高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及隔震效果研究

对新型高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及此支座对桥梁的隔震性能进行了试验研究.通过输入正弦波研究其力学性能,试验结果表明:新型高阻尼橡胶隔震支座是速度相关型支座,加载频率的等效水平刚度有较大的影响,但对其等效阻尼系数影响不大.然而加载经历对新型高阻尼橡胶隔震支座的等效水平刚度与等效阻尼系数均有较大的影响.同时通过速度控制型实时子结构试验精确、定量地验证了新型高阻尼橡胶支座对桥梁的减隔震效果.     

碟簧-叠层橡胶三维复合隔震支座力学性能试验研究

对适用于大跨空间结构的碟簧-叠层橡胶三维复合隔震支座进行隔震性能试验研究,该支座由叠层橡胶与下部碟簧装置串联组成。水平方向,试验测试了简谐波激励下支座的滞回性能,考察了剪应变、竖向压力及加载频率对其水平力学性能的影响;竖直方向,对支座的等效刚度及等效阻尼比进行试验研究,考察了加载幅值、预压力及加载频率对其竖向滞回性能的影响,同时考察竖向刚度的变化对叠层橡胶支座水平力学性能的影响。结果表明,三维复合隔震支座在水平及竖向均有较好的滞回性能,水平方向等效阻尼比在0.07～0.11之间,其值随着竖向压力的增加而增大;竖向等效阻尼比在0.1～0.2之间,竖向加载频率对其影响不大;竖向刚度的降低使支座的水平等效刚度、等效阻尼比增加。     

高阻尼厚层橡胶支座力学性能试验研究

为有效延长基础隔震结构的竖向自振周期、实现隔震支座耗能能力,论文设计了一种构造简单的高阻尼厚层橡胶支座,对其进行基本力学性能试验、竖向压缩相关性和水平剪切相关性试验,分析竖向压力、预压力、剪应变、加载频率等参数对支座力学性能的影响规律,结果表明：高阻尼厚层橡胶支座的滞回曲线饱满,耗能效果较好;竖向压力和预压力的变化对支座的竖向刚度影响很大,剪应变和竖向压力的变化对支座水平等效刚度有不同程度的影响,加载频率对支座水平向和竖向力学性能均有影响;高阻尼厚层橡胶支座水平力学性能的试验值与按规范计算的理论值较接近,竖向刚度试验值和理论值相差较大,因此提出了支座竖向刚度公式的修正,并基于试验结果验证其准确性。     

不同桥梁隔震橡胶支座力学性能对比试验研究

了解桥梁高阻尼隔震橡胶支座(简称HDR)与铅芯隔震橡胶支座(简称LRB)力学性能有何不同。采用试验研究的方法,对不同尺寸、不同生产厂家、具有相同橡胶剪切模量(简称G值)的HDR和LRB支座进行了剪切性能的应变相关性、温度相关性、极限应变及基本力学性能测试等试验,对比研究了它们对支座等效刚度、等效阻尼比的影响。研究分析表明,整体上来讲,应变对HDR的影响要弱于对LRB的影响,部分厂家的HDR对环境温度的敏感性要甚于LRB的敏感性,而温度对LRB的等效阻尼比基本没影响,HDR的初始刚度要大于LRB的初始刚度,大变形硬化程度要更甚于LRB的程度。最后给出了HDR和LRB支座水平力学性能相应的应变相关性、温度相关性拟合经验公式。     

铅芯橡胶隔震支座水平刚度影响因素数值分析

通过有限元分析软件ANSYS对铅芯橡胶隔震支座力学性能分析,研究了铅芯橡胶隔震支座水平等效刚度(水平刚度)的主要影响因素.采用四分之一的铅芯橡胶支座模型进行模拟分析,大大缩短了有限元软件运行的时间,并获得较好的结果.在此基础上,总结了水平剪应变,以及在不同剪应变下竖向压应力、第二形状系数、橡胶剪切模量和铅芯直径对水平刚度的影响.分析结果表明,水平刚度随水平位移的增加而减小,随第二形状系数、橡胶剪切模量和铅芯直径的增加而增加;而竖向压应力则对水平刚度几乎无影响;并且当水平剪应变较小时,水平刚度受其影响因素的影响较大,即当隔震结构遭受小震时,隔震层的水平刚度受地震作用的影响较大.     

高阻尼橡胶支座压缩-水平双向剪切作用下力学性能试验研究

隔震橡胶支座在地震中处于竖向受压、水平双向受剪的状态。为了研究高阻尼橡胶支座在三向受力状态下的力学性能,进行了高阻尼橡胶支座的压缩-水平单向剪切和压缩-水平双向剪切力学性能试验,分析了水平双向剪切作用对高阻尼橡胶支座力学性能的影响。研究表明,高阻尼橡胶支座在双向剪切作用下的滞回曲线、耗能、屈服力、屈服后刚度、水平等效刚度和等效阻尼比与单向剪切作用下的力学性能有一定的差异,但二者整体相差不大;压缩-双向剪切作用下高阻尼橡胶支座力学性能的计算可以采用支座在压缩-单向剪切作用下力学性能的计算公式。     

自阻尼叠层橡胶隔震支座力学性能试验研究及刚度分析

对西安建筑科技大学研制的自阻尼橡胶隔震支座在竖向及压剪荷载作用下的力学性能进行了试验研究 ,并与普通橡胶隔震支座进行了对比分析 ,给出了隔震装置的水平及竖向刚度系数。试验研究表明 :自阻尼叠层橡胶隔震支座性能稳定 ,受力性能良好、价格合理、安装方便 ,是一种理想的基础隔震装置。     

考虑压力影响的高阻尼橡胶隔震支座速度#br# 相关性本构模型及其地震响应研究

隔震支座是基础隔震结构中的重要装置,高阻尼橡胶隔震支座具有隔震效果好,环保无污染等优点,但其力学性能复杂,应力-应变曲线与多种因素相关。本文提出了一种考虑压力影响的高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型,研究其对隔震结构地震响应的影响。首先,通过多步松弛试验和不同速度下的循环剪切试验探明加载速度和压力对高阻尼橡胶力学特性的影响。其次,提出一个基于改进超弹性Zener模型的支座本构模型来同时考虑加载速度和竖向压力,并根据高阻尼橡胶的材料试验结果识别模型中的参数,再通过支座试验验证模型的准确性。最后,分析某隔震结构在高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性和近断层脉冲型地震动综合作用下的地震响应特点。结果表明：高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性在近断层脉冲型地震作用下表现得较明显,会对隔震结构的地震响应产生影响,应在隔震设计中予以关注。     

有初始转角的橡胶隔震支座水平力学性能研究

在采用橡胶隔震支座的大跨空间结构中,其支座的上下表面常常存在相对转角,针对这一问题,从两个方向对上下表面有相对转角的橡胶隔震支座的水平力学性能进行了研究.在转角为0.005 rad、0.01 rad和0.015 rad的情况下,对橡胶隔震支座进行了水平力学性能试验,试验结果表明,支座水平刚度会随转角的增大而减小.然后,运用ABAQUS软件进行了有限元模拟分析,对试验结果和有限元结果进行对比验证.最后,通过ABAQUS软件对有初始转角的橡胶隔震支座进行了参数分析.结果 表明:有限元分析得到的水平刚度与试验结果吻合较好,为参数分析提供了依据;有初始转角的隔震支座的水平刚度与加载方向有关;初始转角对叠层橡胶支座水平刚度的影响会随着初始转角、支座第一形状系数和支座第二形状系数的增大而增大;根据有限元结果给出了有初始转角的橡胶隔震支座的水平刚度计算公式,可供设计人员参考使用.     

基于一种新型铅芯橡胶隔震支座的力学参数试验研究

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。在支座直径、橡胶和薄钢板厚度不变的情况下,分析了不同倾角或曲率的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、屈服力、等效阻尼比等的变化规律。研究结果表明,竖向刚度随倾角或曲率的增加呈减小趋势,水平等效刚度、屈服后刚度、屈服力、等效阻尼比随倾角或曲率的增加呈增大趋势;同时通过数值分析精确的验证了新型铅芯橡胶支座具有良好的减隔震效果。     

高阻尼黏弹性橡胶连梁阻尼器力学性能试验研究

黏弹性橡胶阻尼器是一种兼具黏滞性和弹性两种特性的阻尼器,耗能能力良好,可以同时为结构提供附加刚度和附加阻尼。通过对高阻尼黏弹性橡胶连梁阻尼器进行循环加载试验,研究了其基本力学性能,分析了该阻尼器在低周疲劳加载和高周疲劳加载下的基本力学特性。研究结果表明：高阻尼黏弹性橡胶连梁阻尼器的耗能能力优良;该阻尼器的储存刚度、损失刚度、损失系数受变形幅值的影响较大,受加载频率影响较小;等效阻尼系数与频率呈现反比例函数关系;该阻尼器的基本力学性能在低周和高周疲劳加载下呈现出较明显的衰减。     

有初始转角的隔震支座在不同方向地震水平力作用下的力学性能研究

为了研究大跨度空间结构支座转动问题,对上下表面发生相对转动的橡胶隔震支座水平力学性能进行了研究。运用有限元分析软件ABAQUS研究了支座无初始转角时的水平性能,分析了有初始转角橡胶隔震支座在X向、Y向和45°向水平位移加载下的支座水平力学性能,得出了水平刚度与剪应变之间的变化关系。结果表明:X向和45°向水平位移加载时,在小剪应变下,支座水平刚度随初始转角的增大而减小,之后随初始转角的增大而增大;Y向水平位移加载下,在大剪应变之前,水平刚度随初始转角的增大而减小,之后随初始转角增大而增大;与无初始转角相比,有初始转角的橡胶隔震支座水平刚度较大,使得其在地震设防烈度下的隔震效果较差;在工程受力范围内,3种不同水平位移加载下,竖向压力的变化对水平刚度的影响较小。     

高阻尼隔震支座复合橡胶材料制备及性能研究

基于丁腈橡胶(NBR)与溴化丁基橡胶(BIIR)两种基体橡胶共混,制备了可用于建筑高阻尼隔震支座的NBR/BIIR复合橡胶材料。采用流变仪、万能试验机及动态机械分析仪等测试手段分析了橡胶材料的硫化特性、力学性能及阻尼性能。结果表明：采用低硫高促硫化体系的复合橡胶材料具有较好的硫化平坦性。由于热力学不相容性和两相硫化速度的差异,导致两相的交联密度不同及界面结合力弱,降低了复合材料的力学性能。随着BIIR含量的增加,tanδ-T曲线出现两个峰值且分别向更低温和更高温方向外延,大大扩宽了复合材料的有效温域,当共混物NBR/BIIR的比例为30/70时,有效温域达85.60℃。采用热空气老化实验方法进一步研究表明,复合材料力学性能和阻尼性能下降不明显,具有良好的抗老化稳定性。所制备的复合材料具有良好的综合力学性能,研究结果可为制备建筑高阻尼隔震支座复合橡胶材料提供参考。     

自适应多功能摩擦摆支座的性能试验研究

为克服传统摩擦摆减隔震支座的局限性,在前人研究的基础上,研制出一种新型的自适应多功能摩擦摆支座,通过竖向承载力试验、水平性能试验,研究结果显示,支座的屈服力、屈后刚度、等效阻尼会随着逐渐增加的位移而发生变化,与传统的摩擦摆减隔震支座相比具有较好的自适应性。     

Experimental study on a geosynthetics isolator for the base vibration isolation of buildings neighboring metro transportation

By replacing the polyethylene terephthalate (PET) package of stacked sandbags by polyethylene naphthalate (PEN) textile capsule from air springs, a new geosynthetics isolator is developed to improve the mechanical properties of stacked sandbags. Sand and rubber particles were mixed and used to fill the isolator as a soil skeleton. The mechanical testing results showed that the vertical stiffness and damping performance could be easily adjusted by changing the particle mixture ratio. The horizontal stiffness is approximately a quarter of the vertical value, and the horizontal damping ratio is as high as 25%. The ultimate shear strain and compressive stress are 15% and 40 MPa, respectively. Both of these values are much greater than that of stacked sandbags and are appropriate for most buildings near metro transportation. The feasibility of the isolator is verified via field experiments with a full-scale building. After installing the new isolators, the vibration comfort of occupants in the vertical and horizontal directions is significantly improved, as is the secondary air-borne noise comfort. Moreover, the resonant influences caused by vertical and horizontal low-frequency road vibrations are suppressed by the isolator's high-damping performance. Therefore, this geosynthetics isolator is feasible for the base isolation of buildings neighboring metro transportation.     

隔震层屈服系数对基础隔震结构性能的影响

为研究隔震层屈服系数对采用橡胶隔震支座的基础隔震多层结构水平向地震反应的影响,首先对单质点体系在不同屈服系数下的地震反应规律进行分析,包括按等效线性化反应谱法简化计算和按时程分析法计算。然后以一个多层隔震结构为例,研究多质点体系在不同屈服系数下的地震反应规律。同时,分析在不同支座压应力和地震输入强度下的相关性。分析结果表明：对应最小水平向减震系数,存在一个最优隔震层屈服系数区间,且隔震支座平均压应力越小,最优屈服系数越大;隔震层水平位移随隔震层屈服系数的增加而减小;隔震层和各楼层最小水平向减震系数对应的最优屈服系数不同;随着隔震层屈服系数的增加,上部各楼层的水平加速度也相应增加,表现为中间层增幅小、顶层和隔震层增幅大。水平地震输入峰值加速度越大,最小水平向减震系数对应的隔震层最优屈服系数越大,建议参考罕遇地震作用下的地震反应评估隔震装置的隔震效果。     

高静低动刚度型三维隔震系统的#br# 力学性能和地震响应研究

文章提出一种具有高静低动刚度特性(High-Static-Low-Dynamic Stiffness, HSLD)的新型三维隔震系统,由能提供正刚度并具有较大承载能力的斜置橡胶支座和提供负刚度的负刚度装置构成,静载阶段主要由斜置支座提供较大刚度以控制静位移,动载阶段由正负刚度装置联合实现较小隔震刚度减小加速度响应,克服了传统三维隔震支座低隔震刚度与高承载能力的矛盾。进一步对斜置橡胶支座和负刚度装置进行变形分析,得到正负刚度装置力学模型和参数关系,并开展斜置橡胶支座和负刚度装置的静力试验,建立斜置橡胶支座和负刚度装置的理论力学模型。将所提出的HSLD隔震系统应用于建筑结构,通过分析不同水准地震下的结构动力响应,发现HSLD隔震系统适应不同水准抗震性能设计需求,整体结构的静载位移和地震响应均可得到有效控制。