入激励,通过大质量法施加于轨道-桥梁子系统中。最后,通过数值算例及实际工程应用验证了该时变系统的可靠性和良好的适用性,同时可以看出,结合通用有限元软件丰富的结构单元模型及非线性分析能力,该时变系统模型具有解决大型复杂的实际工程问题的潜力。     

自复位摇晃式支座运用于建筑隔震之可行性研究

运用摇晃（Rocking）及滚动（Rolling）机制研发了一种新型隔震支座,称作自复位摇晃式隔震支座（Self-centering Rocking Bearing,简称SCRB）,根据该支座力与位移关系,建立了以其作为隔震组件之隔震建筑理论运动模型;并以其滚动曲面半径、高宽比（Aspect Ratio）及上部结构自振周期作为研究参数,对SCRB隔震结构受自由振动、简谐力、地震地表加速度扰动进行数值分析。结果显示,经适当设计之SCRB隔震结构不具固定振动周期,不会被特定之扰动频率锁定而引发共振;在受大地震时,能有效降低上部结构之加速度反应,亦能减少层间变位（Drift）,可用于建筑隔震。     

基于pushover方法分析的受腐蚀钢筋混凝土柱抗震性能评价

根据先前对受腐蚀钢筋混凝土偏心受压构件低周反复性能的试验研究结果,提出了构件滞回耗能与钢筋锈蚀率的关系,结合先前提出的受腐蚀构件的恢复力骨架曲线的计算模型,采用pushover方法对地震作用下的受腐蚀钢筋混凝土构件的变形性能进行了分析,得到钢筋锈蚀率与结构弹塑性变形的关系。分析结果表明,随着钢筋锈蚀率的增大,钢筋混凝土构件的变形呈非线性增大,地震强度越大,结构变形随钢筋锈蚀率增加的越快。在规定的变形要求下,随钢筋锈蚀率的增大,结构可承受的地震作用呈非线性降低,钢筋锈蚀越严重,构件在相同变形下承受地震作用的能力越弱。     

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架抗震性能的振动台试验研究

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架结构,是经过特殊节点设计与结构控制理论相结合而形成的一种新型消能减震结构体系。通过对一个缩尺比1/3的三层三跨摇摆框架模型和一个同尺寸的常规钢筋混凝土模型进行模拟地震振动台对比试验,研究模型结构在不同水准地震作用下的动力特性、加速度响应、位移响应,分析结构的抗震性能。试验结果表明柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架集中耗能机制明确,地震作用后能自主复位,主体承重构件在大震下保持完好,是一种免损伤的新型结构体系。     

基于氯盐最不利侵蚀下锈蚀RC框架结构时变地震易损性研究

基于一维Fick第二定律,采用DuraCrete规范中钢筋锈蚀初始时刻的概率预测模型,并基于概率统计的钢筋直径预测模型,计算不同龄期下RC结构中钢筋的锈蚀深度。基于修正斜压场理论并以锈蚀深度为单变量,对不同龄期下受压区锈胀开裂混凝土峰值应力进行计算;根据锈蚀深度对钢筋本构和Mander约束混凝土本构模型中相关参数进行了修正。于地震易损性模型中引入时间参数,建立含时间参数的RC结构地震易损性模型。最后,基于上述材料力学性能退化模型,采用基于力的纤维塑性铰模型,建立三层RC平面框架结构数值模型,并结合本文所提出的时变地震易损性模型,给出了三层平面RC框架0、5、10和15年龄期的易损性曲线和曲面。所提研究方法可用于既有RC框架结构生命周期内的抗震性能及损失预测分析。     

斜交简支梁桥纵向地震碰撞反应精细化研究

为精细化分析简支斜交桥地震碰撞反应,首先基于Hertzdamp碰撞理论,采用开放式地震模拟软件OpenSees建立能够考虑碰撞过程中摩擦作用的简支斜交桥精细化计算模型;然后从动力特性、动力反应层面验证模型的可靠性;最后采用三维精细化计算模型分析斜度、摩擦对斜交简支梁桥纵向地震碰撞反应的影响。结果表明：梁体与桥台间最大碰撞力的产生位置随着斜度的变化而改变;最大碰撞力的大小不仅与斜度有关,而且与斜交桥梁端与桥台间摩擦系数也存在一定关系;摩擦作用削弱了斜度对梁端锐角处纵向最大位移的影响,大幅度减少上部结构峰值转角,使峰值转角最大值滞后在较大斜度时出现;不考虑摩擦作用会高估锐角处梁端纵向最大位移反应。     

辐射防护用特种橡胶制品的制备与性能研究

一种新型γ射线防护用橡胶制品填充料由PbWO4和WO3复合制成，其组成为：WO3：PbWO4=40-60：60～40（质量分数）；制备方法：在分散剂、助剂存在下，由Na2WO4溶液与Pb（Ac）2溶液在快速搅拌下沉淀反应得到PbW04沉淀，然后将此PbW04沉淀加入到磨细的WO3浆体中，再研磨1～2h即成。该填充料与硫化橡胶乳液形成的分散系稳定性很好，制成的橡胶制品（手套）对59．5KeV的了射线的屏蔽率可迭15％～18％，抗拉强度达7．8～9．1MPa，断裂伸长率迭700～1000％；对产品中的Pb作迁移性检测，证明是符合安全卫生要求的。     

基于行星滚柱丝杠副的机电作动器动态特性分析

以舵回路系统中机电作动器为研究对象,考虑机电作动器的安装和舵面负载连接,建立了基于行星滚柱丝杠副的机电作动器数学模型。采用AMESim进行仿真对比分析,探讨了机电作动器中结构刚度、摩擦和间隙等非线性因素对系统动态性能的影响。结果表明：相比传动刚度,结构刚度中固定刚度的提高对于系统动态响应的改善作用更明显;行星滚柱丝杠副间隙量越大,系统的阶跃响应波动幅值越明显;在给定舵控指令下,机电作动器的仿真位移输出响应误差最大为1.8mm,相对误差为1.2%,从而较好的反映了模型的有效性,为功率电传机电作动器的进一步结构优化和控制提供了理论依据。     

基于振源识别的高速微铣削机床状态研究

对介观尺度下三向正交的高速微铣削力混合信号提出一种有效的分离算法,从而获得高速微铣削力的真实信号及机床振动信号并基于此对机床状态进行分析。算法首先以信息量为处理标准将观测信号初步分离,再将分离得到的各分量信号作为行向量构造矩阵,最后对该矩阵进行以高斯性最大为度量的分离,逐一得到各激励源信号,并对其快速傅里叶变换得到频谱,结合机床结构及介观尺度下高速微铣削加工特点,识别微铣削力信号及机床状态信息。实验结果分析表明：该方法可成功对介观尺度下高速微铣削加工中主要激励源和机床状态进行有效识别。