含新型滑移支座的并联隔震建筑实时混合模拟试验研究EI北大核心CSCD

滑移隔震支座是性能稳定、构造简单的隔震装置,介绍了一种摩擦界面涂有二硫化钼的新型滑移支座。为了解滑移支座的摩擦性能及含此支座的并联隔震建筑的隔震效果,对支座进行了拟静力试验、实时混合模拟试验和数值模拟。拟静力试验表明滑移支座的摩擦系数与水平加载频率及压强存在相关性。以滑移支座为试验子结构、铅芯橡胶支座及上部结构为数值子结构,进行了实时混合模拟试验,研究了滑移支座在地震作用下的响应,并通过与有限元模拟结果的对比,评估了并联支座的隔震效果。结果表明,采用新型滑移支座和铅芯橡胶支座的并联隔震结构具有良好的隔震效果。     

滑移隔震支座的试验研究及力学模型

通过滑移隔震支座的试验研究,探讨了静摩擦系数、动摩擦系数的变化趋势及滑动摩擦系数的影响因素,研究滑移隔震支座的恢复力特性。试验研究表明:静摩擦系数和动摩擦系数都与竖向压力的大小有关,随着竖向压力的增大而逐渐减小;滑动摩擦系数随滑动速度的增大而增大;滑动摩擦系数与频率有关,总的趋势是随着激励频率的增大,摩擦系数增大;滑移隔震支座加硅脂润滑后摩擦系数明显降低;高频激励下摩擦滑移隔震支座的恢复力模型宜采用理想弹塑性模型,低频激励下宜采用刚塑性模型。最后,指出已有摩擦力模型存在的缺陷,并根据试验结果建议了一个新的摩擦力模型,分析表明该模型与试验数据拟合较好。     

新型SMA隔震支座动载性能试验研究

以提高SMA利用率为目的，设计了几种不同形式的SMA橡胶支座并进行了耗能试验。研究了水平位移幅值、水平加载频率以及竖向荷载等因素对SMA橡胶支座水平刚度、耗能量以及阻尼等基本力学性能的影响，结果表明，新型的SMA橡胶支座均可有效提高橡胶支座的耗能性能和回复能力，并为SMA橡胶支座优化设计提供了依据。     

叠层天然橡胶支座抗震性能的实时混合试验研究

在地震期间,叠层天然橡胶支座(LNR支座)能够延长结构的周期,隔断地震能量向上部结构的传递,减小地震带来的不利影响。该文采用实时混合试验研究LNR支座的抗震性能。首先介绍了实时混合试验及其设备;然后研究了加载速率、竖向压应力和地震加速度峰值对LNR支座抗震性能的影响,试验结果表明加载速率对水平等效刚度和阻尼比有显著的影响。     

套筒型限位支座滑移性能试验研究及有限元模拟

该文以实际工程为背景,对不同几何构形摩擦副的滑移性能进行了试验研究及分析,并对套筒型支座在剪力和弯矩下的滑移性能进行了试验研究。试验结果及理论分析表明摩擦副的几何构形对支座的滑移性能有较大影响。通过有限元分析,滑移支座的滑移性能也能得到较为准确的模拟,据此提出了基于有限元的对支座滑移性能的评估方法。     

考虑隔震支座特性的隔震结构多尺度模拟与试验验证

基础隔震技术由于良好的隔震性能在实际工程中得到广泛应用。现有的隔震结构分析方法主要采用宏观尺度（如弹簧单元）对其地震响应进行分析研究,隔震支座采用弹簧进行模拟时,该文模型只能反映结构的整体响应而未能考虑隔震支座及其他局部关键位置的细节。因此,为了解结构局部关键位置的力学性能（如隔震支座）,该文提出一种考虑隔震支座特性的隔震结构多尺度模拟方法。首先,建立微观单元（实体单元）与宏观单元（梁单元）之间的多尺度界面连接方程;其次,通过不同尺度单元之间有效组合建立四种不同串联隔震体系模型（弹簧-梁单元模型、弹簧-实体单元模型、多尺度模型和全实体单元模型）,在四种模型梁端施加往复荷载得到其滞回曲线,并与试验结果进行对比分析。分析结果表明,采用多尺度模拟方法不仅能掌握结构局部关键位置（隔震支座）受力特性,还可以提高计算效率,减少计算时间和存储空间,并在计算精度和计算代价之间得到了均衡。在此基础上,结合串联隔震结构振动台试验进一步验证多尺度分析方法的有效性。最后利用多尺度有限元模拟方法的优越性分析某基础隔震结构的动力响应。     

斜向三维隔震支座的非线性力学性能试验及数值模拟研究

该文针对三维隔震结构较高竖向承载力和减震效果的需求,基于铅芯橡胶支座提出了斜向三维隔震支座,并基于铅芯橡胶支座的非线性力学本构模型,建立了考虑压缩应力及刚度衰减影响的三维隔震支座非线性竖向刚度计算模型。进行了倾斜角度分别为12°和15°的三维隔震支座模型力学性能试验,试验结果得到了该三维隔震支座滞回模型呈现出加载和卸载非平行特征,竖向刚度呈现非线性变化,以及角度和竖向位移对力学性能的影响规律。进一步对理论与试验结果进行对比分析,三维隔震支座的试验结果与理论计算值吻合。最后利用通用有限元软件建立不同倾斜角度的三维隔震支座数值分析模型,基于计算理论、静力试验及数值仿真结果分析了摩擦系数、剪应变、倾斜角度对三维隔震支座非线性竖向刚度的影响。     

自保护隔震支座力学性能试验研究

为解决传统隔震支座不具备自保护能力的问题,研发了一种自保护隔震支座,并对其工作机理进行了阐述。据该隔震支座在不同侧向荷载作用下的工作特点可将其分为两个工作阶段。根据隔震支座的自保护能力要求对支座滑移材料进行了摩擦性能测试及择优分析,并对本次设计的自保护隔震支座及传统隔震支座进行了力学性能试验,结果表明:自保护隔震支座比传统隔震支座的竖向刚度最大降低幅值为21.91%,但仍具有足够的竖向刚度承受上部荷载,且这种差异随着竖向面压的增大而逐渐减小;支座在第一工作阶段的水平剪切变形加载下未滑动,发挥与传统隔震支座相同的功效,其滞回特性表现为典型的双线性特点;在第二工作阶段的水平剪切变形加载下支座开始滑动并摩擦耗能,其滞回曲线呈现为三线型特征,虽然有一定的捏拢,但滞回曲线的包络面积仍比传统隔震支座增加约86%;自保护隔震支座在第一工作阶段随加载速率的增加,屈服力和屈服后刚度均有增加,对应包络曲线的面积也呈增大趋势,整体的滞回曲线仍和传统铅芯橡胶支座相似,呈现出典型的双线性特性;在"第二工作阶段"启动后随着加载速率的变大,自保护隔震支座在复位段的捏拢现象逐渐减轻且支座在滑移状态下的性能逐渐趋于稳定。通过对试验曲线进行参数识别发现自保护隔震支座的恢复力模型可以采用呈捏拢效应的Bonc-Wen模型进行模拟,且拟合曲线与试验曲线吻合较好。     

新型多功能隔震支座力学性能的数值模拟与实验验证

为满足桥梁在正常使用荷载与地震极端荷载等不同工况下的性能需求,该文设计制作了一种新型多功能隔震支座,基于ANSYS有限元平台,建立了该支座的精细有限元模型,对其力学性能进行了数值模拟与试验验证。数值结果表明：在350 kN竖向压力作用下,部分铅芯已进入塑性状态,橡胶则处于三向受力状态,其静水压力远大于Mises应力;在100 mm横向剪切位移作用下,单层橡胶片各处剪切应力仍近似相等,相差不超过5%,铅芯则发生了很大的塑性应变,最大Mises塑性应变值达到0.580。数值计算结果与该支座试验数据对比表明,支座数值计算所得剪切性能滞回曲线与试验结果一致性较好,验证了该文数值模拟的准确性与可靠性。     

新型橡胶隔震支座临界行为理论模型研究

橡胶隔震支座在地震作用下同时受到巨大轴力与剪切变形,易发生稳定性问题进入临界状态,现行设计方法及计算理论不能准确计算临界力及临界位移,严重威胁隔震结构安全。提出计算橡胶支座临界行为新型理论模型,根据支座进入临界状态时受力规律,以两层竖向弹簧模拟支座转动性能,非线性水平弹簧模拟剪切性能,建立力学模型对支座临界行为进行分析。通过与试验结果进行对比,表明建立的理论模型能够准确模拟橡胶支座的临界行为,解决了现存分析模型中需要依靠试验校正系数以及误差过大的问题,为隔震结构设计提供有力工具。     

板式橡胶支座摩擦滑移性能试验研究

为研究地震作用下板式橡胶支座的剪切变形及摩擦滑移特性,对7组无顶底钢板的板式橡胶支座进行了水平循环加载试验,考虑了不同竖向压应力、加载速度及橡胶材料等因素的影响,分析了不同加载阶段的板式橡胶支座变形及受力状态,并讨论了不同影响因素下水平等效刚度、能量耗散等抗震性能参数变化规律。试验结果表明:循环荷载作用下的板式橡胶支座工作状态可分为4个阶段,不同阶段下支座水平力及刚度的变化明显,第Ⅲ阶段中支座接触面处会因显著滑移而发生严重磨损,导致水平承载力及刚度发生下降,水平力下降可达30%,建议在桥梁抗震性能分析及评价时考虑支座翘曲及摩擦磨损导致的力学性能的下降;不同影响因素下,支座滑移后的力学性能会发生不同程度的变化,但其力-位移关系最终逐渐稳定,并表现出稳定的滞回特性,可将板式橡胶支座作为"保险丝式单元"设计。     

建筑隔震橡胶支座通过部级技术鉴定

由无锡市圣丰减震器厂设计、生产的 PX3 0 0、PX40 0、PX5 0 0、PX60 0建筑隔震橡胶支座 ,于 1999年 11月15日在无锡市通过了由江苏省建设委员会主持的技术鉴定。鉴定专家组组长是中科院院士周锡元 ,这是建设部隔震减震专家工作委员会组建以来 ,第一次对隔震橡胶支座进     

新型形状记忆合金隔震支座设计与分析

利用形状记忆合金（Shape Memory Alloy,SMA）的独特性能研制合适的隔震装置是SMA在隔震领域应用的关键之一。本文利用SMA超弹性特性设计了一种超弹性SMA隔震支座;根据该支座构造及其工作原理推导了该支座的理论模型,进而建立了有限元模型,应用理论模型进行数值模拟并与有限元结果进行了对比;数值分析了SMA棒长度、SMA棒半径和SMA棒与水平向夹角等主要参数对SMA支座力学性能的影响。结果表明,本文设计的SMA隔震支座呈现出非线性滞回特性,合理调节支座各参数能够在一定程度改善支座性能     

三类三维隔震抗倾覆支座力学性能试验研究

摘 要：针对目前建筑三维隔震支座种类少以及不能抗倾覆的缺陷,开发了三类三维隔震抗倾覆支座（3D-BIORD）。基本思想是将水平隔震的子装置和竖向隔震的子装置串联起来,同时考虑了整套装置的抗倾覆要求。三类支座的区别在于采用不同的竖向隔震子装置,它们分别是环形弹簧支座、碟形弹簧支座和叠层厚橡胶支座。利用电液伺服压剪试验机对水平隔震子装置即抗拉橡胶支座（PRRB）进行压剪试验,利用电子式万能试验机对抗拉橡胶支座和竖向隔震子装置的竖向性能进行试验,结果表明水平隔震子装置在保证原有水平隔震支座性能的基础上,能达到预期的抗倾覆和限位要求,装置的竖向具有足够的承载力和适宜的刚度,弹簧类隔震子装置的性能基本不受加载频率的影响。     

钢管混凝土短柱支座隔震房屋试验研究

对钢管砼短柱进行了伪静力试验研究，由此确立了短柱支座的恢复力模型。其恢复力模型曲线丰满、呈仿锤型、不出现下降段。滞回性能与钢材相近。在此基础上，利用钢管砼隔震支座对一幢四层砖混房屋模型进行了地震模拟振动台试验。试验结果表明，钢管砼短柱具有良好的隔震性能，施工方便、操作简单、容易推广，是一种新型的隔震支座。     

桥梁高阻尼隔震橡胶支座性能试验研究

高阻尼隔震橡胶支座是一种具有耗能性能的新型隔震支座,已经开始应用于桥梁减隔震控制中。为了研究这种新型隔震支座的滞回性能,选取用于某高速公路桥梁的高阻尼隔震支座进行竖向压缩和水平剪切加载试验研究,研究其竖向压应力、水平极限剪切应变、加载频率及加载次数对滞回性能的影响。研究结果表明:高阻尼隔震橡胶支座的滞回曲线较为饱满,耗能效果较好,且多次循环加载后其耗能能力未出现降低的趋势;加载频率对于支座的等效刚度和等效阻尼有一定的影响。     

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。     

大型渡槽支座隔震研究

采用数值模拟和实验研究了某大型渡槽采用球形减震支座的减震效果及减震机理.振动台实验和数值模拟的结果都表明:所设计的不同的减震支座对结构均有减震效果,槽身主要测点动应力值明显减小;采用减震支座后,不同周期的地震波减震的效果虽然有差别,但主要部位动应力都有比较明显的减小;结构的水平向加速度也明显下降.从减震支座的滞回曲线看,横槽向和顺槽向均有比较明显的滞回环,说明球形减震支座具有比较明显的耗能效果,这也表明该支座对大型渡槽的减震有效果.减振支座的相对位移较小,可以满足设计要求.从这些结果看:大型渡槽采用减震支座是可行的,而且减震效果明显.     

村镇建筑新型简易隔震技术研究

该文提出采用工程塑料板替代传统橡胶支座中的钢板,研发了一种简易隔震支座。选用环氧树脂纤维与不饱和聚酯纤维加强工程塑料板这两类板材,分别对其进行了拉伸和弯曲性能试验。探索了简易支座的冷粘结与热硫化成型工艺,并对简易隔震支座进行了试验性能研究。在此基础上,提出了一整套适用于村镇低矮建筑的隔震连接构造与隔震层的施工方法。该新型简易隔震支座具有重量轻、造价低、便于运输与施工等优点,可望在不发达村镇地区普及推广,具有重要的现实意义与应用前景。     

新型钢滚轴及混合隔震结构地震模拟振动台试验研究

针对一种新型钢滚轴隔震支座进行研究,分别设计制作了一组钢滚轴隔震支座和一组摩擦摆隔震支座,并完成了某两层钢框架的固结、纯滚轴隔震、滚轴+MR被动阻尼器混合隔震和摩擦摆隔震模型的振动台试验。研究了各模型在地震加速度峰值为0.10 g、0.20 g的3条地震波作用下的结构响应,试验结果表明:新型钢滚轴隔震支座的隔震效果优于摩擦摆隔震支座,纯滚轴隔震模型和滚轴+MR被动阻尼器的混合隔震模型均可降低结构加速度反应56.1%～80.8%,且合理的优化混合阻尼隔震体系的阻尼值可使隔震效果更佳。同时,采用MR阻尼器的混合隔震模型较纯滚轴隔震模型可降低隔震层位移反应58.7%～87.4%,且随着阻尼值的增大其控制效果更好。因此,将新型钢滚轴隔震支座与阻尼装置配套使用的方法有效可行,在充分发挥滚轴隔震支座隔震效果的同时避免了结构隔震层位移过大的问题。