高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及隔震效果分析研究

本文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实验研究。通过正弦波实验研究其力学性能,实验结果表明新型高阻尼橡胶隔震支座是速度相关型支座,加载频率对其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对其等效水平刚度与等效阻尼系数均有较大的影响。同时通过数值分析精确的定量地验证了新型高阻尼橡胶支座对桥梁的减隔震效果。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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.     

基于老化-海蚀循环的高阻尼橡胶支座剪切性能相关性试验研究

对高阻尼橡胶支座(HDR)开展了长达150 d的老化-海蚀循环试验,定期测试其剪切性能,分析总结了老化-海蚀循环作用时间及剪应变对HDR剪切性能的影响规律。试验结果表明,在老化-海蚀循环作用时间相同时,水平等效刚度比、等效阻尼比的比值和屈服后刚度比均随剪应变的增大而减小,屈服力比则随剪应变增大而增大;在剪应变相同时,随老化-海蚀循环作用时间的增长,其水平等效刚度比和屈服后刚度比总体呈增大趋势,且剪应变越大,水平等效刚度比增长幅度越大。等效阻尼比随试验时间的增长整体呈减小趋势,而屈服力比则随试验时间先增大后减小。拟合试验数据得到HDR水平等效刚度比、等效阻尼比的比值、屈服后刚度比和屈服力比随老化-海蚀循环时间及剪应变双参数的变化规律公式,可为隔震设计人员和深入开展海洋环境下HDR性能的变化规律研究提供理论依据。     

基础隔震大跨异形钢连廊连体结构地震易损性分析

针对地震中大跨连廊与主体结构连接处容易破坏的特征,以某大跨异形钢连廊连体结构为研究对象,开展基础隔震与非隔震连体结构的地震易损性对比分析.首先,对原连体结构进行基础隔震设计,并采用有限元软件SAP2000分别建立隔震与非隔震连体结构的数值模型.然后,定义隔震连体结构中框架-剪力墙结构、连廊橡胶支座端、连廊预埋锚固端和基...     

SMA复合支座与磁流变阻尼器的双重隔震体系减震效果分析

为了进一步改善SMA复合支座在强震下的隔震效果,特别是当复合支座的水平剪切变形较大时,将SMA复合支座与磁流变阻尼器相结合,建立一种基于SMA复合支座与磁流变阻尼器的双重隔震体系及其力学模型,并与单纯的SMA复合支座隔震进行对比。仿真分析表明,该体系不仅能够大幅度地减小隔震层的水平侧移,有效地保护隔震装置,而且能使上部结构的层间位移与加速度反应得到有效的控制,从而提高隔震建筑的减震效果和可靠性。     

大跨度连续梁桥减隔震设计研究

大跨度连续梁桥固定盆式支座在强震作用下往往会发生剪切破坏,如采用加强固定盆式支座的方法来强行保证其安全,将会使固定墩承受较大的地震力和塑性变形。针对这一现象,本文对大跨度连续梁桥的减隔震设计进行了探讨,提出将固定盆式支座改为活动盆式支座,并采用弹塑性减震耗能装置与其并联使用。文中结合一个工程实例,对这种方法的减震效果进行了分析。分析结果表明,在固定墩上采用活动盆式支座与弹塑性减震耗能装置并联,能够有效地减小固定墩所受的地震力,改善结构的抗震性能。     

某大跨网架结构屋盖隔震整体分析

本文在分析大跨空间网架自身结构特性的基础上,提出采用柱顶隔震方法作为该类结构的减震措施。研究了橡胶支座与滑移支座两类隔震装置用于网架结构柱顶隔震的工作机理,进而以某大跨网架结构为例,对具有不同自振周期的网架结构采用不同隔震装置在不同地震波下隔震效果进行了对比。结果表明:两类隔震支座在网架柱顶隔震中均有较好的隔震效果,相对橡胶支座而言,滑移隔震支座受结构动力特性与地震波输入的影响较小。     

几种隔震支座性能的对比试验研究

近年来,基础隔震的研究与应用取得了飞速的进展.对基础隔震中常见几种隔震支座(踏步支座、滑移支座、橡胶支座以及未隔震的固定支座)的性能进行对比评价,采用相同的框架结构模型作为上部结构,在不同支座的情况下输入不同强度的E1 Centro波和Northridge波,并记录分析上部结构的相应反应,以分析不同支座在同一地震下以及...     

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.     

模块化钢框架变摩擦摆隔震结构抗震性能研究

模块化建筑具有整体装配率高,施工绿色环保、高效等优点,然而其抗震性能相对较差,震后修复成本高。将隔震技术应用到模块化建筑中,可在不改动上部结构的前提下,改善其整体抗震能力。相比传统橡胶隔震技术,摩擦摆隔震技术具有承载力大、工业化程度高、湿作业少等优势。为此,研发了一种自适应变摩擦摆隔震支座,分析了该支座力学特性,确定其有限元模拟方法。对变摩擦摆隔震支座进行不同工况下剪切性能试验,试验和有限元模拟结果相对误差均在10%以内,验证了有限元模拟方法的正确性。基于GB/T 51408—2021《建筑隔震设计标准》提出模块化钢框架变摩擦摆隔震结构一体化直接设计方法,以实际工程为背景,设计模块化钢框架摩擦摆和变摩擦摆隔震结构,并对非隔震结构和隔震结构的抗震性能进行对比分析。研究表明：相比摩擦摆隔震支座,所提出变摩擦方式可实现支座等效刚度增加11%左右,等效阻尼比增加18%左右;相比摩擦摆支座隔震结构,变摩擦摆支座隔震结构的楼板加速度、层间位移角、层间剪力和上部结构损伤程度略有增加,但隔震层位移明显减小,且这种特性随地震动强度的增加而愈明显,体现了变摩擦摆支座的自适应性。     

多铅芯橡胶支座水平力学性能研究

当前多铅芯橡胶支座在我国建筑结构中应用正逐渐增多，但是其力学性能研究较少。文章首先利用压剪试验机对多铅芯橡胶支座进行水平单向压剪试验，分析其在单向压剪状态下的力学性能，然后以此试验样本为原型，利用ABAQUS建立多铅芯橡胶支座精细化有限元模型，进行水平双向压剪工况的数值模拟，以弥补试验条件的不足。经过对多铅芯橡胶支座在水平单向与水平双向压剪作用下的力学性能参数的对比，发现多铅芯橡胶支座在双向压剪状态时存在明显的双向耦合效应，单向作用的力学性能有不同程度的下降。最后通过改变一个加载方向的幅值和频率，来探究在双向加载时一个加载方向幅值与频率的改变对另外一个方向力学性能的影响。研究发现随着一个方向幅值和加载频率的增加，另外一个方向的大多数力学性能都有降低的趋势，有些力学性能的变化趋势会因加载函数的不同而呈现出不同的规律。这些特点的发现将有助于多铅芯橡胶支座的合理设计与布置，使其能更好地发挥减隔震的功效。