橡胶砂芯组合砌块垫层隔震性能试验研究

构造简单、成本低廉的简易隔震方法是提高经济欠发达农村地区的低矮房屋抗震性能的有效措施.文中提出一种新的简易隔震方法:橡胶砂芯组合砌块隔震垫层(RSMCBL).其主要原理为:上部结构通过离散的刚性盖板支承在一系列离散的由废旧轮胎颗粒-砂混合物构成的土柱上,橡胶砂柱被刚性砌块所侧向约束,以保证隔震层的强度和稳定性.针对此种...     

铅芯橡胶支座剪切性能的压力相关性试验研究

由于在地震中橡胶支座承受的竖向压力会产生较大变化,因而有必要对橡胶支座剪切性能的压力相关性进行研究。采用低周反复循环加载试验方法对铅芯橡胶支座进行了剪切性能试验,研究了支座压应力和剪应变对支座屈服力、屈服后刚度、水平等效刚度和等效阻尼比的影响,结果表明,随着支座压应力的增大,支座的滞回曲线越来越饱满,支座的耗能能力近似呈线性增大;支座的屈服力和等效阻尼比随着压应力的增大而近似呈线性增大,随着支座剪应变的增大,压应力对屈服力和等效阻尼比的影响逐渐减小;支座的屈服后刚度随着压应力的增大而减小,随着剪应变的增大,压应力对屈服后刚度的影响逐渐减小;支座的水平等效刚度随着压应力的增大而近似呈线性减小,随着剪应变的增大,压应力对水平等效刚度的影响略有增大。根据试验结果给出了支座剪切性能的压力相关性经验公式,可供工程设计人员使用。     

农居工程地基砂垫层隔震体系性能试验研究

砂垫层具有取材方便、造价低、施工简便的特点,为了更好地在农居工程建设中推广应用地基砂垫层隔震技术,通过制作农村房屋结构模型,进行地基砂垫层隔震体系与无隔震体系的大型振动台试验,研究了地基砂垫层隔震体系的隔震性能。基于结构加速度反应、结构位移反应和结构应变反应三个方面,对比分析无隔震试验和地基砂垫层隔震试验的结果,研究地基砂垫层隔震体系的隔震性能。结果表明:地基砂垫层隔震体系能够有效地减小上部结构的地震加速度反应、层间位移反应和应变反应,具有良好的隔震效果;输入地震动的量级是影响地基砂垫层隔震体系隔震效果的一个重要因素。     

超高应力隔震组合支座的基本力学性能研究

提出了1种超高应力隔震组合支座高性能隔震系统,该隔震系统是由多个橡胶支座按设计所需规则组合而成。建立了高性能隔震系统回转刚度理论公式、水平刚度、竖向刚度和屈曲应力的相关理论公式,并采用300型缩小试件对HPIS高性能隔震系统组合支座进行了竖向刚度、屈服后刚度、屈服力等基本性能和相关性的低周反复加载试验。研究结果表明:高性能隔震系统组合支座相对单体橡胶支座,在回转刚度、压应力稳定性及屈曲应力等方面均有显著提升。     

竖向荷载对铅芯橡胶支座力学性能的影响

对铅芯橡胶支座进行了有限元分析,研究了竖向荷载对支座力学性能的影响。分析表明:随着竖向荷载的增大,支座的极限位移逐渐减小,支座易发生整体失稳;支座的屈服后刚度和水平等效刚度随竖向荷载的增大而降低,支座的等效阻尼比随竖向荷载的增大而增大;并且在双向压剪作用下,竖向荷载对支座力学性能的影响幅度更大。因而,在实际工程中,应重视竖向荷载对支座力学性能的影响,以保证支座的稳定性。     

方形多铅芯橡胶支座力学性能研究

本文通过对方形多铅芯橡胶支座竖向压缩性能试验,水平剪切性能试验以及其等效刚度、屈服强度、屈服后刚度、等效阻尼比等水平特征参数与水平剪切应变和竖向压应力的关系,特别是对其在不同方向上压缩剪切变形状态下的性能试验,分析了这种隔震支座各种水平特征参数在不同方向上变化的相关规律。得出在这种类型橡胶隔震支座在双向水平荷载同时作用下,竖向性能和水平性能较为稳定,是较为理想的桥梁结构的减隔震装置。     

隔震支座非线性特性的数值模拟

对隔震支座进行精细的数值仿真是准确模拟隔震支座力学特性的基础。在确定天然橡胶本构模型参数的基础上,采用有限元软件建立了不同形状系数的隔震支座模型,并对支座施加竖向荷载和水平循环往复位移荷载情形进行了动力特性分析。分析结果表明,铅芯橡胶隔震支座的水平刚度随轴压应力的增大而降低,但是变化幅度不大,而水平刚度随第一、第二形状系数的增大而提高。结果还表明隔震支座的力学特性可以采用数值方法进行准确模拟。     

金属橡胶支座剪切性能试验研究

针对一种金属橡胶支座,研究其剪切性能。进行3种压应力下的拟静力试验,分析竖向压力和水平剪切变形对支座剪切性能的影响;以试验数据为基准,建立支座剪切性能与压应力之间的相关性经验公式,提出能够近似模拟试验曲线的三线性恢复力模型。试验研究表明,随着支座剪切变形的增大,支座等效刚度及耗能增大,等效阻尼比减小,屈服力基本保持不变,滞回曲线由梭形逐渐变为反S型,当剪切应变大于25%时支座出现刚度硬化现象;随着支座压应力增大,支座的耗能、屈服力、等效刚度及等效阻尼比均增大。     

橡胶砂垫层在不同类别场地上的减震效应研究

橡胶砂(RSM)垫层减震是一种适用于低层房屋的低成本减震方法,关于场地类别对其减震效应影响的研究尚未开展。采用简化的层间剪切模型模拟减震垫层-上部结构动力相互作用体系,建立了RSM垫层"减震地基"分析模型。针对30%配比的橡胶砂,考虑3种垫层厚度200 mm/300 mm/500 mm、4种基底压力50 kPa～300 kPa,基于对取自于不同场地类别的195条地震波的刚性地基反应谱和RSM垫层"减震地基"反应谱的分析对比,得到以下结论:(1)RSM垫层的减震效应受场地类别的影响,场地卓越周期越短,减震效应越好;(2)RSM垫层厚度越大,减震效应越好,但当垫层厚度达到500 mm时,减震性能鲁棒性变差,且这种鲁棒性的劣化与场地类别无关;(3)各种场地类别地震波作用下,RSM垫层减震效应均随输入地震加速度和基底应力的增大而增加,但随着前者的增加,后者的影响减小。     

一种新型三维隔震支座的试验研究

通过研究三维隔震支座与二维隔震支座力学性能的相关关系,对传统的蝶形弹簧改进,并将改进后的新型蝶形弹簧通过对合叠合的方式组成蝶形弹簧竖向隔震支座,与普通橡胶支座通过串联的方式组合成一个新型的三维隔震支座。对二维天然隔震橡胶支座(LNR)、碟形弹簧竖向隔震支座、三维隔震支座分别进行了水平方向和竖向力学性能试验,分析了独立状态下的二维隔震支座与三维隔震支座相互之间力学性能的关系,并对其规律进行了归纳和总结。试验结果表明:竖向弹簧片支座的竖向刚度随压应力的增加呈线性变化;在低频率情况下频率对其竖向刚度影响不大;三维隔震支座的水平刚度相对于独立状态下的LNR会略有降低;LNR对三维隔震支座的整体竖向刚度的影响不大。     

梁板分离式分层隔震结构减震原理研究

为了拓宽隔震技术的应用范围,提出了梁板分离式分层隔震结构概念,其核心思想是将框架结构或框架剪力墙结构中的所有楼层或某些楼层的全部或部分楼板通过橡胶隔震支座支承于梁上。建立了分层隔震结构的动力分析模型,利用自编程序按时程分析法和振型分解反应谱法分别计算了不同工况下分层隔震结构的地震反应,运用隔震技术的基本原理和振型分析法分析了刚度比和场地条件等因素对减震效果的影响。发现了刚度比变化过程中分层隔震结构的两个极限状态,并利用其中之一初步判断减震效果。     

新型弹塑性软碰撞防护装置试验研究

为限制隔震层位移,研发了同时提供刚度和阻尼力的新型弹塑性软碰撞防护装置,该装置主要由铅芯橡胶支座、剪力键及中空连接钢板组成。首先对铅芯橡胶支座进行了设计压应力12MPa下基本性能试验及压应力0 MPa下剪切试验;然后进行了弹塑性软碰撞防护装置的水平力学性能测试试验,测定装置的屈服后刚度、屈服力及支座顶端转角,探讨了剪力键外圆面罩橡胶套对试验结果的影响,对比分析了装置的水平力学性能指标与支座在0MPa下剪切试验结果的差异;最后,对弹塑性软碰撞防护装置进行了数值模拟,对比了数值模拟与试验的水平力-位移滞回曲线。结果表明:弹塑性软碰撞防护装置可提供刚度及阻尼力,在剪力键外圆面罩上橡胶套后对试验结果基本无影响;与0MPa下支座测试结果相比较,装置的屈服后刚度及屈服力有所降低;支座顶端转角随支座剪应变的增大而增大;数值模拟与试验的滞回曲线吻合良好,该装置具有良好的滞回耗能能力。     

低硬度橡胶隔震支座基本力学性能及恢复力特性

本研究对低硬度橡胶隔震支座的材料性能（主要包括力学性能）进行了系统的试验开发及理论研究。研究用低硬度橡胶隔震支座包括天然橡胶隔震支座及铅芯橡胶隔震支座两大类18种规格总计近30个大直径隔震支座。研究内容涉及橡胶隔震支座竖向刚度、水平刚度及阻尼等基本力学性能；压缩界限，屈曲及极限剪切变形等界限性能；温度、压力、剪切变形、老化和徐变等相关性及长期特性；同时还对橡胶材料其他性能进行了系统的试验研究。本文主要介绍低硬度天然橡胶隔震支座及铅芯橡胶隔震支座的基本力学性能，如竖向、水平刚度和恢复力等特性。     

不同混合比橡胶砂动力性能试验研究

橡胶材料具有廉价、阻尼大、弹性变形较好等优点,将废旧轮胎颗粒加入路基填料中可在减少环境污染的同时提高路基抗震性能。本文通过橡胶砂基本物性试验和动三轴试验研究了不同混合比橡胶砂的减震性能,分析对比了不同混合比橡胶砂和纯砂的动弹性模量、阻尼比、动强度、内摩擦角及动应力－应变滞回曲线的变化规律。得出结论:橡胶砂动弹性模量受动应变影响较大,当动应变较大时橡胶砂的弹性模量大于纯砂;掺入橡胶颗粒可提高纯砂的阻尼比和动强度;实际工程应用中需要考虑橡胶砂混合比的影响。     

低硬度橡胶隔震支座各种相关性及老化徐变特性

作者系统地对低硬度橡胶隔震支座的材料和力学性能进行了试验研究。研究使用的低硬度橡胶隔震支座分18种规格，总计近30个大直径隔震支座。研究内容涉及低硬度橡胶隔震支座的基本力学性能；温度、压力、剪切变形、老化和徐变等相关性；压缩界限，屈曲及极限剪切变形等界限性能以及橡胶材料性能和隔震工程应用等方面。本文主要介绍低硬度橡胶隔震支座的压力、剪切变形、温度对支座刚度、阻尼等力学性能的影响，同时还对隔震支座的老化及徐变特性进行了试验研究，确定低硬度橡胶使用60年后的力学性能变化率。文中同时提出了低硬度橡胶支座的温度修正方程，并提出了隔震结构地震反应分析时支座刚度和屈服荷载变化的取值范围。     

Lateral load performance and seismic demand of unbonded scrap tire rubber pad base isolators

The scrap tire rubber pad(STRP) made by natural or synthetic rubber and high strength reinforcing cords exhibits substantial vertical stiffness and horizontal flexibility, and these properties can be regarded as suitable for seismic isolators for structures. The use of environmentally burdensome scrap tires as STRP isolators might be convenient as an efficient and low-cost solution for the implementation of aseismic design philosophy for low-to-medium rise buildings, especially in developing countries. Finite element analyses of unbonded square and strip-shaped STRP isolators subjected to a combination of axial and lateral loads are conducted to investigate its lateral deformation performance under seismic loading. The rubber of the isolator is modelled with Mooney-Rivlin hyperelastic and Prony viscoelastic materials, including the Mullins material damage effect. The influence of the length-to-width ratio and bearing height on the isolator performance is assessed in terms of the force-displacement relationship, horizontal stiffness, damping, and isolation periods. It is shown that the dependence of stiffness on the length-to-width ratio is significant in the longitudinal direction and minor in the transverse direction. The STRP isolators following the proposed design criteria are shown to satisfy the performance requirement at different levels of seismic demand specified by the ASCE/SEI 7-2010 seismic provisions.     

Experimental study on dynamic properties of sand with emphasis on the degree of saturation

Cyclic drained and undrained tests were performed in a modified simple shear device in order to specifically investigate the effect of saturation ratio on shear modulus and damping parameters of sand. In addition to the degree of saturation, the effects of number of cycles, vertical consolidation stress, shear strain amplitude and relative density on dynamic properties of sand were investigated. Dynamic stiffness and damping characteristic were found to be substantially independent of saturation ratio in the range of 25−75%. However, by approaching the full saturation state, the values of modulus fall sharply and damping of loose samples increases dramatically from corresponding values of unsaturated levels. Results of drained tests revealed that most of increase in shear modulus and decrease in damping take place in the first 30 cycles. It was found that vertical consolidation stress is the most important parameter which affects shear modulus and damping ratio of sand. Similarly, relative density or void ratio significantly affects dynamic stiffness and damping under undrained conditions. Moreover, the influence of shear strain amplitude should be considered for both drained and undrained tests.