多级性态隔震体系试验研究和结构动力响应分析EI北大核心CSCD

铅芯橡胶支座力学性能受竖向压应力和水平剪应变影响较大,且在极罕遇地震下传统隔震结构易发生位移过大而引发隔震沟碰撞风险。该文提出一种新型高性能多级性态隔震支座,可在单个支座中兼顾竖向高承载特性和稳定的水平滞回特性,所提出支座具有与结构多水准抗震性能相匹配的多级刚度特性。制作多级性态原型支座并进行力学性能试验,得到多级性态支座不同工况下的水平滞回性能,基于试验结果提出了多级性态支座的力学滞回模型。对某高层框架剪力墙结构进行多级性态隔震设计并与原设计铅芯橡胶支座(lead rubber bearing,LRB)隔震方案对比分析,结果表明多级性态隔震系统具有理想的水平隔震效果,且可有效控制支座的竖向拉应力,在极罕遇地震下有效控制隔震层水平位移,实现隔震结构具有多级的抗震性能。     

多级性态隔震体系试验研究和结构动力响应分析

铅芯橡胶支座力学性能受竖向压应力和水平剪应变影响较大,且在极罕遇地震下传统隔震结构易发生位移过大而引发隔震沟碰撞风险。该文提出一种新型高性能多级性态隔震支座,可在单个支座中兼顾竖向高承载特性和稳定的水平滞回特性,所提出支座具有与结构多水准抗震性能相匹配的多级刚度特性。制作多级性态原型支座并进行力学性能试验,得到多级性态支座不同工况下的水平滞回性能,基于试验结果提出了多级性态支座的力学滞回模型。对某高层框架剪力墙结构进行多级性态隔震设计并与原设计铅芯橡胶支座（lead rubber bearing,LRB）隔震方案对比分析,结果表明多级性态隔震系统具有理想的水平隔震效果,且可有效控制支座的竖向拉应力,在极罕遇地震下有效控制隔震层水平位移,实现隔震结构具有多级的抗震性能。     

高速铁路桥梁支座动力特性的试验研究

本文介绍适用于高速铁路桥梁的新型板式和盆式减振橡胶支座动力特性试验的主要结果。试验表明，板式和盆式橡胶支座诉竖向压缩及水平剪切动力变形刚度基本上和静力刚度一致，这两类支座均有一定的滞回耗能功能，但盆式支座的耗能效果优于板式支座均有一定的滞回耗能功能板式橡胶支座的水平剪切力一位移特性和滞回耗能特性只有到支座本身所具有刚度和变形性能有关，而与施加的竖向荷载无关。盆式橡胶支座的抗力幅值和耗能特性直接与作     

不同剪切变形下橡胶隔震支座竖向压缩刚度试验研究

针对橡胶隔震支座,研究了其在不同水平剪切变形状态下的竖向压缩刚度理论计算方法,基于双弹簧模型,提出了改进的不同剪切变形状态下橡胶隔震支座竖向压缩刚度理论计算公式。采用建筑结构中常用的第二形状系数S 2=5系列(G4)天然橡胶支座及铅芯橡胶支座,进行了不同压应力及不同剪切变形下的压缩性能试验,通过试验研究不同水平剪切变形状态下的橡胶隔震支座竖向压缩刚度。研究结果表明:橡胶隔震支座竖向压缩刚度随剪应变增大而减小,随设计压应力增大而增大;在设计压应力相同的条件下,橡胶隔震支座竖向压缩刚度随压应力变化范围的增大而减小;基于橡胶隔震支座有效承载面积的公式虽能反映支座竖向压缩刚度随剪应变增大而减小这一趋势,但与试验结果相比误差较大;既有的基于双弹簧模型的竖向压缩刚度计算公式计算精度优于基于有效承载面积的竖向压缩刚度计算公式,但在150%以上剪应变时,也存在误差较大的问题;提出的改进的基于双弹簧模型的不同剪切变形状态下橡胶隔震支座竖向压缩刚度计算公式与试验结果吻合较好,与既有基于有效承载面积计算橡胶隔震支座竖向压缩刚度和基于双弹簧模型的计算橡胶隔震支座竖向压缩刚度的公式相比较,具有较高的计算精确度。     

斜向旋转型三维隔震装置的力学模型和试验研究

针对斜向旋转型三维隔震装置的变形及力学性能特点,介绍了该三维隔震装置的组成部件、变形机理和力学性能设计方法,建立其水平平动刚度模型、竖向力-位移滞回模型,确定了三维隔震装置的水平平动刚度、竖向压缩刚度和水平扭转刚度理论公式.采用300型三维隔震支座进行了竖向加载力学性能试验,拟静力试验结果表明,该三维隔震装置竖向变形形...     

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。     

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。     

金属橡胶桥梁支座疲劳试验研究

以某公路桥梁为工程背景,设计并制作了两个足尺金属橡胶桥梁支座试件,开展了200万次的竖向疲劳试验,探讨了疲劳前后支座力学性能的变化规律。在疲劳试验过程中每隔20万次进行了一次压缩试验,得到了一组支座竖向压缩滞回曲线。疲劳试验前后分别进行了支座压剪试验,得到了支座水平剪切滞回曲线。引入疲劳损伤因子对金属橡胶桥梁支座的疲劳损伤进行了定量表征。结果表明：金属橡胶桥梁支座疲劳损伤主要表现为内部金属丝之间的磨损、局部断丝、掉丝。疲劳损伤会显著降低支座一侧的水平承载力、屈服后刚度和等效剪切刚度,且使支座的水平剪切滞回曲线变得明显不对称,但会增大支座的整体耗能能力。支座竖向等效刚度及等效阻尼比随着疲劳加载次数先增大后减小然后再趋于稳定。200万次疲劳循环后的剪切等效刚度、竖向等效刚度及竖向等效阻尼比损伤因子均小于0.3,支座具有良好的疲劳性能。     

倾斜旋转型三维隔震装置的力学模型和竖向性能试验研究

基于铅芯橡胶隔震支座的变形及耗能力学性能特点,设计开发出一种新型的倾斜旋转型三维隔震装置,给出了三维隔震装置的组成构造和力学性能设计方法,提出了三维隔震装置的变形机理,推导了三维隔震装置的刚度和阻尼的理论计算公式。设计了倾斜旋转型三维支座的模型支座系统,并完成了竖向压缩力学性能试验。试验结果表明该倾斜旋转型三维隔震装置构造合理、传力机制明确,在竖向变形状态下具有良好的阻尼耗能性能;试验得到的支座刚度和理论计算刚度一致性较好。     

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。     

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。     

厚层橡胶支座的力学性能试验研究

普通橡胶支座具有较大的竖向刚度,往往与结构的竖向周期耦合引起不利的共振效应,为了避免竖向地震对隔震建筑内重要仪器设备的损害,提出利用厚层橡胶支座进行隔震的方法,并对厚层橡胶支座的力学性能进行了系统的试验研究。试验表明:与普通橡胶支座相比,厚层橡胶支座具有基本相同的剪切刚度和较小的竖向刚度,可用于核电、桥梁、地铁站等结构的三维隔震。厚层橡胶支座具有良好的大变形性能、疲劳性能、徐变性能和老化性能。针对厚层橡胶支座的轴压敏感性,提出了一种考虑橡胶层压缩模量、面积、厚度变化的积分修正方法,修正值与试验结果吻合较好。     

导轨式抗拉橡胶支座力学性能研究

针对传统隔震橡胶支座在抗拉性能方面存在的不足,设计了一种为橡胶支座提供附加抗拉刚度导轨式抗拉装置(RTD),提出了可用于大高宽比高层建筑结构的新型导轨式隔震橡胶支座。借助拟静力试验,研究了天然橡胶支座LNR600和导轨式隔震橡胶支座RTDLNR600的水平压剪和竖向抗拉力学性能;基于ABAQUS分析平台,研究了单RTD竖向抗拉力学性能本构关系,并分析了RTDLNR600水平压剪和拉剪状态下的水平力学性能。研究结果表明:压剪状态下导轨式隔震橡胶支座RTDLNR600的等效水平刚度较天然橡胶支座LNR600略有提高,但不超过4%;RTDLNR600的竖向拉力-位移关系呈双线性关系,抗拉承载力远大于天然橡胶支座LNR600; RTD的抗拉性能不受偏心状态影响,力学行为可用双线性模型来进行描述;导轨式隔震橡胶支座RTDLNR600在拉剪状态下水平性能稳定,其拉力相关性不明显。     

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。     

核电厂隔震结构支座力学性能多因素耦合地震响应研究

针对隔震支座力学性能与水平变形及竖向荷载的耦合特性,对其进行水平、竖向力学性能相关性试验研究,并输入12条剪切波速不同的地震波,对比分析考虑耦合特性与非耦合特性对核电厂隔震结构在地震作用下动力响应的影响。结果表明理论耦合力学模型与试验结果一致;数值结果显示AP1000在地震作用下考虑耦合模型同一工况下的隔震层竖向刚度衰减大于水平刚度衰减;不同地震动因剪切波速的差异对核电隔震结构的响应有较大影响,对于剪切波速较小的软土场地,双向刚度衰减程度最为显著;考虑耦合效应模型上部结构的位移响应显著大于非耦合模型。在超设计基准地震下其位移响应和刚度衰减率都有突变趋势,表明考虑耦合效应模型的支座会进入屈曲破坏阶段,上部结构进入突变倒塌。因此对超设计基准地震下核电隔震结构响应不考虑支座力学性能的耦合将低估结构地震响应。     

大悬挑结构抗风拉索弹簧-阻尼减振支座性能试验与风振控制研究EI北大核心CSCD

为提高大悬挑结构的抗风性能,提出将圆柱螺旋弹簧与筒式黏滞阻尼器相结合设计形成弹簧-阻尼减振支座,并将其布置在柱顶与拉索配合起到竖向减振的作用。对该弹簧-阻尼减振支座的力学性能进行试验研究,依次开展了轴向刚度与低周往复加载试验共计61种工况,探究了静位移、位移幅值与加载频率对支座力学性能的影响,并基于有限元软件对安装弹簧-阻尼减振支座前后的体育场结构进行风振动力响应分析。结果表明:支座的轴向刚度随加载等级的增加而增大;支座的滞回耗能性能随位移幅值的增加而增大,等效阻尼比和等效刚度则随位移幅值的增大而减小;与支座性能随位移幅值的变化情况相比,其力学性能随加载频率的变化幅度更小,各个区段变化范围均小于±10%;静位移对支座的滞回耗能性能、等效刚度和等效阻尼比影响较小。弹簧-阻尼减振支座对大悬挑结构的风振响应具有显著的控制效果,最大达92.16%,平均38.79%。     

铜基面抗拔摩擦摆支座的力学性能研究

为克服现有摩擦摆支座聚四氟乙烯（TEFLON）摩擦面承压能力低和缺乏竖向抗拔功能的不足,对课题组的专利产品—竖向抗拔摩擦摆支座进行了力学性能研究。论文首先介绍了支座的基本构造,并建立了支座的理论模型。为验证理论模型的合理性,设计了竖向承载力3000kN铜基面的摩擦摆支座,并对其进行试验研究。试验测定了竖向抗拔摩擦摆支座滑动面间的摩擦系数,考察了竖向压力和滑移速度对摩擦系数与滞回性能的影响。结果表明：铜基面摩擦摆支座在正弦简谐激励作用下的滞回曲线为平行四边形,与传统摩擦摆支座的滞回曲线具有相同的特征,呈刚塑性;铜基摩擦摆支座的摩擦系数的平均值在0.096-0.109间;滞回曲线的测试结果与数值模拟数据吻合较好,验证了理论模型的合理性。     

锥形非固结隔震结构理论与试验研究(I)-支座静力试验

提出了适用于低层及多层建筑结构的锥形非固结隔震结构的新型减震结构体系和锥形非固结隔震支座,为了研究锥形非固结隔震结构的减震机理、减震效果和支座力学性能,对粘弹性材料和锥形隔震支座进行静力试验研究。试验研究结果表明两种粘弹性材料具有相似的耗能能力;支座具有较大的竖向刚度、竖向耗能能力有限;支座水平滞回曲线饱满,曲线呈现出双锥形,在不同参数下等效阻尼比为15%~35%。     

扭转作用下高阻尼橡胶支座力学性能试验研究

在隔震建筑向高烈度区、大体量、高层、复杂体型发展的趋势下,隔震支座会出现拉力、压力、弯矩、剪力、扭矩同时发生的复杂受力情况,困扰工程安全及技术推广。针对以上问题,设计了一套扭转加载试验方案,主要对典型尺寸的原型高阻尼橡胶支座(HDRB600)进行了扭转作用下的静力试验研究,得到了试件的力学性能;同时,采用三维散斑测量分析系统对试件的表面应变进行非接触测量。结果表明:竖向力对支座水平剪切性能、扭转性能影响较为明显;绕Z轴扭转滞回曲线呈方形,饱满有规律,加载至扭转角度8.4°未见明显的承载力下降和破坏现象;绕X轴扭转滞回曲线呈平行四边形,较为饱满,规律性强;绕X轴和绕Z轴扭转均会影响支座的水平性能,导致支座水平性能降低。三维散斑测量结果表明:表面橡胶应变云图分布不均匀,呈现出中部大,上下端部小的特点,间接判断其内部橡胶层的受力情况与传统理论有所不同。     

滑动型三维隔震装置双向加载试验及力学性能相关性分析

介绍一种滑动型三维隔震装置,提出考虑参数影响性的滞回模型,并给出装置承载变形相关性公式.对滑动型三维隔震模型装置进行双向加载试验,得到不同加载工况下装置的滞回性能,并与单向加载试验结果进行对比分析.试验结果表明:滑动型三维隔震装置实现了竖向与水平向性能的解耦,双向加载结果与单向加载结果接近,可实现良好的耗能效果.进一步...