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。     

斜向滑动摩擦三维隔震装置的滞回模型及其隔震效果

基于铅芯橡胶隔震支座的力学性能特点,研发了斜向滑动摩擦三维隔震装置。基于该三维隔震装置的组成构造和变形机理,提出了其竖向荷载-位移滞回模型,给出了各阶段支座刚度的计算公式。对三维隔震装置进行的竖向压缩拟静力试验结果表明：三维隔震支座在竖向具有变刚度特性,其滞回曲线饱满,不同加载速率和位移幅值下力学性能稳定;提出的滞回模型与试验结果基本吻合,可以有效模拟三维隔震装置的竖向滞回性能。通过三维隔震结构缩尺模型的振动台试验,认为三维隔震装置与传统水平隔震支座具有相当的水平隔震效果,同时可控制结构的竖向响应。     

高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及隔震效果研究

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试验研究.通过输入正弦波研究其力学性能,试验结果表明:新型高阻尼橡胶隔震支座是速度相关型支座,加载频率的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的等效水平刚度与等效阻尼系数均有较大的影响.同时通过速度控制型实时子结构试验精确、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G值LRB支座力学性能温度相关性影响因素分析

为探索各种因素对高G值铅芯隔震橡胶支座(简称LRB)水平力学性能温度相关性的影响,本文采用反复加载的试验方法,研究了G值大于等于0.8MPa的LRB支座在不同水平应变、不同竖向压力、不同频率、不同内部橡胶G值(0.8MPa,1.0MPa及1.2MPa)以及不同温度加载顺序情况下的水平性能温度相关性。分析了上述各种因素对高G值LRB支座的屈服后刚度、屈服强度、单圈滞回面积、等效刚度及等效阻尼比等温度相关性的影响程度,给出了除应变外综合考虑上述各种因素后屈服后刚度、屈服强度拟合经验公式。研究表明,竖向压力、加载频率、支座内部橡胶G值和温度加载顺序对其影响较小,而应变对其有较大程度影响。总体上讲,支座屈服后刚度及屈服强度随温度的增加而呈指数减少。     

考虑退化效应的滑移铅芯橡胶支座力学性能精细建模与模型验证

隔震支座是隔震结构地震响应控制的关键构件,滑移铅芯橡胶隔震支座具有协调上部结构温致变形、地震作用下可耗能复位等优势,但往复荷载作用下其力学性能退化显著。文章建立考虑支座性能退化的滑移铅芯橡胶支座精细数值模型,开展不同竖向压力、加载频率、加载位移幅值时滑移铅芯橡胶支座压剪力学性能分析,并基于支座试验结果验证模型的准确性,进一步探明支座性能退化对隔震桥梁地震响应的影响。结果表明：竖向压力增大会改变滑移铅芯橡胶支座的滞回力-位移关系,从而提升其耗能性能;加载频率对摩擦力的影响随加载频率增大而显著减小;加载位移幅值越大,支座单周耗能能力、等效刚度随滞回周期的增加减小越显著;相比已有数值模型,考虑支座性能退化的精细数值模型分析结果与试验结果吻合更好,模型误差显著减小。隔震周期越大,支座性能退化对隔震桥梁地震响应的影响越显著,应在隔震结构设计与性能分析中予以关注。     

叠层厚橡胶支座力学性能及其震振双控性能分析

为实现地铁上盖建筑的震振双控效果,可将叠层厚橡胶支座用于该类结构体系转换层。与普通橡胶支座相比,叠层厚橡胶支座的单层橡胶厚度较大,既可用于水平隔震,又可减小上部结构的竖向振动。为准确评估其在地铁上盖建筑中的效果,设计了第一形状系数为6.82的叠层厚橡胶支座,并对足尺支座开展竖向压缩、水平剪切、竖向拉伸和高面压稳定性能试验。探究了竖向压应力、剪应变和加载频率等对支座力学性能的影响规律,得到了设计阶段叠层厚橡胶支座竖向压缩刚度、水平等效刚度、等效阻尼比和拉应力值等性能指标。基于试验力学性能指标,建立了固接模型、普通橡胶支座和叠层厚橡胶支座的地铁上盖结构模型,分别以选取的地震波和实测三向地铁振动为激励,通过时程响应分析,验证了叠层厚橡胶支座的震振双控效果,为地铁上盖建筑的震振双控提供技术方案。     

尼龙织物增强厚层橡胶支座力学性能试验研究

为研究尼龙织物对厚层橡胶支座力学性能的影响,设计制作了一块厚层橡胶支座和一块尼龙织物增强厚层橡胶支座。对支座进行了压缩和压剪试验,对比分析其刚度、阻尼比、滞回环面积、残余变形等基本力学性能。结果表明：增加尼龙织物对支座竖向力学性能影响较小,两块支座的竖向刚度小,等效阻尼比在不同压应力水平下均超过6%。但尼龙织物对厚层橡胶支座的水平压剪力学性能影响较大,支座的水平剪切刚度与滞回耗能能力均得到显著提高,残余变形明显减小。上述研究成果可为此类支座的设计、试验与工程应用提供参考。     

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。     

串联型变刚度叠层橡胶隔震支座试验研究

叠层橡胶支座是隔震技术关键因素之一,研发了一种串联型变刚度叠层橡胶隔震支座。该串联型变刚度叠层橡胶隔震支座初始阶段提供较小水平刚度(小于串联型变刚度叠层橡胶隔震支座中较小直径支座的刚度)。当水平剪切变形达到设计目标时,通过限位装置提供第二刚度,使其出现较大变形时具有较大的大水平刚度。通过足尺支座试验,研究了该串联型变刚度支座的竖向性能、水平性能和滞回性能,并给出了该串联型变刚度支座的计算模型。     

自复位刚性滑板隔震支座试验研究

近年来组合隔震体系在工程抗震领域应用日益增多。本文基于组合隔震技术将滑板隔震支座的摩擦滑移元件和叠层橡胶隔震支座的橡胶元件并联形成一种新型隔震支座——自复位刚性滑板隔震支座。通过试验研究不同压力、加载位移及水平加载频率与滞回特性的相关性等性能，基于ABAQUS有限元软件对该支座进行数值模拟分析。研究结果表明：数值模拟结果与试验结果吻合较好；自复位刚性滑板隔震支座具有更高的竖向承载力，支座滞回曲线稳定饱满，拥有良好的隔震效能，是一种可适用于工程应用的隔震支座。     

尼龙橡胶隔震支座力学性能试验研究

为了研究尼龙橡胶隔震支座力学性能及加强层材料对支座力学性能的影响,设计了3种尼龙橡胶隔震支座,进行了力学性能对比试验。试验内容包括竖向压缩性能试验、水平剪切性能试验和极限性能试验。结果表明:尼龙橡胶隔震支座力学性能稳定,而支座的竖向刚度、水平刚度和阻尼比与加强层材料有关。尼龙橡胶隔震支座竖向极限承载力达20 MPa以上,水平极限剪应变达350%,可以满足村镇低矮房屋的抗震要求。     

组合式三维隔震支座力学性能试验研究

提出并设计了一种新型组合式三维隔震支座(3DIB),该支座由铅芯橡胶支座(LRB)和组合式碟形弹簧竖向隔震支座(DSB)组合而成,并进行了性能试验。性能试验结果表明,3DIB具有与LRB类似的水平特性、与DSB近似的竖向特性。3DIB具有可变的水平刚度与竖向刚度,水平等效阻尼比与竖向等效阻尼比均达到20%左右,并且具有较高的承载力,可以用于建筑结构的三维隔震。     

预应力橡胶隔震支座力学性能试验研究

在对预应力橡胶隔震支座(PRB)进行水平和竖向单调静力加载试验基础上,研究了其竖向刚度和水平刚度等力学性能及变化规律,对适用于计算普通橡胶隔震支座(RB)的竖向刚度公式进行修正,同时提出PRB水平刚度的简化计算方法。此外,通过对PRB进行反复加载试验,研究了其水平滞回耗能性能。研究结果表明,PRB竖向刚度趋于常数,但其计算公式不能沿用适应于RB竖向刚度计算公式;PRB的水平刚度为变刚度,这有利于地震时的水平限位;与RB相比,PRB具有较好的耗能能力。     

不同尺寸铅芯橡胶隔震支座力学性能的有限元分析

研究不同尺寸铅芯橡胶隔震支座力学性能的变化规律,为小比例隔震结构模型隔震层的相似设计提供依据。采用ABAQUS对不同尺寸的铅芯橡胶隔震支座进行有限元分析。在橡胶和薄钢板厚度按比例变化的情况下,分析了不同尺寸铅芯橡胶隔震支座在竖向荷载和剪切荷载作用下的力学性能,研究了竖向刚度、水平等效刚度、屈服后刚度、屈服剪力、等效阻尼比等随铅芯橡胶隔震支座尺寸的变化规律.分析结果表明:竖向刚度、水平等效刚度、屈服后刚度等随铅芯橡胶支座尺寸的增大而线性增大,等效阻尼比与铅芯橡胶支座的尺寸关系不大,支座屈服剪力与铅芯直径尺寸近似成二次抛物线变化的关系。     

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。     

阵列碟形弹簧柱竖向减振器力学性能试验研究

为促进地铁沿线建筑及核岛结构等重要建筑与设施所涉及的竖向振动控制问题的解决,提出阵列碟形弹簧柱竖向减振器(DHZ),设计、制作2批、共9个DHZ试件,对其进行竖向循环加载受力性能试验,探索DHZ的竖向力学性能及相关参数的影响,主要结论如下：DHZ具有良好的稳定性和复位性能;DHZ的竖向刚度及耗能性能与碟簧片的组合方式密切相关,随着碟簧片叠合数量的增加,DHZ的竖向刚度增加,耗能能力表现出先增大而后下降的趋势;当碟簧片的叠合数量为4层时,DHZ的等效黏滞阻尼系数达到最大,耗能能力最强;对碟簧柱适当施加一定的预压力可明显提高DHZ的耗能能力,阵列预应力碟簧柱隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的耗能性能,等效黏滞阻尼系数达0.10以上。     

铅芯橡胶支座在极低温度下的力学性能研究

在-40℃、-30℃、-20℃、-10℃和23℃下对铅芯橡胶支座(LRB)进行了拟静力试验,系统地探究了低温变化对支座力学性能的影响及其力学参数的变化规律。试验表明:以支座在室温23℃下的力学性能为基准,各低温下的力学性能与之相比差异较大。支座的等效阻尼比、屈服后刚度、屈服剪力、水平等效刚度和竖向刚度均随着温度的降低非线性增长,其中支座的竖向刚度、水平等效刚度和屈服剪力受低温的影响大,等效阻尼比和屈服后刚度受其影响较小。随着温度的降低,滞回曲线的形状逐渐饱满,面积逐渐增大,且有上翘的趋势。本文结论为冬季温度较低的高烈度地区的隔震设计提供了依据。     

基于一种新型铅芯橡胶隔震支座的力学参数试验研究

通过对不同结构构造的铅芯橡胶支座进行水平动态力学试验,系统研究了铅芯橡胶支座动态力学性能与其结构构造及外加动载之间的关系。在支座直径、橡胶和薄钢板厚度不变的情况下,分析了不同倾角或曲率的铅芯橡胶隔震支座在竖向荷载和剪切荷载作用下的力学性能;研究了竖向刚度、水平等效刚度、屈服后刚度、屈服力、等效阻尼比等的变化规律。研究结果表明,竖向刚度随倾角或曲率的增加呈减小趋势,水平等效刚度、屈服后刚度、屈服力、等效阻尼比随倾角或曲率的增加呈增大趋势;同时通过数值分析精确的验证了新型铅芯橡胶支座具有良好的减隔震效果。     

铅芯橡胶阻尼器性能研究

通过不同位移幅值、不同频率和不同循环的加载试验,研究了铅芯橡胶阻尼器的工作性能。根据试验所得各个工况的滞回曲线,计算了铅芯橡胶阻尼器的等效刚度和等效粘滞阻尼比,并提出了其等效刚度的计算公式。研究表明,铅芯橡胶阻尼器的等效刚度和等效粘滞阻尼比受加载频率影响不明显;且阻尼器在经历疲劳荷载后,其等效刚度略有下降,等效粘滞阻尼比维持不变,说明铅芯橡胶阻尼器的工作性能稳定,能够应用于结构的消能减震设计。     

并联变刚度隔震支座试验研究

叠层橡胶支座是实现隔震技术最关键因素之一。研发了一种具有摩擦耗能且可以改变刚度的并联组合型变刚度叠层橡胶隔震支座,该支座由内部小支座、外环摩擦板和外环支座共同组成,组合支座水平位移较小时,由内环小支座提供水平刚度和水平恢复力,外环摩擦板提供摩擦力,外环支座自由变形;支座水平变形到设定目标时,由内外环支座共同提供水平刚度,水平刚度明显上升,此时摩擦板处于静止状态。通过足尺试验研究了这种变刚度支座的竖向性能、水平性能和滞回性能。试验表明,在整个过程中内外环支座可以共同承担竖向荷载。