环境温度对板式橡胶支座摩擦滑移性能的影响分析

采用有限元模拟的方式,对板式橡胶支座摩擦滑移特性进行分析,并与常温试验中获得的支座摩擦滑移滞回曲线、等效黏滞阻尼比等进行了对比.在获得可靠模型的基础上,分析环境温度对板式橡胶支座摩擦滑移特性的影响,研究了温度与支座摩擦滑移耗能、等效黏滞阻尼比和滑动起始距离的关系.结果表明:(1)板式橡胶支座的有限元模型可以较好地实现支...     

变刚度滞变耗能与隔震联合控制框架结构实验研究

对原有变刚度滞变－摩擦隔震支座进行了改进，提出一种多级变刚度滞变耗能器，并进行了初步的试验研究。在此基础上，对一纯框架结构（1：5）模型进行了耗能与隔震的联合控制试验研究，试验结果表明，采用这种联合控制技术能降低不同大小地震下的结构反应，具有很强的适应性。     

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。     

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。     

摩擦摆隔震支座理论分析与数值模拟研究

介绍了摩擦摆隔震支座的基本构成和隔震原理。利用力学平衡原理,对摩擦摆隔震支座进行了理论分析,推导了摩擦摆隔震支座的刚度和等效粘滞阻尼比,构造了摩擦摆隔震支座的滞回模型,并探讨了该支座的自回复能力,得到了其最大残余位移计算公式。采用有限元软件ABAQUS,对摩擦摆隔震支座进行实体单元建模,模拟低周反复荷载作用下,该支座的滞回特性与回复特性。研究结果表明：①理论分析和数值模拟结果吻合较好,验证了提出的滞回模型和最大残余位移计算公式的正确性;②摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能;③摩擦摆隔震支座的刚度与球面半径成反比,可能的最大残余位移为摩擦系数和球面半径的乘积;④该支座的最大应力出现在支座处于设计位移的时刻,且一般位于滑块或支座板球铰面边缘。     

适用于村镇房屋的新型摩擦摆隔震性能试验研究

针对村镇房屋隔震设施薄弱的问题,本着低成本、易施工的原则,设计了一种玄武岩纤维混凝土材料的摩擦摆隔震支座。将该新型支座与传统钢制摩擦摆支座进行拟静力试验,研究了该新型支座在相同的竖向荷载作用,不同频率下的干摩擦和润滑摩擦两种工况的支座的滞回性能,得出了该新型支座的基本力学性能,通过利用SAP2000有限元模型对采用该新型支座的隔震结构进行了动力时程分析,并且将该新型支座与传统钢制摩擦摆支座在滞回性能、构造方式和经济性三方面进行对比分析。结果表明:玄武岩纤维混凝土摩擦摆支座的滞回性能略低于钢制摩擦摆支座滞回性能,该支座隔震效果显著且易模性好,便于施工,造价低廉,适用于低层村镇房屋隔震设计与施工。     

基于负刚度装置的超长联大跨连续梁桥地震反应控制研究

为完善超长联大跨连续梁桥的减、隔震技术,将负刚度装置引入到超长联大跨隔震连续梁桥中组成新型减、隔震系统,并与黏滞阻尼器-摩擦摆支座组合减震系统进行比较。基于CSiBridge软件建立全桥有限元模型,负刚度装置采用弹性多段线模拟,摩擦摆支座采用双线性恢复力模型,黏滞阻尼器采用Maxwell模型,输入3条地震波进行非线性时程分析,考查两种新型减、隔震系统下桥梁结构的地震反应,探究负刚度系统及黏滞阻尼器系统对超长联大跨连续梁桥地震反应的控制效果。研究结果表明：负刚度装置与黏滞阻尼器均可以有效地减小超长联大跨隔震连续梁桥的支座位移。负刚度装置对桥墩内力反应及梁体加速度反应的控制优于黏滞阻尼器。负刚度装置在超长联大跨连续梁桥地震反应控制中有较好的应用前景。     

FVD与FPB在大跨长联减隔震体系梁桥中的联合作用机理研究

为验证液体黏滞阻尼器(FVD)与摩擦摆支座(FPB)组合在大跨长联减隔震体系梁桥中的应用效果,以一联(50+8×100+50) m预应力混凝土连续梁桥为工程背景,建立全桥有限元模型,通过输入场地地震安评报告提供的50年超越概率为2%的三条人工模拟地震波,开展单独及组合使用液体黏滞阻尼器和摩擦摆支座的大跨长联梁桥减隔震研究,从能量耗散的角度揭示液体黏滞阻尼器与摩擦摆支座组合在大跨长联减隔震体系梁桥中的联合作用机理。结果表明,大跨长联梁桥仅使用黏滞阻尼器,其长周期特性激发黏滞阻尼器充分发挥耗能,但无法避免对固定墩的地震损伤;仅使用摩擦摆支座隔震在纵(横)向强震下会引起支座位移超限;摩擦摆支座与黏滞阻尼器组合的减震机理为摩擦摆支座提供墩梁间的弱连接,激发墩梁间的相对速度,促进黏滞阻尼器(速度型)充分发挥阻尼耗能作用。另外,组合减震方案中摩擦摆支座为辅助耗能装置,黏滞阻尼器为主要耗能装置,且主控梁体位移;相比仅使用摩擦摆支座隔震,由于黏滞阻尼器激发的阻尼力增强了墩梁间约束,这种组合减隔震可能使结构输入能量增加,从而导致地震反应加剧。     

钢丝网复合橡胶减隔震支座拟静力试验与恢复力模型研究

钢丝网复合橡胶减隔震支座是一种可以翘曲滚动实现剪切大变形的新型减隔震支座,主要适用于中小跨径桥梁。为了探究钢丝网复合橡胶减隔震支座的减隔震性能及恢复力特性,本文对其进行拟静力试验,得到支座滞回曲线,反映出较好的耗能能力,在试验数据基础上利用最小二乘法拟合提出支座的三段线性恢复力模型;为了推广该支座的实桥应用,实现其在实桥抗震验算有限元建模中的模拟,本文在SAP2000有限元程序中采用多段线性塑性连接单元的Kinematic模型模拟支座,重现拟静力试验加载过程,对比支座有限元计算滞回曲线和试验滞回曲线,模拟结果良好。     

SMA弹簧-摩擦支座基础隔震体系的地震响应分析

大尺寸超弹性形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)螺旋弹簧是一种可用于结构减振控制的阻尼器。然而,迄今为止这种超弹性阻尼器在土木工程结构隔震领域的研究较少。本文提出了一种SMA弹簧-摩擦支座(SMA Spring-Friction Bearing,简称SFB)并研究了其隔震性能。首先,在考虑材料内部相变过程的SMA本构关系模型的基础上,针对超弹性SMA弹簧的恢复力性能建立了一种便于工程应用的新的宏观现象模型。随后,推导了SFB隔震结构体系运动方程,利用MATLAB程序进行了结构地震响应的数值模拟。最后,将SFB隔震体系的地震响应与具有相同结构参数的纯摩擦支座(Pure Friction Bearing,简称PFB)隔震体系和摩擦摆(Friction Pendulum System,简称FPS)隔震体系的地震响应进行了对比分析。研究结果表明,SFB对上部结构具有良好的加速度减振效果,同时,该支座较其它两种滑动支座在降低隔震层位移峰值响应和抑制隔震支座残余位移两方面具有明显的优势。     

钢筋-沥青隔震层非线性震动特性研究

为了研究钢筋-沥青隔震层的材料与几何非线性震动特性,对钢筋-沥青隔震结构进行了振动台试验,分析了结构在不同加速度幅值输入时的隔震性能。同时,在钢材的应力-应变关系基础上,考虑构件竖向力的二次矩效应,提出了钢筋-沥青隔震层骨架曲线的计算方法,并结合双线型恢复力模型的滞回规则,建立了相应的恢复力模型。利用建立的恢复力模型,编制程序进行了弹塑性时程分析,并与试验结果作对比。结果表明:当钢筋-沥青隔震层的受力钢筋进入弹塑性阶段时,隔震层能够吸收大部分地震能量,显著降低上部结构的地震反应;弹塑性时程分析结果与试验结果吻合较好,由此建立的恢复力模型准确并且适用,可为钢筋-沥青隔震层的工程设计与非线性地震反应分析提供参考。     

摩擦-钢管混凝土短柱复合隔震支座性能试验与隔震分析

作者在钢管混凝土柱支座隔震房屋实验研究中发现,隔震支座中上盖与底座的接触无论如何处理,摩擦力总是存在的．因此,隔震支座实际上是摩擦耗能与钢管混凝土耗能复合减震系统。本文通过对单个和一组隔震支座的实验研究,确定了短柱支座的恢复力模型,采用了高阶单步算法分析了装有此类支座隔震结构的地震反应,验证了复合隔震支座良好的隔震性能及隔震效果。     

基础隔震单层偏心结构扭转地震反应分析

采用微分型滞回恢复力模型模拟隔震支座的恢复力特性，对基础隔震单层偏心结构的扭转地震反应进行分析，研究隔震系统偏心距和上部结构偏心距对结构扭转反应的影响。结果表明，采用隔震技术可以显著降低隔震结构的扭转地震反应。     

The pseudo‐viscous frictional energy dissipator: a new device for mitigating seismic effects

Viscous energy dissipators (EDORs) have good suppressing effects on acceleration or base shear and they do not add axial pressure to the column when peak moment in the column occurs at peak displacement. Pall frictional EDORs can dissipate energy even when the compression brace buckles due to a special frictional damping mechanism. Retaining the advantages of viscous and Pall EDORs and overcoming their disadvantages, a pseudo‐viscous frictional energy dissipator (PVEDOR) is developed. PVEDORs use the frictional damping mechanism of Pall EDORs, but the slip force of PVEDORs is made variable so that the slip force reduces with increasing displacement. Behaviour testing of PVEDORs shows that they possess the important hysteretic feature of viscous EDORs, i.e. the restoring force of PVEDORs are out‐of‐phase with displacement. Earthquake simulation tests of a 16‐storey frame structure incorporating PVEDORs and ordinary steel braces and bare frame are carried out. The test results show that PVEDORs have good vibration‐suppressing effects. An analytical hysteretic model of PVEDORs basically agrees with the behaviour testing results. Finally, the parameter influence of PVEDORs on suppressive effectiveness of structural vibration under earthquake conditions is studied. Numerical analyses show that PVEDORs have good control effects on both seismic displacement and acceleration, and that control effects of PVEDORs on base shear are much better than Coulomb‐type frictional EDORs or metallic EDORs. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

A mathematical hysteretic model for elastomeric isolation bearings

An analytical model for high damping elastomeric isolation bearings is presented in this paper. The model is used to describe mathematically the damping force and restoring force of the rubber material and bearing. Ten parameters to be identified from cyclic loading tests are included in the model. The sensitivity of the ten parameters in affecting the model is examined. These ten parameters are functions of a number of influence factors on the elastomer such as the rubber compound, Mullins effect, scragging effect, frequency, temperature and axial load. In this study, however, only the Mullins effect, scragging effect, frequency and temperature are investigated. Both material tests and shaking table tests were performed to validate the proposed model. Based on the comparison between the experimental and the analytical results, it is found that the proposed analytical model is capable of predicting the shear force–displacement hysteresis very accurately for both rubber material and bearing under cyclic loading reversals. The seismic response time histories of the bearing can also be captured, using the proposed analytical model, with a practically acceptable precision. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

圆钢管混凝土构件弯矩-曲率滞回特性研究

首先确定了往复应力作用下组成圆钢管混凝土的钢材和核心混凝土的应力－应变关系模型、在此基础上,利用数值计算方法,对圆钢管混凝土构件弯矩－曲率滞回关系曲线进行了理论分析,其结果和试验结果吻合良好。最后,提出圆钢管混凝土构件弯矩－风率恢复力模型,给出模型中有关参数的计算公式,可为圆钢管混凝土体系弹塑性分析提供参考。     

近断层地震作用下基础隔震层组合限位振动台实验研究

近断层脉冲型地震作用下,基础隔震结构隔震层会产生过大变形,导致隔震支座侧倾失稳,隔震体系破坏。设计制作了3层基础隔震钢框架实验模型和11种U型钢板I型铅棒组合限位器,进行了U型钢板静力加载实验和近断层脉冲型地震作用下基础隔震层软碰撞限位振动台模型实验。实验表明：①静力加载时,U型钢板具有很好的弹性性能;②动力作用下,组合限位器残余变形较小,仍具有良好限位复位能力;③近断层地震作用下,基础隔震层软限位效果良好,同时控制上部结构层间变形在允许范围内。     

外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的滞回性能研究

为研究外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的抗震性能,基于外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点低周反复荷载作用下的试验结果和有限元的模拟,分析了两类试验节点的滞回特性,提出外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的三折线恢复力模型及其特征参数的取值范围,并给出恢复力模型表达式。结果表明,试件具有良好的耗能能力,建立的恢复力模型骨架曲线与试验值接近;有限元与试验所得的滞回曲线及骨架曲线在弹性阶段吻合较好,随着荷载的反复,两者之间的差异逐渐增大。     

新型型钢-混凝土组合柱恢复力模型研究

提出一种新型型钢-混凝土组合柱,并对其进行数值模拟分析,研究翼缘厚度、钢管径厚比、轴压比、混凝土强度等参数对该组合柱抗震性能的影响。将新型型钢-混凝土组合柱截面进行合理简化,基于平截面假定建立组合柱正截面承载力计算公式,通过对比试验与模拟数据,发现公式计算结果具有较高精度。进一步提出组合柱截面屈服点、峰值点、破坏点、加载刚度、卸载刚度等特征参数的计算方法,确定恢复力模型的滞回规则,最终建立基于退化三线型模型的新型型钢-混凝土组合柱恢复力模型。将公式计算得到的滞回曲线与试验得到的滞回曲线进行对比,发现二者吻合较好。