铅芯橡胶支座隔震储罐地震响应特性分析

利用双线性恢复力模型模拟铅芯橡胶支座力学特性,探讨了不同类型场地上,隔震储罐在铅芯橡胶支座(LRB)与叠层橡胶支座(RB)两种隔震方式下的地震响应特点.研究表明:铅芯屈服力、场地类型和地震强度是影响LRB减震性能的主要因素.与RB隔震方式相比,LRB具有降低基底剪力、支座位移、晃动波高等优点,但减震效果并不总是好于RB方式,与场地类型和铅芯屈服力的选取有关.特别是Ⅳ类场地上RB支座更适合储罐隔震设计.支座最优屈服力参数选取需要根据储罐自振特点、场地类型和地震强度共同确定.LRB支座更适合在高烈度地区应用,减震效率高而且稳定.     

近场地震作用下隔震储罐动力响应参数影响分析

为了研究近场地震作用下,基础隔震参数对储罐地震响应的影响,以1000 m3的储罐为研究对象,通过ADINA建立储罐的有限元模型并输入汶川武都近场地震波,选取不同的隔震参数分析其动力响应,结果表明:基础隔震可以有效降低储罐的基底剪力和罐壁等效应力;随着隔震层阻尼比的增大,储罐罐壁等效应力和基底剪力先增大后减小,隔震层阻尼比取0.1~0.3为宜;随着隔震周期的增大,储罐基底剪力和罐壁等效应力逐渐降低,隔震周期取2~4 s为宜;基础隔震措施不能控制储液的晃动波高。     

近断层地震动作用下铅芯橡胶隔震体系的参数优化

以铅芯橡胶隔震支座耗散的地震能量最大为目标函数,以隔震层最大位移和顶层加速度峰值最小为主要约束条件,对近断层地震动作用下LRB隔震体系的参数进行优化。研究表明,在近断层地震动作用下LRB隔震体系屈服剪力系数的最优取值范围为0.1~0.14,最佳屈服剪力系数随着第二隔震周期的增大而减小,屈服位移较高时最佳屈服剪力系数也较大。屈服前刚度与屈服后刚度比的最优取值范围为16~35,但最优刚度比随屈服位移的减小呈比例增大,刚度比随屈服剪力系数的增大也略有增大。     

简支梁桥铅芯橡胶支座减震特性研究

以一座4×40m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。     

不同尺寸铅芯橡胶隔震支座力学性能的有限元分析

研究不同尺寸铅芯橡胶隔震支座力学性能的变化规律,为小比例隔震结构模型隔震层的相似设计提供依据。采用ABAQUS对不同尺寸的铅芯橡胶隔震支座进行有限元分析。在橡胶和薄钢板厚度按比例变化的情况下,分析了不同尺寸铅芯橡胶隔震支座在竖向荷载和剪切荷载作用下的力学性能,研究了竖向刚度、水平等效刚度、屈服后刚度、屈服剪力、等效阻尼比等随铅芯橡胶隔震支座尺寸的变化规律.分析结果表明:竖向刚度、水平等效刚度、屈服后刚度等随铅芯橡胶支座尺寸的增大而线性增大,等效阻尼比与铅芯橡胶支座的尺寸关系不大,支座屈服剪力与铅芯直径尺寸近似成二次抛物线变化的关系。     

大型液化天然气储罐隔震体系地震响应分析及经济评价

以山东青岛某液化天然气(LNG)储罐为背景,首先采用ADINA软件建立了LNG储罐三维模型,对隔震和非隔震储罐进行模态分析,然后分析不同形状系数隔震支座储罐的地震反应,并研究隔震支座参数对储罐隔震效果的影响,最后对采用隔震支座储罐的经济效益进行初步评价。研究结果表明:采用隔震装置可以降低储罐的自振频率,减小内罐和外罐的加速度、等效应力响应,但应注意隔震体系自振周期的延长将导致液体晃动波高的增加对罐顶的影响;隔震频率和阻尼比对储罐地震响应影响明显;采用隔震支座不但减小了地震反应,同时也降低了储罐的造价。     

面向多级性能设防目标的铅芯橡胶隔震支座基础隔震结构优化设计及分析

根据我国现行建筑抗震设计规范的要求,对基础隔震结构设计时采用将隔震层与上部结构分离计算的方法(即分离式方法),这种方法没有将设防地震作用下的水平向减震系数和罕遇地震作用下的隔震层水平变形这两方面的性能要求同时考虑,难以获得最优的隔震支座力学性能的需求参数以及用于上部结构设计的水平向减震系数。为此,以铅芯橡胶隔震支座(LRB)基础隔震结构为研究对象,采用两自由度体系的简化模型,基于等效线性化和振型分解反应谱法推导了LRB基础隔震系统力学性能参数与水平向减震系数、隔震层最大水平变形之间的简化公式,参数分析中发现,存在一个临界屈服强度比(即铅芯屈服剪力与LRB基础隔震结构总重力的比值)使得水平向减震系数取得最小值,而且当取值大于该临界屈服强度比时,水平向减震系数和隔震层最大水平变形这两个性能指标相互矛盾,无法同时取得最优解,为此将优化目标取为两性能目标的线性组合,从而确定最优屈服强度比,并根据最优屈服强度比所对应的水平向减震系数进行上部结构设计,从而建立面向多级性能设防目标的LRB基础隔震结构优化设计方法。算例分析表明,按照上述优化设计方法所得到的水平向减震系数和隔震层最大水平变形与时程分析结果基本相符,说明该方法合理可行。通过对比分析认为,采用面向多级性能设防目标的优化设计方法所设计的LRB基础隔震结构即使在巨震作用下也具有良好的抗震性能。     

高烈度区连续梁桥的地震响应特性研究

以一3跨连续梁桥为背景,对高烈度区采用普通盆式支座桥梁的地震响应及铅芯橡胶支座的隔震效果进行研究。采用不同地震加速度峰值的地震波作为地震输入对结构进行非线性时程分析,分别研究了高烈度区连续梁桥的地震响应特性,以及高烈度区盆式支座和铅芯橡胶支座桥梁地震响应差异。结果表明:在高烈度区桥梁会产生更大的地震响应,主梁、桥墩和支座的地震响应明显增加;使用铅芯橡胶支座能够较好地达到减震目的,除支座位移和主梁位移外,桥墩响应和支座剪力均明显减小。在高烈度区,铅芯橡胶支座依然可以发挥减震作用,其减震效果甚至会优于在低烈度区的使用。     

预制混凝土剪力墙隔震结构振动台试验研究

为研究预制混凝土剪力墙(PCSW)隔震结构的抗震性能,设计了1个1/4缩尺结构模型,通过改变边界条件形成两种结构,分别为PCSW隔震结构及非隔震结构,并对其进行振动台试验.通过对结构动力特性和地震反应的对比分析,研究了PCSW隔震结构的减震效果和耗能特性.结果表明:高阻尼隔震支座具有较小的水平刚度,降低了PCSW隔震结构的自振频率;高阻尼隔震支座具有良好的耗能性能,提高了PCSW隔震结构的阻尼比;随着输入峰值加速度的变化,PCSW隔震结构的频率和阻尼比具有良好的稳定性;PCSW隔震结构的加速度、层间位移、基底剪力隔震效果明显;在输入峰值加速度400 gal时,顶层绝对加速度减震率达65％,顶层层间位移减小率达60％,基底剪力隔震率达48％;随着输入峰值加速度的增大,PCSW隔震结构的基底剪力隔震率呈增加趋势.     

近断层地震对基础隔震结构动力响应

运用SAP 2000有限元分析软件,采用非线性时程分析法对水平和竖向地震耦合作用下的框架进行了动力分析。探讨了铅芯橡胶支座(LRB)用于基础隔震体系时参数的优选问题,同时也对在近断层地震作用下基础隔震结构和未隔震结构动力响应进行了分析和对比。计算结果表明:对于低频地震波而言,随着隔震周期的增大,梁端最大层间位移越小,隔震效果越好;对于高频地震波而言,梁端最大层间位移和节点最大加速度随着隔震周期的增大呈上升趋势。框架层间位移随着屈服刚度比的增大总体呈下降趋势,结构的地震响应降低,并且屈服刚度比对框架结构梁端最大层间位移的影响大于隔震周期对其的影响。节点最大加速度随着屈服刚度比变化的规律,在不同地震波的作用下会有差异,不同之处往往在结构的中部以上。     

组合式三维隔震支座力学性能试验研究

提出并设计了一种新型组合式三维隔震支座(3DIB),该支座由铅芯橡胶支座(LRB)和组合式碟形弹簧竖向隔震支座(DSB)组合而成,并进行了性能试验。性能试验结果表明,3DIB具有与LRB类似的水平特性、与DSB近似的竖向特性。3DIB具有可变的水平刚度与竖向刚度,水平等效阻尼比与竖向等效阻尼比均达到20%左右,并且具有较高的承载力,可以用于建筑结构的三维隔震。     

铅芯橡胶支座滞回特性的振动台试验研究

铅芯橡胶支座是一种常用的阻尼机构一体型隔震装置,其水平方向的滞回性能反映了该装置的耗能能力并影响整个隔震建筑的隔震效果,是隔震装置的一个关键指标.基于某铅芯橡胶支座基础隔震结构的模型振动台试验数据,对该隔震装置在不同地震加速度记录、不同地震强度、不同地震输入方向等各种工况下的滞回曲线进行了对比与分析,得到了一些有益的结论.     

基于ANSYS的LRB性能模拟验证分析

铅芯橡胶支座(LRB)是一种有效的隔震装置,它通过延长结构的周期、增加结构的阻尼来减小结构的地震反应.在结构隔震分析中,LRB扮演了一个很重要的角色,对其模拟程度的正确与否对整个结构的分析结果将产生很大影响.本文采用大型通用有限元程序ANSYS,对一个单自由度隔震体系进行了LRB性能模拟验证分析,分析表明:在合理确定输入地震动PGA临界点的前提下,采用ANSYS中的Combin40单元来模拟LRB的滞回性能,能获得较为满意的效果;同时通过与SAP2K时程分析比较,也验证了ANSYS分析结构隔震的可靠性.     

串联隔震结构震损倒塌动态模型分析

建立了叠层橡胶隔震垫与地下室悬臂RC柱组成的串联隔震结构的有限元分析模型,编写了利用MSC.MARC软件生死单元二次开发UACTIVE程序来模拟隔震垫的失效,并分析了远场多维地震激励下不同长细比悬臂柱柱顶加连梁对结构响应的影响,同时分析了设置阻尼器控制隔震层位移后的结构地震响应。分析表明:通过生死单元二次开发程序可以有效地模拟隔震垫破坏;实际工程中常规的长细比悬臂柱柱顶加连梁对串联隔震结构的响应影响微小;隔震层增设非线性阻尼器可以控制位移且不影响多遇地震下的隔震效果。     

云南昆明博物馆新馆基础隔震结构楼层谱分析

云南昆明博物馆新馆位于高烈度区,采用铅芯叠层橡胶隔震支座及普通叠层橡胶隔震支座组合基础隔震体系.由于结构内部附属结构物在大震甚至中小震作用下可能发生损坏,造成巨大损失,为此,采用楼层反应谱来分析附属结构物在地震作用下的反应和抗震性能.通过建立主结构分别为基础隔震与基础固定的三维有限元模型,应用基于加速度时程输入的时程分...     

装有3DB的三维隔震建筑的平扭-竖向地震反应分析

首先提出了一种铅芯橡胶碟簧三维隔震支座(3DB)。它由铅芯叠层橡胶支座LRB和加有阻尼材料的碟形弹簧支座DSB串联组成,能有效地解决三维隔震支座竖向阻尼的难题,并可以有效地抑制摇摆。然后,建立了3DB三维隔震框架结构多维地震反应的分析模型和运动方程,并以一栋五层3DB三维基础隔震框架结构为例,对其多维地震反应进行了仿真分析。研究结果表明,本文提出的3DB能简单有效地解决建筑结构的三维基础隔震问题,装有3DB的隔震建筑的多维地震反应降低了50％以上。     

极罕遇地震作用下铅芯橡胶隔震支座基础隔震结构抗震性能研究

基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下具有良好的抗震性能。随着GB 18036—2015《中国地震动参数区划图》引入了极罕遇地震作用，有必要探讨基础隔震结构在极罕遇地震作用下的抗震性能。以两自由度体系(简化模型)和多自由度体系(纤维模型)的铅芯橡胶隔震支座(LRB)基础隔震结构为研究对象，基于弹塑性时程分析的统计结果，分析并比较了设计、罕遇和极罕遇地震作用下上部结构屈服承载力(即降低上部结构抗震设防烈度)和LRB隔震支座力学性能参数对整个LRB基础隔震结构抗震性能的影响。分析结果表明：极罕遇地震作用下，采用降低抗震设防烈度的方式对隔震后的上部结构进行结构设计并不可取；为了保证在极罕遇地震作用下LRB基础隔震结构的上部结构和LRB隔震支座不发生破坏，应尽可能使用大直径和低橡胶剪切模量的LRB隔震支座；如何保证LRB基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下的性能要求以及在极罕遇地震作用下的安全性能是一个具有挑战性的问题。     

超低硬度橡胶隔震支座力学性能的有限元分析

对G值约为0.196 MPa、直径600 mm的超低硬度天然橡胶隔震支座(LNR)和铅芯橡胶隔震支座(LRB)在竖向压应力作用下进行了有限元(FEA)初步数字模拟研究。建立了支座的精细有限元模型,并对其基本力学性能的有限元计算结果与理论计算结果、试验结果进行了对比,吻合较好,侧面验证了计算模型的正确性。通过对LNR和LRB在竖向压力下的有限元数值分析模拟,研究了天然橡胶隔震支座内部钢板应力特征、内部橡胶应变特征、铅芯橡胶隔震支座中铅芯应力特征、铅芯与内部钢板及内部橡胶的相互作用机理。LNR支座FEA初步分析表明,因硬度超低,靠近孔壁处内部橡胶在竖向压应力下较早表现出较大非线性,内部钢板在孔壁处较早出现一定程度的应力集中。LRB支座FEA分析中表明,铅芯与内部橡胶、内部钢板相互作用明显。     

简支梁桥采用减隔震装置后抗震性能分析

介绍了桥梁隔震的概念。以3座不同柱高的城市高架桥工程为实例,分别采用板式橡胶支座和铅芯橡胶支座隔震装置。研究采用隔震装置的高架桥地震反应计算表明:随着立柱的高度增加,结构的柔性增大,桥梁的抗震性能也越好;采用铅芯橡胶支座后,桥梁地震响应明显降低,桥梁抗震性能显著增强。以上海软土地基为基准刚度,研究了基础弹性刚度对采用铅芯橡胶支座桥梁地震响应的影响。结果表明:当基础弹性刚度小于基准值的5倍时,应考虑基础的弹性影响;当刚度大于基准值的5倍时,其影响甚微。