SMA-橡胶复合支座的设计与隔震性能

利用形状记忆合金超弹性变形下的滞回耗能性能，设计了一种SMA-橡胶复合隔震支座，建立了隔震支座的力学模型，对其隔震性能进行了研究。结果表明，本文提出的SMA-橡胶复合支座良好地改善了橡胶支座的隔震性能。     

基于SMA隔震支座的双层球面网壳结构地震响应分析

采用橡胶支座的隔震方式是目前较成熟的隔震技术,但橡胶支座存在着水平变形大、阻尼较小、耗能不足等问题。SMA-橡胶复合隔振支座充分利用了形状记忆合金(SMA)丝的超弹性特点,在支座工作时起到恢复力主要补充作用,使得支座在抗侧移能力和耗能方面都得到了加强。通过建立双层球面网壳模型,对其在普通橡胶支座和SMA复合橡胶支座两种不同工况下的隔震效果进行对比分析,说明在采用后者的双层球面网壳结构其杆件的内力值和节点位移值都明显降低,受拉的上弦杆和受压的下弦杆无论是受力峰值及其杆件数量都有所减少,提高了网壳结构的变形协调能力,限制了网壳结构薄弱杆件的破坏,SMA复合橡胶支座起到了较好的减震耗能作用,对双层球面网壳的隔振作用优于橡胶支座。     

隔震桥梁减震效果分析

本文根据隔震桥梁的设计特点，分别利用非线性水平和转动弹簧单元来模拟减、隔震支座的桥梁延性塑性铰的非线性性能，计及隔震器与减震器的作用对桥梁结构非线性弹塑性动力反应进行了研究。在把桥梁结构和减震器作为整体考虑的情况下，用算例分析了隔震桥梁的减震效果。     

橡胶隔震支座建筑结构脉动观测与减震性能分析

通过对两幢结构相同、彼此相邻，而其中一幢采用了橡胶隔震支座减展措施的建筑物进行地脉动观测，对比地基基础和结构上的脉动时程曲线和相应功率谱曲线，利用两幢建筑结构脉动特征的差异分析研究橡胶隔震支座的减震效果。     

SMA绞线-叠层橡胶复合支座振动台试验研究

对一组SMA绞线-叠层橡胶复合支座进行了振动台试验。根据试验结果比较分析了SMA绞线-叠层橡胶复合支座与普通叠层橡胶支座的隔震性能,着重分析了位移幅值对支座工作性能基本参数如等效水平刚度、最大恢复力、单位循环耗能和等效阻尼比的影响以及这些参数的变化规律。从而证明了在罕遇地震作用下发生较大水平位移幅值时,SMA绞线-叠层橡胶复合支座比普通叠层橡胶支座可提供更大的恢复力和阻尼,更有利于阻隔地震对上部结构的作用和强震作用后上部结构的自动复位。     

SMA复合支座-巨型框架结构体系减震效果分析

在研究形状记忆合金（SMA）绞线-叠层橡胶复合支座基础上,本文提出了SMA复合支座-巨型框架减震结构体系,建立了SMA复合支座-巨型框架减震结构体系的计算模型和运动方程,研究了该结构的动力反应特性,并将其与普通巨型框架结构、应用普通橡胶支座巨型框架结构进行了非线性时程对比分析。结果表明,SMA复合支座-巨型框架减震结构体系能有效地减小结构的地震响应,同时避免了地震时主次结构之间产生碰撞破坏。     

橡胶隔震支座力学性能试验研究

在自行研制的压剪试验装置上进行了橡胶隔震支座水平刚度和竖向刚度等力学性能的检测试验研究,试验结果为建筑结构基础隔震设计和橡胶支座设计改进提供了依据。试验检测的产品已用于多个建筑工程。     

SMA三维隔震复合支座单层柱面网壳结构的地震响应

大跨空间结构具有空间跨度大,结构整体刚度大、受力合理、耗材少、重量轻等优点,在世界各地应用前景非常广阔。但在强震作用下,此种结构破坏严重,经济损失惨重。震害经验与理论研究表明地震动是一种复杂的多维运动,只考虑单分量水平地震作用是不够的,还应考虑竖向地震分量对整体结构的影响。在作者研制的SMA-叠层橡胶支座的基础上,针对竖向刚度大、竖向隔震效果不明显的问题,研制一种在上部串联加入碟形弹簧的新型三维隔震支座,并建立一典型的单层柱面网壳结构模型,在输入不同峰值地震动情况下,通过时程反应分析可见,SMA三维隔震支座下结构位移、加速度峰值与普通橡胶支座对比明显降低,时程曲线趋于平缓,典型的杆件轴力也有明显降低,说明了SMA三维隔震复合支座隔震效果更好。     

橡胶隔震支座竖向刚度简化计算法

本文提出了采用橡胶隔震支座刚度因子计算隔震支座竖向刚度的方法，在此基础上提出了适于工程应用的简化计算式，研究还进行了2种不同橡胶6种规格共12件试验体的竖向刚度及水平刚度试验。文末给出了该计算结果与试验结果的对比，表明本文所提计算方法适合于工程使用。     

Ⅱ型SMA-橡胶隔震支座及其理论模型

将形状记忆合金（SMA）索与普通叠层橡胶垫复合可以形成具有滞回阻尼性能的SMA-橡胶隔震支座。在原SMA-橡胶支座（Ⅰ型）的基础上,在支座中增加弹簧改善SMA耗能拉索的功能,设计了Ⅱ型SMA-橡胶支座,建立了支座的理论模型。通过数值计算详细考察了此种支座的工作特性,并与Ⅰ型SMA-橡胶支座的性能进行了对比。     

基于状态空间法的SMA-复合支座隔震结构分析

研究了SMA(shape memory alloy)绞线-叠层橡胶复合支座的工作原理,将结构控制理论中的结构状态空间法应用到该复合支座隔震结构的数值模拟分析中。建立了普通框架、安装叠层橡胶支座和安装SMA复合支座框架的结构状态方程,应用SIMULINK工具箱建立结构仿真模型,得出不同条件下框架结构的时程反应曲线。通过对比分析可以看出SMA-复合支座能很好地改变结构的隔震效果,应用状态空间法进行SMA-复合支座隔震结构的数值模拟分析简单准确。     

超弹性-复摩擦摆隔震支座的性能试验与数值模拟

利用复摩擦支座（Double friction pendulum bearing,DFPB）和形状记忆合金（Shape Memory alloy,SMA）拉索,提出了一种超弹性-复摩擦支座（Superelastic-double friction pendulum bearing,SDFPB）。该新型滑动隔震支座在水平方向可适应多水准地震激励,且在竖向拥有抵抗拉拔的功能。阐述了SDFPB的构造特点和工作原理。通过性能试验考察了这一隔震装置的力学特性。建立了SDFPB的恢复力模型,利用其模拟了试验条件下的滞回响应。研究结果表明:SDFPB的耗能能力优良,且具有较好的多级抗震自适应能力;模拟值与试验值吻合较好,验证了上述力学模型的正确性。     

轻轨铁路站桥结构体系抗震分析与隔震研究

本文结合地处高烈度地震区的天津轻轨工程，对轻轨铁路站桥结构体系进行抗震分析，并探索减轻其地震灾害、提高其抗震能力的隔震措施。研究结果表明，按照现行有关抗震设计规范规定的反应谱值设计的站桥结构体系的抗震安全性存在不足，设计必须按工程建设场地地震危险性评价给定的反应谱值对站桥结构体系进行时程分析，才能保证轻轨铁路的抗震安全性。通过在车站建筑与高架桥梁之间的连接部位安装新近研制的SMA复合橡胶支座隔震装置，可以有效地提高轻轨铁路站桥结构体系的抗震能力。     

一种放大位移型SMA阻尼器的减震控制分析

利用形状记忆合金(SMA)材料的超弹性,本文提出了一种放大位移型SMA阻尼器,建立了装有该阻尼器的框架有限元模型并对该框架的地震反应实施了模拟减震控制。分不安装阻尼器、安装不放大位移阻尼器和安装放大2倍层间位移阻尼器三种工况,输入El Centro和Taft地震动,对比研究了阻尼器的减震控制效果。分析结果表明:(1)放大位移型SMA阻尼器的控制效果优于不放大位移型SMA阻尼器;(2)该放大位移型SMA阻尼器对位移的控制效果优于对加速度的控制效果。     

板式支座与铅芯支座连续梁桥振动台试验对比分析

通过对分别采用板式支座和铅芯支座的2座3跨连续梁桥模型进行振动台试验,对比分析了这2类桥梁的动力特性、破坏过程及2种支座对连续梁桥地震反应的影响。研究结果表明：地震波特性对桥梁结构的地震反应有较大影响,在对桥梁结构进行抗震设计时,需选择合理的地震动输入;在地震强度较小时,板式支座的滑动能够起到一定的隔震效果,铅芯支座的隔震性能能得到较好的发挥;在地震强度较大时,铅芯支座的隔震性能不能得到很好的发挥,采用铅芯支座的桥梁地震反应不一定小于普通桥梁;通过合理的设计,2类桥梁都完全可以实现大震不倒的设防目标。     

Seismic performance of bridges with novel SMA cable-restrained high damping rubber bearings against near-fault ground motions

This study presents a novel type of shape memory alloy (SMA) cable-restrained high damping rubber (SMA-HDR) bearing, which is particularly suited to near-fault (NF) regions where the pulsing effect potentially exists in the ground motions. The working mechanism of the bearing is first described, followed by an experimental investigation on a full-scale SMA-HDR bearing specimen. The test results confirm the efficient restraining effect offered by the SMA cables, which contribute to 65% and 24.4% of the lateral load resistance and total energy dissipation, respectively, prior to the initial fracture of the SMA cables. The failure of the cables is initiated near the end grip where moderate stress concentration exists at this region. Following the experimental study, the numerical modeling strategy for the bearing is discussed, and a case study is then presented, demonstrating the application of the SMA-HDR bearings in the Datianba #2 highway bridge, a real project that first adopts the proposed bearings in the world. A simplified design process is introduced for the bridge with novel SMA-HDR bearings to mitigate the potential damage during strong earthquakes especially the NF ones. The system-level analysis on the prototype bridge shows that the novel SMA-HDR bearings equipped with ten 7×7×1.2 SMA cables in each bearing could reduce the average maximum bearing displacement (MBD) by nearly 30% compared with the conventional bridge with HDR bearings. The application of the novel SMA-HDR bearing can significantly alleviate the pounding effect, especially under the NF earthquakes. The presence of the SMA cables tends to increase the maximum force response of the piers, but this effect is minor and under control.     

组合橡胶支座及橡胶支座与柱串联系统的水平刚度计算方法

目前基础隔震建筑中应用的叠层橡胶支座都是等截面的,其水平刚度是以遭遇强烈地震为依据设计的,当遭遇中小地震时水平刚度将偏大,致使上部结构的减震效果比遭遇设计地震时明显减小,而由两个不同截面橡胶支座组成的组合橡胶支座在不同强度地震时均能发挥较好设计的隔震效果。     

组合基础隔震在建筑工程中的应用

隔震作为一种新的抗震技术,已广泛应用于新建和加固的建筑工程,同时,许多新型式的支座得到了开发和应用。组合基础隔震是一种新的隔震设计思想,能充分应用不同类型隔震支座的特性,有效降低上部结构地震反应。本文介绍了组合基础隔震在某一工程中的应用,工程中使用的支座包括普通橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座和弹性滑板支座三种类型,对全部使用支座进行了常规检测,结构计算采用等效线性法、能量包络法和时程反应分析等方法,计算结果表明:组合基础隔震能有效降低上部结构的反应,隔震层的变形控制在安全范围之内。     

海洋平台结构SMA阻尼隔振振动台试验与分析

本文针对渤海JZ20-2MUQ导管架式海洋平台进行比例为1∶10的模型结构的形状记忆合金阻尼隔振振动台试验研究。首先,根据原结构的基本参数,确定试验模型的几何参数,推导出相似比关系,并对形状记忆合金阻尼器和黏滞阻尼器进行性能试验,确定其基本力学性能;其次,对模型结构进行振动台试验研究,分别考察4种地震作用下无控结构、纯隔振结构、SMA隔振结构和SMA阻尼隔振结构的反应;最后,对模型结构进行数值计算分析。结果表明,各种隔振结构方案对平台结构导管架端帽位移和平台甲板加速度均有很好的控制效果。数值分析结果与试验结果吻合较好。     

层间隔震技术评述

层间隔震结构是隔震技术的新发展,它将隔震层设置在建筑物某层柱子和楼板之间进行结构的地震反应控制。层间隔震结构在减震机理、振动特性以及设计方法等诸多方面有别于基础隔震结构和屋盖隔震结构。本文对层间隔震结构的适用范围、优点以及其在实际工程中的应用情况进行了综述,最后,指出了层问隔震结构需要进一步研究的问题。现有的研究成果和工程应用情况表明,层间隔震结构具有明确的减震效果,施工方便,是一种具有发展前途的减震体系。