Experimental study of nonlinear stress mechanism ofsteel-asphalt composite isolation layer

进行了4组不同含钢量的钢筋-沥青复合隔震层的低周反复荷载试验,研究了钢筋-沥青复合隔震层钢筋竖向和水平力-位移关系,同时研究了钢筋-沥青复合隔震层竖向和水平内力重分布情况。试验结果表明：钢筋-沥青复合隔震层中钢筋和砖墩的受力与水平位移之间是非线性关系。在竖直方向,钢筋-沥青复合隔震层的破坏过程分为前期竖向钢筋受压,中期竖向钢筋受拉、砖墩受压和后期砖墩压坏三个阶段。在水平方向,钢筋-沥青复合隔震层的受力过程也分为前期钢筋受力从零开始缓慢增长,中期钢筋受力快速增长和后期钢筋受力下降三个阶段。基于试验结果,对钢筋-沥青复合隔震层钢筋竖向和水平力-位移曲线进行了分析,同时对钢筋-沥青复合隔震层竖向和水平内力重分布后力-位移曲线进行了分析,结果表明,荷载在钢筋和砖墩之间的重分布对隔震层的力-位移曲线有决定性影响。     

钢筋沥青隔震层位移控制研究

介绍了钢筋沥青隔震层的基本构造和工作原理,利用结构力学知识对钢筋沥青隔震层极限水平位移进行理论分析,推导钢筋沥青隔震层在多遇、罕遇地震作用下其容许位移和二阶效应影响系数的计算公式;探讨钢筋沥青隔震层在不发生第二类失稳破坏时,对隔震竖向钢筋长径比及根数的要求,分析数据并拟合曲线,得到相关关系式。通过对多种工况下的隔震层试件进行振动台试验,研究钢筋沥青隔震层在不同隔震竖向钢筋直径和不同加速度幅值输入时的隔震层相对位移及动力特性。结果表明:理论分析与试验结果比较吻合,验证了钢筋沥青隔震层在多遇、罕遇地震作用下其容许位移的计算公式、二阶效应影响系数的计算公式和隔震竖向钢筋长径比与根数的关系式的可靠性。     

新型三维隔震墩与振动台试验研究

在钢筋-沥青复合隔震墩的基础上,研发了一种以竖向圆柱螺旋压缩弹簧为隔震单元的新型三维隔震墩,介绍其构造、工作原理及设计理论,并采用刚体块代替刚度较大的上部砌体结构,通过模拟地震振动台试验研究其在三维振动情况下隔震性能。试验结果表明,该新型三维隔震墩能够同时有效地隔离水平和竖向地震作用,三维隔震效果显著,且其构造简单、价格低廉,适于在广大村镇地区的1~3层砌体结构中使用。     

带摩擦阻尼器钢筋沥青隔震墩研究

基于基础隔震的理念研究了一种新型摩擦阻尼器与钢筋沥青隔震墩复合作用下的减震效果。通过地震模拟振动台试验研究2层钢框架模型在复合隔震层作用下的加速度和位移反应。通过对试验数据的分析和对比,带摩擦阻尼器钢筋沥青隔震墩有明显的减震效果。未加摩擦阻尼器时加速度折减系数在0.40~0.52,加上摩擦阻尼器后加速度折减系数在0.51~0.76。同时,摩擦阻尼器和钢筋沥青隔震墩施工简便,造价较低,实用性良好,可以较大范围地应用于农村多层房屋结构和工业建筑中。     

刚性限位对基础隔震结构动力响应影响试验研究

为防止隔震层在极罕遇地震作用下出现过大变形而导致隔震设施损坏,部分隔震结构安装了钢墩或钢筋混凝土墩等刚性限位装置。为了研究刚性限位对基础隔震结构动力响应的影响,设计三层单跨钢框架基础隔震结构以及钢墩、钢筋混凝土墩、带橡胶垫层钢墩三种刚性限位器,并进行振动台试验。研究不同预留间隙时三种限位器对基础隔震结构的位移、加速度、接触力以及隔震支座竖向荷载等动力响应影响的规律。试验结果表明,刚性限位器能有效减小其隔震层位移,但也会对上部楼层产生较高大的不利响应,同时会增大隔震支座的竖向荷载,甚至使支座产生拉应力。在钢墩前设置橡胶垫层能明显减小上部结构的加速度响应,对上部结构位移响应、隔震支座竖向力及碰撞点处接触力影响不大。     

钢筋-沥青隔震墩砌体结构足尺模型试验研究

针对广大农村低矮房屋抗震能力普遍不足的现状,根据基础隔震理论,在钢筋 沥青复合隔震层的基础上,提出了钢筋 沥青隔震墩。并以单层单开间砌体结构房屋为研究对象,进行了足尺模型拟动力试验。通过隔震墩上、下楼板布置的拾振器测得上下部加速度幅值,用其比值衡量减震效果。研究结果表明：在各种振动波输入下,隔震墩吸收了大部分的能量,隔震墩上部楼板加速度反应可以衰减到隔震墩下部楼板加速度反应的50%以下,具有较好的减震效果;随着振动频率的增大,水平两个方向加速度衰减系数也相应减小;而随着控制位移的加大,加速度衰减系数相应增大;从输入加速度大小方面分析则随加速度峰值的增大,加速度衰减系数有减小的趋势。     

竖向地震作用对钢筋混凝土框架结构及三维隔震结构的影响

为了研究竖向地震作用对结构地震反应的影响以及三维隔震结构隔震效果,采用MATLAB编程计算了考虑竖向地震作用的反应谱,分析了竖向地震作用对结构加速度、速度与位移的影响;采用Open Sees分析程序建模并模拟了钢筋混凝土结构振动台试验,验证了有限元模型的正确性。在此基础上,设置了三维隔震层并对隔震结构与非隔震结构分别进行了动力时程分析,对比分析了隔震、非隔震结构加速度、位移反应以及梁柱截面内力的变化。分析表明:新型三维弹簧隔震结构隔震效果良好,竖向地震动可以进一步降低水平减震系数;设置隔震墩能有效减小框架梁支座截面内力,但对梁跨中截面内力改变较小。     

带水平加强层的框-筒结构受力分析

对于高层建筑,设置水平加强层,能够非常明显地减小结构在水平荷载作用下的水平位移量,但是加强层的设置能引起结构竖向刚度的突变和结构内力的重分布。文中通过对八种不同加强层设置情况的框架-筒体结构进行详细的计算与分析,详细剖析了水平加强层减少结构侧移、改变结构受力状态的原因。     

复合型简易隔震层力学性能试验研究

设计了两种复合型隔震层放置于下圈梁和上圈梁之间,为了研究其相关力学性能,并进行拟静力试验。试验结果表明:两种复合型简易隔震层的水平剪切变形能力良好,其中复合型简易隔震层(钢筋固接)滞回曲线更饱满,滞回耗能性能较好,抗侧刚度大,水平承载能力强,符合作为村镇房屋基础隔震层的抗侧刚度和隔震耗能的要求。SBS卷材隔震层以及沥青砂浆隔震层滞回耗能性能相近,但沥青砂浆隔震层相对其他三种隔震层竖向承载性能较差。     

水平竖向复合隔震墩减震性能试验研究

根据住宅的结构特点和基础隔震理论,设计了种新型三维隔震装置——水平竖向复合隔震墩,该隔震墩可以同时减弱水平地震作用和竖向地震作用对上部结构的影响。介绍了复合隔震墩的构造、工作原理,并以混凝土质量块代替刚度较大的上部结构,对复合隔震墩隔震体系模型进行了振动台模拟地震试验,试验结果表明复合隔震墩具有良好的三维隔震性能。     

考虑轴力转移的并联基础隔震结构地震反应分析

在地震作用下,并联基础隔震结构的隔震层随着水平位移的增加,由于两类支座竖向刚度不同,将在两类支座间出现轴力相互转移,隔震层的力与水平位移的关系呈现很强的非线性关系。根据该种隔震结构不同类型支座间轴力在地震过程中相互转移的特点,给出并联基础隔震体系考虑轴力相互转移的隔震层恢复力模型,提出一种基于SIMULINK环境下对并联基础隔震体系考虑支座轴力相互转移进行仿真计算分析的新方法。工程实例计算结果表明,考虑支座承受的竖向荷载变化时,隔震层最大水平位移比不考虑支座竖向承载力变化时有所下降,支座竖向承载力变化所引起的附加摩擦力已经成为一个不能忽视的因素。     

考虑轴力转移的并联基础隔震结构地震反应分析

 在地震作用下,并联基础隔震结构的隔震层随着水平位移的增加,由于两类支座竖向刚度不同,将在两类支座间出现轴力相互转移,隔震层的力与水平位移的关系呈现很强的非线性关系。根据该种隔震结构不同类型支座间轴力在地震过程中相互转移的特点,给出并联基础隔震体系考虑轴力相互转移的隔震层恢复力模型,提出一种基于SIMULINK环境下对并联基础隔震体系考虑支座轴力相互转移进行仿真计算分析的新方法。工程实例计算结果表明,考虑支座承受的竖向荷载变化时,隔震层最大水平位移比不考虑支座竖向承载力变化时有所下降,支座竖向承载力变化所引起的附加摩擦力已经成为一个不能忽视的因素。     

铁路桩基础桥墩墩底摇摆隔震机制及抗震设计方法研究

近年来,基底摇摆隔震受到国内外学者的广泛关注,由于该方法从结构底部切断了地震传力路径,因而具有隔震效果好,震后可实现自复位的优点。本文针对墩底摇摆隔震问题,通过试验和数值方法研究其摇摆隔震机制及抗震设计方法,为墩底摇摆隔震桥墩在铁路桩基础桥梁中的运用提供依据。(1)基于前期关于铁路高墩桥梁墩底摇摆隔震方法的研究基础,通过对现有铁路桩基础桥墩的设计进行改进,提出一种带有限位耗能钢筋的墩底摇摆隔震方法,并与自由摇摆隔震和无黏结预应力防倾覆钢筋约束摇摆隔震的方法进行了对比,阐述了3种不同摇摆模式桥墩的隔震原理。(2)通过拟静力试验获得了3种不同摇摆隔震桥墩的初始刚度、提离荷载、极限荷载。分析了摇摆隔震桥墩的滞回特性和耗能机制,并研究了预应力防倾覆钢筋和限位耗能钢筋的约束效应及其对摇摆隔震桥墩的抗倾覆能力的影响。结果表明,自由摇摆桥墩摇摆过程中存在抗倾覆能力不足的问题,限位耗能钢筋约束摇摆隔震桥墩具有刚度较大且耗能性能较好的优点,预应力防倾覆钢筋约束摇摆隔震桥墩具有较好的自复位性能。(3)通过振动台试验获得了3种摇摆隔震桥墩在不同的地震波输入条件下的地震响应,包括墩顶水平加速度、水平位移和加台的竖向提离加速度、提离位移。分析了限位耗能钢筋和预应力防倾覆钢筋对桥墩提离摇摆反应的影响。结果表明,自由摇摆隔震桥墩的摇摆反应过大,且碰撞效应明显,不利于桥梁抗震;限位耗能钢筋摇摆隔震桥墩约束效应强,可以明显减小墩顶摇摆幅度;而预应力防倾覆钢筋既可以控制摇摆幅度,同时具有自复位的功能。限位耗能钢筋和预应力防倾覆钢筋摇摆隔震桥墩的隔震效果均较好,能满足设计要求。(4)结合试验结果,提出了可模拟有限位耗能钢筋的摇摆隔震桥墩的四弹簧计算模型。同时利用两弹簧、三弹簧和四弹簧模型分别模拟了3种墩底摇摆隔震桥墩,建立了有限元分析模型,进行了Pushover和动力响应数值分析。分析结果与模型试验结果的骨架曲线吻合度较高。动力响应分析结果与振动台试验得到的加速度、位移试验曲线也具有较好的吻合度。表明了本文采用的弹簧模型能够在一定程度上模拟摇摆隔震桥墩在地震作用下的力学性能。(5)基于模型试验和数值分析结果,针对本文的3种墩底摇摆隔震桥墩提出了关键构件(加台、限位耗能钢筋、预应力防倾覆钢筋)的抗震设计原则。验证了一弹簧分析模型(转动弹簧模型)可以用于桥墩的墩底摇摆隔震简化计算。给出了为防止基础提离时局部混凝土压碎而增设的加台底钢板尺寸的计算公式。提出了摇摆隔震桥墩桩基础的计算模型。通过对原型桥墩进行抗震计算,分析了摇摆隔震桥墩与非隔震桥墩及基础的地震反应,讨论了隔震前后桩基础配筋率的变化。结果表明,隔震后的桩身只需配少量的钢筋即可满足抗震设计要求。     

高层钢结构交错桁架结构的试验研究

进行了1个14层交错桁架结构1:8缩尺模型静力弹性试验。试验研究包括交错桁架结构在弹性阶段的受力机理,柱子内力状态,桁架腹杆内力分布规律,楼板应力分布情况,结构层间位移和结构扭转角。试验按竖向荷载+水平3点加载和竖向荷载+水平单点加载两种工况加载,分别考察相邻框架的协同工作性能和结构扭转性能。由于受实验室净高的限制,竖向荷载采用楼面堆载和柱中加套拉杆的方式加载。测试结果表明,柱子的内力以轴力为主,柱子可以按轴心受力构件设计;桁架各种腹杆也完全可以认为是轴心受力构件。应变测点显示出,上下两层相邻的楼板中水平剪力的传递方向是相反的,相邻两框架间水平剪力的传递是通过楼板中的带状拉力场得以实现。位移测试结果说明,交错桁架是一种侧移刚度较大,但抗扭转刚度较小的结构体系。利用开发的有限元程序对试验过程进行对比计算。有限元分析结果与试验值接近,表明本文有限元理论分析方法是正确、可靠的。最后,对楼板的极限剪力问题作了探讨。     

钢筋混凝土单筋矩形截面梁中构造钢筋受力分析

1引言 钢筋混凝土框架是建筑结构的主要结构形式之一．其主要结构构件梁在竖向荷载作用下的内力主要是弯矩和剪力．若给定最大截面弯矩可算出一定跨度的钢筋混凝土梁所能承受的最大竖向荷载,而对于钢筋混凝土矩形单筋截面,除在受拉边配置受拉钢筋外,在受压边要配置构造钢筋。但在梁的正截面受弯承载力计算中仅考虑受拉钢筋和受压区混凝土所受的力,而不考虑受压区构造钢筋所承担的力．但在梁所受内力效应较小的情况下．受压区构造钢筋所受的力要考虑．     

并联隔震体系的自适应保护特性

本文论述了水平地震作用下,并联隔震层产生水平位移过程中,橡胶隔震支座与摩擦滑移隔震支座之间将产生竖向力转移的自适应保护特性和计算方法。工程实例表明,考虑竖向荷载转移时,隔震层的侧移将有所下降,使体系具有自适应保护功能。     

桥梁基础减隔震支座减震性能试验研究

在桥梁地基与基础之间设计"一种用于桥梁基础的减隔震支座",配合传统的桥墩顶部减震结构,减小地震水平作用力和竖向荷载对桥墩的影响。通过对桥梁基础减隔震支座进行竖向加载和水平拟静力加载试验,得出支座的竖向刚度及支座的荷载—位移滞回曲线,并进行分析。桥梁基础减隔震支座在承受竖向单向轴力的作用下,能够保持稳定,在水平地震作用下,具有良好的耗能能力,能够发挥消能减震作用。     

竖向钢筋套筒挤压连接的预制钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

对4个剪跨比为2.11,竖向钢筋套筒挤压连接的预制钢筋混凝土剪力墙试件进行了拟静力试验。其中,3个试件为一字形截面剪力墙,轴压比分别为0.5、0.6和0.2;1个试件为T形截面剪力墙,轴压比为0.5。试验结果表明：剪力墙以压弯破坏为主,边缘构件竖向钢筋受拉屈服、墙底两端混凝土受压破坏;水平荷载 位移滞回曲线有一定程度捏拢;一字形截面剪力墙及T形截面剪力墙翼缘端受压时极限位移角不小于1/80,T形截面剪力墙腹板端受压时极限位移角为1/110;对于偏心受压承载力试验值与GB 50010-2010规范公式计算值之比,一字形截面剪力墙约为1.20,T形截面剪力墙翼缘端受压和腹板端受压时分别为1.04和1.11;套筒挤压连接能有效传递钢筋拉、压荷载作用。竖向钢筋套筒挤压连接的预制钢筋混凝土剪力墙的抗震性能满足现行规范的要求。     

复杂荷载及边界条件下基桩有限杆单元方法研究

基于传统有限杆单元法并假定桩身位移为三次幂函数,结合倾斜偏心荷载下单桩受力微分方程确定的桩身弯矩、剪力与桩身水平位移关系,导得了具有简洁统一形式、计入P-Δ效应的杆单元刚度矩阵,由此得出成层地基中倾斜偏心荷载、桩自重、水平分布荷载、竖向分布荷载和竖向分散集中荷载综合作用下考虑桩身倾斜影响基桩内力位移分析的改进有限杆单元法。利用本文改进有限杆单元Matlab分析程序,结合某具体实例,对不同边界条件下基桩内力及位移进行了计算分析。结果表明:改进有限杆单元方法用于复杂荷载及各种边界条件下基桩计算分析是有效的,且桩顶边界条件对桩身内力位移影响显著,而桩端边界条件对桩身内力位移影响较小。     

部分竖向分布钢筋套筒挤压连接的预制剪力墙抗震性能试验研究

为研究部分竖向分布钢筋套筒挤压连接的预制剪力墙的抗震性能,完成3个预制墙试件 和1个现浇墙试件的拟静力试验,其中,2个预制墙和1个现浇墙试件的部分竖向分布钢筋套筒挤 压连接,1个预制墙试件的全部竖向分布钢筋套筒挤压连接,试件的剪跨比为1.76、轴压比为 0.3,试件墙端按一级剪力墙底部加强部位构造要求配置箍筋。试验结果表明：预制墙试件和现 浇墙试件均以压弯破坏为主,位移角大于1/150时水平力-位移滞回曲线有一定捏拢,平均割线 刚度退化规律、耗能能力基本相同,预制墙试件的弹塑性变形能力、正截面受压承载力的安全 储备小于现浇墙试件,但其极限位移角大于1/70、正截面受压承载力试验值与计算值之比大于 1.1。位移角不大于1/75时,3个预制墙试件的水平力-位移滞回曲线差别不大、骨架线基本一致 。3个预制墙试件均达到《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)规定的小震、中震和 大震作用下结构抗震性能水准1、4、5对普通竖向构件的要求。