铅芯橡胶支座剪切性能影响因素分析

对铅芯橡胶支座进行了有限元分析,研究了水平加载频率、橡胶剪切模量和铅芯直径对支座剪切性能的影响,分析表明水平加载频率对支座剪切性能的影响极小;橡胶剪切模量对支座屈服力的影响极小,但随着橡胶剪切模量的增大,支座的屈服后刚度和水平等效刚度增大,支座的等效阻尼比减小;随着铅芯直径的增大,支座的屈服力、水平等效刚度和等效阻尼比增大,支座的屈服后刚度降低。     

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。     

多次循环往复荷载对铅芯橡胶支座剪切性能的试验研究

针对高速荷载下循环次数对铅芯橡胶支座(LRB)剪切性能衰减的影响,采用缩尺铅芯橡胶隔震支座,通过进行压剪试验,研究了高速荷载对铅芯橡胶支座的屈服力、屈服后刚度、等效水平刚度、等效阻尼比等的影响。研究表明:(1)高速荷载下随循环次数的增加,屈服力和等效阻尼比都呈线性减小,当循环次数接近100圈时,两者的值都趋于稳定;(2)高速荷载下随循环次数的增加,屈服后刚度和等效水平刚度都有小幅度的减小,两者的值变化不大,一直趋于稳定。本文研究对长持时地震作用下铅芯橡胶支座的剪切性能参数设计具有一定的参考价值。     

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。     

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。     

LRB支座选取及其对连续梁桥减隔震效果的影响

本文以桥梁上部结构自重等荷载引起的墩台处支座反力为考虑因素,通过选择合适的铅芯橡胶支座并进行了一系列的数值分析,使桥梁结构减隔震效果达到最佳。基于大型有限元软件Midas Civil建立某三跨连续梁桥,采用动力时程分析方法,初选了六组支座作为研究对象,以墩底内力、支座内力、支座滞回耗能特性、墩顶加速度、主梁观测点加速度等为主要考虑因素,对铅芯橡胶支座的减隔震效果进行了分析。结果表明,当选取桥台处LRB支座竖向承载力约为支座反力的1.12倍,桥墩处LRB支座竖向承载力约为支座反力的1.10倍,且所有LRB支座铅芯屈服力约为梁体自重的0.056倍时,减隔震效果最佳。     

加载频率与幅值对橡胶隔震支座力学性能的影响试验研究

为了探究加载频率、幅值对橡胶隔震支座水平等效刚度、特征强度、屈服后刚度、等效阻尼比及耗能等力学性能的影响,在实验室常温(25℃左右)环境中对直径为700 mm的典型常用天然橡胶支座和铅芯橡胶支座(共4个)进行了一系列的压剪试验,其中,加载频率变化范围为0.3～0.67 Hz,加载幅值变化范围为25%～250%。考虑到试验中加载设备摩擦力与惯性力的影响,本文对实测水平力进行修正并绘制出隔震支座的真实滞回曲线。实验结果表明：支座内部温度随加载频率的增大,升温越为明显,其中在最大加载频率下,天然与铅芯支座在前三圈循环下的升温幅度分别为5.24%和29.98%;随着加载幅值从25%～250%不断增大,隔震支座水平等效刚度和屈服后刚度的最大下降幅度分别为67%和55%,特征强度的增长幅度范围为64%～188%,且天然与铅芯支座耗能约增加15～26倍;此外,铅芯支座的内部温度上升幅度和各项力学性能均明显高于天然支座,但随着加载进行,铅芯支座的特征强度出现了更为明显的刚度退化,且在前三圈循环加载中天然与铅芯支座的特征强度分别退化了3.34%和12.2%。     

考虑温度影响的LRB隔震建筑地震响应分析

为研究温度对铅芯橡胶支座(LRB)性能的影响,进行支座拟静力试验。试验表明,在不同温度环境中试件的滞回曲线明显不同,支座的刚度和屈服剪力均随温度的升高而降低;低温时,支座的力学特性变化较大,而当温度大于20℃时,支座的力学特性趋于稳定。以某五层基础隔震建筑为例,编写基础隔震结构非线性时程分析程序NBIS,计算该隔震建筑在考虑温度影响后的地震响应。结果表明,在多遇地震作用下支座恢复力随温度的升高而降低,与罕遇地震下的变化趋势相反;考虑LRB温度影响后,该基础隔震结构的减震系数随环境温度的降低而增大,支座的最大位移随温度升高而增大。     

铅芯叠层橡胶支座恢复力模型研究

在Wen和Park模型的基础上,对铅芯叠层橡胶支座单向和双向耦合恢复力模型进行了改进,使其可以更为准确的模拟铅芯叠层橡胶支座单向和双向耦合的滞回性能。并由计算分析可以看出,考虑双向耦合作用与未考虑双向耦合作用的恢复力滞回曲线有较大差别,因而支座应采用双向耦合恢复力模型以考虑支座的双向耦合作用对结构地震反应的影响。     

高阻尼隔震橡胶支座的相关性试验研究及其参数取值分析

本文目的是研究各种因素对新型桥梁高阻尼隔震橡胶支座(简称HDR)水平剪切性能的影响。采用反复加载试验方法,进行了HDR支座剪应变相关性、压应力相关性、加载频率相关性、反复加载次数相关性、温度相关性、老化相关性等试验,研究了其相应因素对HDR支座滞回环面积、屈服强度、等效阻尼比、屈服后刚度、等效刚度的影响。试验结果表明,加载频率、反复加载次数、温度、老化对HDR支座表征阻尼特征的指标影响较大,而对其刚度影响相对较小。通过对试验曲线的分析,给出了G值为0.64 MPa,100%剪应变时设计等效阻尼比为12%的HDR支座的等效剪切模量、等效阻尼比、屈服强度、屈服前刚度、屈服后刚度随剪应变变化的经验公式。     

单桩-土-结构振动台试验模型数值计算分析

为研究地震荷载作用下桩基-土-核电结构的抗震性能及土结动力反应规律,对拟开展的地震模拟振动试验模型进行数值计算分析。核电工程结构上部质量大和刚度大,试验模型不同于一般的工程结构,为检验振动台试验模型设计、传感器布设方案,对试验模型进行了数值模拟。数值模拟以单端承桩为研究对象,计算了上部结构质量和刚度变化时,在脉冲荷载及基于RG1.60谱人工合成地震动作用下桩身的地震反应规律。数值模拟表明:在水平地震动作用下,桩身剪力和弯矩包络线呈"X"状分布,桩底和顶处剪力弯矩较大;上部结构质量越大,桩身的剪力与弯矩越大;上部结构的刚度越大,桩身的剪力与弯矩越小;随着上部结构质量的增大和刚度的减小,反弯点逐渐向桩顶移动。桩顶发生最大位移时所对应的桩身挠度随着上部结构质量的增加而增大并且随着上部结构刚度的增大而减小。土层分界面处,桩身内力发生突变。此外,在脉冲荷载输入下,桩身反弯点位置与输入荷载的周期有关。计算结果为振动台试验模型设计提供了理论依据。     

不同轴压比RCS梁柱组合件恢复力模型研究

以6个1/2模型RCS梁柱节点拟静力试验为基础,研究不同轴压比下RCS组合件的滞回性能。试验结果表明:梁铰破坏时试件的滞回曲线饱满,耗能能力优于构造破坏;随着轴压比的增大,试件滞回环愈加丰满,初始刚度有所增加,承载力有所增大;随着加载位移的增加,刚度退化速率变慢,且梁铰破坏时随着轴压比增大,刚度退化速率变大。基于试验结果和现有恢复力模型理论,建立的三折线骨架曲线模型与实际试验骨架曲线具有较高的吻合度,能较好的反映轴压比对其滞回特性的影响,可为该RCS梁柱组合件的弹塑性分析及工程应用提供参考。     

新型多级隔震装置试验及最优参数分析

基于橡胶支座和滑板支座的水平力学性能,开发了一种新型多级隔震装置并介绍了该装置的组成、运动状态及力学模型。为了验证多级隔震装置在多水准地震作用下具有多级刚度的特性,设计了一幢相似比为1/10的四层混凝土框架结构,并根据结构模型设计了四套多级隔震装置进行了新型多级隔震结构振动台试验。试验与模拟结果表明:新型多级隔震装置隔震性能良好且在不同水准地震作用下能表现出多级抗震性能,相较于普通隔震装置,在大震下能较好的控制隔震层位移。针对不同多级隔震结构给出了多级隔震装置的最优参数的筛选流程,并基于某实际工程通过筛选流程选取了装置的最优参数。     

基于干接缝单元的预制拼装桥墩抗震性能数值模拟

为克服利用OpenSEES进行预制拼装桥墩纤维模型分析时干接缝区域模拟困难的问题,提出一种由刚性单元、非线性梁柱单元、零长度单元配合ENT单压材料组成的干接缝单元。通过基于干接缝单元的纤维模型数值模拟结果与文献中的1:3.5缩尺桥墩拟静力试验结果对比发现:该干接缝单元不仅解决了墩身混凝土压溃带来的模型不收敛问题,而且考虑了墩身节段宽度对干接缝区域的影响,使预制拼装桥墩干接缝处的力学性能更接近实际的力学性能;数值模拟结果与试验结果吻合较好证明了该干接缝单元用于模拟预制拼装桥墩干接缝区域的可行性。在此基础上设置耗能钢筋、外包钢管和墩底橡胶支承垫层作为桥墩附加耗能装置,对预制拼装桥墩进行拟静力循环加载模拟,研究不同耗能装置对预制拼装桥墩的滞回能力、预应力筋内力、累积耗能、残余位移以及等效刚度等性能参数的影响。结果表明:设置耗能钢筋和外包钢管可以显著提高预制拼装桥墩的耗能能力、水平承载力和刚度,降低预应力损失;设置墩底橡胶支承垫层也能提高预制拼装桥墩的耗能能力,但会降低桥墩的水平承载力和刚度,应根据桥墩自身刚度谨慎选择橡胶垫层的刚度。     

考虑尺寸效应的近海桥梁天然橡胶隔震支座力学性能老化时变规律研究

目前天然橡胶支座（NRB）的性能研究大多未考虑尺寸效应,在前期开展的近海桥梁隔震支座和材料老化时变规律研究的基础上,同时考虑支座直径尺寸变化和老化作用时间的影响对NRB的性能进行研究。首先采用ABAQUS有限元软件对不同直径尺寸NRB的性能进行分析,得到了NRB性能随直径尺寸的变化规律;然后结合前期老化作用对NRB及其橡胶材料性能时变规律的影响研究成果,分析了直径尺寸及老化作用时间共同作用下,NRB性能的变化规律,并通过ABAQUS有限元分析,验证了该变化规律的准确性。结果表明:NRB的水平刚度和竖向刚度均随其直径尺寸的增大呈正比例增大趋势;NRB水平刚度比和竖向刚度比均随老化作用时间的增长呈线性增大趋势;且直径为150mm的NRB在实际环境老化60a后,其水平刚度和竖向刚度的增长幅度分别为:30.8%和16.41%,由此可见老化作用时间对NRB水平刚度的影响较显著,对其竖向刚度的影响较小。研究内容可为隔震桥梁结构中支座缩尺模型试验的相关设计提供参考,并为将实验室缩尺橡胶隔震支座的相关成果较好地应用于实际工程计算及设计中提供依据。     

单跨框架教学楼橡胶隔震与BRB减震联合加固技术研究

新版抗震设防烈度区划图实施以来,大量单跨框架结构校舍因抗侧力体系不合理以及抗震承载力不足急需加固改造。针对单跨框架结构不满足刚度及承载力要求的现状,提出并阐述了BRB减震与橡胶隔震联合加固技术原理,并对昆明某实际单跨框架结构进行了动力弹性和弹塑性有限元分析,结果表明:在多遇地震下,防屈曲支撑（BRB）未屈服,结构整体处于弹性;在设防地震作用下,部分BRB屈服耗能,结构层间位移角最大值为1/582,结构主体处于弹性阶段;在罕遇地震作用下,所有BRB屈服耗能,且其滞回曲线饱满,结构弹塑性层间位移角最大值为1/148,大部分梁端部产生塑性铰,少数柱产生塑性铰,且梁较柱先出铰,表现出良好的抗震性能。研究为单跨框架结构的加固提供一条有效的新途径。     

变刚度隔震保护装置试验研究

通过在距离隔震层一定位移处设置由弹簧和与其串联的限位挡板组成的变刚度保护装置作为第二道防线,成功地进行了五层框架的变刚度隔震保护模拟地震振动台试验。理论分析和试验结果表明,变刚度隔震保护装置能有效改变结构动力特性,减小隔震层的变形,使之限制在允许的范围内。     

钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土剪力墙抗震性能试验研究

本文设计了1片普通混凝土剪力墙试件和5片混杂纤维混凝土剪力墙试件,进行低周往复加载试验,研究混杂纤维混凝土分布位置和高度对剪力墙抗震性能的影响。根据拟静力试验数据,分析了墙体试件的滞回曲线、骨架曲线及关键点、位移延性、刚度退化性能、耗能能力以及关键位置钢筋应力应变分布情况。结果表明:（1）剪力墙试件中采用混杂纤维混凝土的区域以均匀的水平裂缝为主,有效控制了剪力墙的斜裂缝的产生,最终表现出弯曲破坏模式。（2）相比混杂纤维混凝土分布在约束边缘区域,混杂纤维混凝土分布在底部的试件滞回曲线更加饱满,耗能能力更好。（3）混杂纤维混凝土分布高度越高,滞回曲线越饱满。当分布高度大于0.3h （h为全长）时,混杂纤维混凝土分布高度的提升对承载能力和变形能力的影响较小。（4）混杂纤维混凝土的掺入提高了剪力墙的抗剪性能,在一定程度上可替代水平分布筋。