叠层橡胶支座在结构抗地震中的应用

提高结构物抗地震和风振能力,通常从增加阻尼和改变系统的固有频率这两方面进行的。当前,国内外在楼层、桥梁、结构物等应用叠层橡胶支座（ＬａｍｉｎａｔｅｄＲｕｂｂｅｒＢｅａｒｉｎｇ）进行基础隔震,图１为一种形式的支座减振器,适用于５０米以下的结构物抗地震。新西兰的奥克兰联合大楼（高１２层）于１９８３年建造,莫土钢桁架桥于１９７３年建造,到１９９６年新西兰应用叠层橡胶支座减震器抗地震的结构物已有６０座,北美已有３７座,日本已有６７座,中国也有２１座。叠层橡胶支座减震器的力学性能主要是水平刚度,它从许多理…     

铅芯橡胶支座微分型恢复力模型屈服前刚度的研究

该文简介了微分型恢复力模型(Bouc-Wen模型)的发展过程及其在铅芯橡胶支座中的应用,基于两个不同规格支座的压剪试验比较了不同屈服前刚度K1(K1=5Kd―40Kd)的微分型恢复力模型与实测结果的差异,发现了一些有益的规律。之后,计算分析了一个上部结构为8层的隔震模型,铅芯橡胶支座屈服前刚度K1分别取10Kd―40Kd,对于不同的屈服前刚度K1,上部结构底层的水平刚度分别设为100Kd、300Kd、500Kd,用以比较屈服前刚度K1对不同周期结构的地震响应的影响。通过以上对比和计算,对隔震设计中铅芯橡胶支座屈服前刚度的取值给出了合理建议。     

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S2=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...     

板式橡胶支座力学模型参数的时变特性研究

为明确板式橡胶支座力学模型参数的时变特性.以收集到的服役时间分别为3年、7年、10年、25年的公路桥梁板式橡胶支座为研究对象,开展压剪试验,分析支座使用时间对刚度、摩擦因数等力学模型参数的影响规律.试验结果表明:随着使用时间的增加,板式橡胶支座剪切刚度出现不同程度的退化,剪切刚度与使用时间呈非线性关系;临界滑移位移与使...     

橡胶隔震支座拉伸刚度理论模型与分析

为定量分析橡胶隔震支座的受拉性能, 该文建立了橡胶隔震支座双弹簧拉伸刚度简化分析模型, 根据支座的剪切和拉伸几何变形条件, 以及受力平衡条件, 推导了不同剪切变形下橡胶隔震支座拉伸刚度理论计算公式。根据推导结果对支座拉伸刚度变化规律进行了分析, 并与ABAQUS有限元数值模型及支座拉伸试验结果进行了对比, 结果表明, 该文计算公式可以较好地分析不同直径叠层橡胶隔震支座在剪切变形小于100%时拉伸刚度定量变化。     

橡胶支座与R／C柱串联隔震系统水平刚度系数

将叠层橡胶支座和Ｒ／Ｃ柱的串联机构作为隔震系统的做法在实际工程中已有应用,但至今尚无规范化的设计计算方法。该文将橡胶支座简化为考虑Ｐ－Δ效应的剪弯型竖杆、Ｒ／Ｃ柱简化为弯曲型竖杆,建立了橡胶支座和Ｒ／Ｃ柱串联隔震系统的分析模型,推导了水平刚度系数的实用计算公式,并对典型参数的影响进行了分析。     

叠层橡胶支座减震施工技术

本文结合具体施工实践,从绑扎下支墩钢筋、安装预埋锚杆和定位钢板、设备房叠层橡胶支座减震安装、环保措施等方面,详细介绍了叠层橡胶支座减震施工关键技术。该技术具有良好的减震性能,经济效益及社会效益良好。     

剪切变形下橡胶支座压缩刚度比分析研究

为了研究不同截面形状橡胶支座在剪切变形下的压缩刚度,该文分别基于双弹簧模型与有效面积模型推导了四种截面形状（环形、圆形、方形及矩形）支座的压缩刚度比公式,然后采用ABAQUS建立七个支座有限元模型,结合已有的支座压缩及剪切试验,验证所建立的有限元模型能够准确模拟橡胶支座的实际受力情况,在此基础上,结合理论模型对比分析了不同支座的压缩性能。分析结果表明：压缩及剪切试验中,支座刚度计算值与试验值相差均在5%以内;支座压缩刚度比只与剪切变形与截面惯性半径比值有关,与截面形状及截面尺寸大小无关;该文建立的模型及拟合刚度比公式能够有效模拟橡胶支座在不同剪切变形下的压缩刚度变化情况。     

公路桥梁板式橡胶支座病害及应对策略研究

普通板式橡胶支座作为我国公路钢筋混凝土梁桥体系中的重要支承构件,其老化力学性能可影响局部及整体结构的服役安全性。因此,考虑橡胶材料老化、轴向压应力、支座几何构型等参数,研究老化橡胶支座在不同受力阶段的剪切性能。设计并进行了6个普通板式橡胶支座的剪切性能试验,对不同参数影响下支座的剪应变-剪应力曲线、剪切模量、水平位移-水平力及剪切刚度等参数进行对比分析。进一步应用有限元数值模拟方法,对老化支座的剪切性能进行参数分析,其有限元分析结果与试验结果进行对比。结果表明,橡胶等效老化年限小于20年,其橡胶老化对支座剪切性能的影响较小,则当橡胶等效老化时间大于50年,其剪切模量和剪切刚度增加,剪切变形能力降低,而橡胶老化对支座宏观剪切刚度的影响程度明显大于对材料剪切模量的影响。此外,支座剪应力-剪应变曲线、水平位移-水平力曲线及剪切刚度模拟结果随老化时间的变化规律与试验结果一致,且支座剪切性能随其剪切变形的增大,其模拟结果与试验结果之间差距逐渐降低。其中,当支座剪切变形达到100%时,支座剪切刚度模拟结果与试验结果最大相差20.4%,模拟结果与理论计算结果最大相差21.2%。鉴于实际桥梁工程中橡胶支座的老化受环境气候条件、车辆荷载或偶然荷载等的综合影响,其老化速度会有所加快,在进行老化支座剪切性能计算时应考虑其老化性能指标的取值。     

也论橡胶支座与R／C柱串联隔震系统的刚度系数

本文对橡胶支座与Ｒ／Ｃ柱串联隔震系统水平铡度系数的已有成果进行了讨论，并针对不同模型给出了相应的计算图式及其计算公式。最后给出了带有数字的算例。     

桥梁新型减震橡胶支座减震耗能性能研究

本文简要介绍了作者最近研制的新型减震橡胶支座及其滞回阻尼性能。用作者发展的桥梁空间非线性地震反应分析程序（ＮＳＲＡＰ）对装有橡胶支座多跨连续梁桥进行了纵桥向非线性地震反应分析。研究结果表明，桥梁新型减震支座具有较好的减震耗能性能，且性能稳定，因而该支座是一种较理想的实用减震支座。     

基于劲度模量分析的橡胶沥青混合料疲劳寿命研究

为了准确地预测橡胶沥青混合料的疲劳寿命（N_f）,分析N_f与劲度模量衰减量（SMD）、劲度模量衰减量相对变化率（SMDR）的相关性,根据累积劲度模量衰减量相对变化率（CSMDR）分别建立了其与疲劳荷载次数的函数关系式和损伤模型,基于SMDR与损伤演化速率的相关性分析建立了疲劳方程。结果表明：应用SMD不能很好地预测N_f,SMDR表征了产生损伤变形的劲度模量衰减量占总衰减量的比例,可用于损伤演化分析和N_f预测;建立的函数关系式和损伤模型能分别准确地刻画CSMDR的变化特征和非线性损伤演化规律;建立的疲劳方程能准确地预测橡胶沥青混合料的N_f。     

用减少弯曲刚度法研究非对称复合材料层压板的弯曲

本文用减少弯曲刚度法把考虑横向剪切变形影响的非对称层压板的弯曲问题形式上作为对称问题来处理,从而大大简化求解过程.从数值结果看,只要铺层数大于2,使用减少弯曲刚度法所产生的误差很小.      

新型建筑调谐质量阻尼器的实验研究

本文基于ＴｕｎｅｄＭａｓｓＤａｍＰｅｒ（简称ＴＭＤ）的原理,通过振动台模型试验,进行了悬浮顶层减震结构系统的研究。这种结构由主结构与悬浮顶层组成,采用叠层橡胶支座作为二者之间的连接装置,它与顶层楼体共同形成一个大型的ＴＭＤ系统。试验表明：这种新型的减震结构系统在不同地震波的作用下,主结构顶层的加速度响应减少了１／４以上。由于这种结构系统施工工艺相对简捷,因此具有良好的经济性与实用价值,值得在工程上应用与推广。     

多铅芯橡胶隔震支座非线性力学性能试验研究及其显式有限元分析

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。     

地震中房屋基础隔震对室内浮放设备的防护作用

本文研究了叠层橡胶基础隔震在强震中对室内浮放设备的保护作用。将浮放设备简化为刚性块体,并把放置设备的基础视为刚性的。以华中理工大学土木工程系在振动台上建造的叠层橡胶基础隔震单层钢筋混凝土框架结构房屋模型为计算实例,振动台输入谐波,非隔震与隔震两种情况下块体的响应对比表明,强震中基础隔震对室内浮放设备具有良好的防护作用。     

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。     

考虑支座摩擦滑移的中小跨径桥梁抗震设计方法

通过对比中国、美国、日本中小跨径桥梁结构体系, 分析中国汶川地震和美国北岭地震、日本阪神地震中桥梁震害的差异以及中国汶川地震中桥墩破坏率较低的原因, 发现美国加州桥梁结构形式主要是框架式桥墩, 日本桥梁采用钢支座为主的支承体系, 而中国中小跨径桥梁主要采用板式橡胶支座, 中国公路桥梁抗震设计中直接引用国外抗震规范存在问题;结合板式橡胶支座与铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座和摩擦摆支座地震作用下耗能特点的不同, 提出中国广泛采用板式橡胶支座的中小跨径桥梁, 在抗震设计时支座可作为保险丝式单元优先损坏;参考美日两国的桥梁抗震设计方法, 给出了中国中小跨径桥梁考虑支座摩擦滑移的抗震设计方法, 建议中国中小跨径桥梁地震作用下利用板式橡胶支座摩擦耗能的特点, 通过支座摩擦滑移、最小支承长度和防落梁装置, 实现桥梁多道设防、分级耗能的抗震性能设计方法;最后给出了地震作用下桥梁纵桥向和横桥向相应的性能破坏模式, 并探讨了需要进一步研究的问题.