支座摩擦系数对摩擦摆基础隔震结构地震反应的影响

对不同地震烈度作用下的摩擦摆基础隔震结构进行了地震反应分析,分析了支座摩擦系数对支座位移、楼层加速度和楼层剪力的影响。结果表明随着摩擦摆支座摩擦系数的增大,支座位移逐渐减小,而结构的加速度和楼层剪力逐渐增大;随着地震作用强度的提高,摩擦系数对支座位移的影响逐渐增大,而摩擦系数对结构加速度和楼层剪力的影响逐渐减小。     

摩擦摆基础隔震结构多维地震反应分析

对摩擦摆基础隔震结构进行了单向、双向和三向地震反应对比分析,表明考虑双向水平地震动时摩擦摆基础隔震结构的支座位移增大,而结构的加速度和楼层剪力减小,其中对支座位移和结构加速度影响较大;考虑竖向地震动时摩擦摆基础隔震结构的支座位移略有减小,而结构的加速度和楼层剪力增大,其中对结构加速度影响较大.因而,在进行摩擦摆基础隔震结构地震反应分析时,应考虑多维地震动的影响.     

带摩擦摆支座的巨子有控结构地震响应分析

在巨子有控结构的子结构柱底设置摩擦摆支座,形成带摩擦摆支座的巨子有控结构。对该结构进行双向地震响应分析,研究摩擦摆滑道半径和摩擦系数对结构能量、加速度、楼层位移和层间剪力等结构重要指标的影响规律,并与传统巨子有控结构进行比较分析。结果表明:摩擦摆支座能够有效地降低巨子有控结构的地震响应;当滑道半径为500mm和1 500mm时,结构的减震效果较为明显;由于,结构指标随着摩擦系数的增大而增大,因此在进行结构设计时应尽量选用摩擦系数小的摩擦摆。     

设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座框架结构地震响应分析

抗拔型三重摩擦摆隔震支座是一种新型隔震支座。以框架结构为例,利用ANSYS软件建立了6层和10层普通抗震结构和带该支座的基础隔震结构模型;通过模态分析,得到了结构的自振周期;通过地震响应分析,提取了6层框架隔震层和顶层的位移、加速度和剪力时程曲线,并提取了不同层数不同结构类型的各层间位移、加速度幅值。结果表明：与抗震结构相比,基础隔震结构周期显著增大;隔震结构的变形主要集中在隔震层,隔震层以上的结构基本为整体平动,结构的地震位移反应得到了有效的减小;采用抗拔型三重摩擦摆隔震支座能降低结构地震加速度反应;设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座的多层数隔震结构的能量衰减不如低层数的隔震结构迅速。     

摩擦摆隔震结构地震反应谱的计算分析

探讨了摩擦摆基底隔震结构的地震反应谱规律。采用上部结构-摩擦摆两质点模型并利用系统振动微分方程，计算绘制了设计参数(质量比、摩擦系数、滑道半径)不同取值下上部结构的绝对加速度、侧向位移和基底水平滑移反应谱。结果表明：摩擦摆系统对刚度较大的上部结构具有良好的隔震效果。摩擦系数对上部结构的加速度反应、层间水平侧移和系统滑移均有较大的影响，质量比的影响次之．而滑道半径仅对系统滑移有较为显著的作用。     

滑动摩擦隔震桥梁振动台试验研究

滑动摩擦隔震支座具有良好的耗能能力、较大水平位移能力和较好的耐久性能,为桥梁减隔震设计提供了一种新方法。本文针对分别安装有单球面摩擦摆支座、双凹面摩擦摆支座、多球面滑动摩擦支座的3种隔震桥梁模型开展了振动台试验研究。通过观察和量测模型桥梁位移、加速度等反应,得出采用3种滑动摩擦支座的隔震桥梁反应特性和隔震效果。由此可知,滑动摩擦隔震支座能有效减小地震对桥梁上部结构的影响,滑动摩擦隔震支座的自振周期与桥梁上部结构无关,只与支座摩擦系数和等效曲率半径相关。     

摩擦摆基础隔震结构双向地震反应分析

采用双向耦合力学模型模拟摩擦摆支座的双向耦合效应,对摩擦摆基础隔震结构进行了单向和双向地震反应对比分忻,分析表明在双向地震作用下结构各层的加速度反应较小,隔震层的层间位移较大,而上部结构的层间位移较小,并且在双向地震作用下,支座的最大位移明显大于单向地震作用时的支座最大位移,因而应考虑双向地震作用对摩擦摆基础隔震结构地震反应和隔震支座性能的影响。     

近断层脉冲型地震动作用下高层摩擦摆基础隔震结构的减震性能研究

近断层地震动中长周期、短持时和高能量的加速度脉冲将对高层摩擦摆基础隔震结构的减震性能产生不利影响,考虑土-结构相互作用（SSI效应）后的隔震结构将产生动力耦合效应,可能进一步放大隔震结构地震响应。为此,通过一幢框架-核心筒高层摩擦摆基础隔震结构的非线性地震响应分析,考察近断层脉冲型地震动作用下框架-核心筒摩擦摆基础隔震结构的层间位移角、楼层加速度和隔震层变形等响应规律,揭示隔震体系的损伤机理。基于集总参数SR （sway-rocking）模型,分析不同场地类别与不同地震动类型对隔震体系动力响应影响规律。结果表明:高层摩擦摆基础隔震结构在近断层脉冲型地震动作用下的减震效果相比普通地震动减震效果变差,楼层剪力、层间位移角和隔震层变形等超越普通地震动作用下的1.5倍;对于Ⅲ和Ⅳ类场地类别,考虑SSI效应使隔震结构的地震响应进一步放大,弹塑性层间位移角随着土质变软增大尤为明显。     

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。     

某框架结构基础隔震地震反应对比分析

基于结构动力学原理和有限元基本理论,利用SAP2000有限元分析软件,以某框架结构基础隔震楼和与其相近的非隔震楼为研究对象分别建立分析模型,运用动力时程分析法对两种模型进行水平地震反应分析。结果表明:基础隔震楼的水平向地震反应远小于非隔震楼,其上部结构的自振周期明显大于非隔震楼,其层间剪力和基底剪力、楼层相对位移和加速度低于非隔震楼。总体来说,隔震支座可以显著降低水平向地震对于结构的不良反应,值得推广应用。     

A parametric study of seismic behavior of roller seismic isolation bearings for highway bridges

A roller seismic isolation bearing is proposed for use in highway bridges. The bearing utilizes a rolling mechanism to achieve seismic isolation and has a zero post‐elastic stiffness under horizontal ground motions, a self‐centering capability, and unique friction devices for supplemental energy dissipation. The objectives of this research are to investigate the seismic behavior of the proposed bearing using parametric studies (1) with nonlinear response history analysis and (2) with equivalent linear analysis according to the AASHTO guide specifications, and by comparing the results from both analysis methods (3) to evaluate the accuracy of the AASHTO equivalent linear method for predicting the peak displacement of the proposed bearing during an earthquake. Twenty‐eight ground motions are used in the studies. The parameters examined are the sloping angle of the intermediate plate of the bearing, the amount of friction force for supplemental energy dissipation, and the peak ground acceleration levels of the ground motions. The peak displacement and base shear of the bearing are calculated. Results of the studies show that a larger sloping angle does not reduce the peak displacement for most of the parametric combinations without friction devices. However, for parametric combinations with friction devices, it allows for the use of a higher friction force, which effectively reduces the peak displacement, while keeping a self‐centering capability. The AASHTO equivalent linear method may underestimate the peak displacement by as much as 40%. Vertical ground motions have little effect on the peak displacement, but significantly increase the peak base shear. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

土体结构相互作用对消能减震结构的影响

本文在考虑土体-结构相互作用的基础上,结合实际工程,对地震作用下的消能减震结构体系进行了对比分析。分析表明,考虑土体-结构相互作用,对于消能减震结构体系的动力特性具有明显的影响。详细考察消能框架体系的楼层位移、楼层速度、楼层加速度以及楼层剪力等指标,在考虑土体-结构相互作用后,减震效果均明显变差;而且上述各指标在各楼层之间减震效果的差异也会增大。     

板式橡胶支座对斜交连续梁桥地震反应的影响

为充分了解板式橡胶支座对斜交连续梁桥地震反应的影响,利用OpenSees软件建立简化的斜交桥计算模型进行时程分析,研究板式橡胶支座摩擦滑移效应,以及支座动摩擦系数、剪切刚度、局部脱空等参数对斜交桥地震反应的影响。结果表明:板式橡胶支座考虑摩擦滑移后,不仅桥面位移和转角显著增大,而且出现残余位移和残余转角;随着支座剪切刚度的增大,桥面位移和转角均明显减小;随着桥墩处支座动摩擦系数的增大,桥面位移、转角均呈增长趋势,然而桥台处支座动摩擦系数的影响与之相反;桥墩处局部支座脱空对斜交桥的影响明显大于桥台支座。     

新型滑移隔震结构模型的振动台试验研究

利用实体软钢棒作为消能限位装置,将一种摩擦性能优良的二硫化钼材料作为隔震支座的滑移材料,提出并制作了一种可以应用于框架结构既能隔震又可以消能的新型摩擦滑移隔震装置。探讨了其设计方法和应用方法,并对安装了该新型摩擦滑移隔震装置的一相似比为1:5的5层框架结构模型进行了振动台试验,测试了框架结构在单向地震波作用下的地震反应规律,分析了摩擦滑移隔震结构的加速度反应、层间剪力反应、隔震层滑移量及隔震层剪力的变化规律。结果表明:一般情况下当设防烈度为8度,Ⅱ类场地时,该隔震结构的加速度响应可降低50%左右,层间剪力响应可降低50%左右,减震效果比较明显。另外,只要确定合理的构造方案和实施方案,这种新型摩擦滑移隔震装置就能满足框架结构的隔震减震要求,可应用于实际工程结构中。     

基于基础隔震理念的转体斜拉桥抗震性能研究

为研究基础隔震体系对转体斜拉桥抗震性能的影响,以新建福厦客运专线太城溪特大桥为工程背景,建立全桥动力模型,进行非线性时程分析。选取7组地震波与5组曲面摩擦摆支座基础隔震方案,对比分析基础隔震转体斜拉桥的抗震性能。结果表明：采用基础隔震体系后,转体斜拉桥的自振周期增大,整体刚度与地震响应显著降低;曲面摩擦摆支座对结构变形的影响较小,但会使内力大幅降低,可作为该转体斜拉桥基础隔震体系的隔震支座;采用基础隔震体系后,主墩墩底弯矩减小44.83%～55.82%,剪力减小40.3%～63.09%,塔梁固结处产生最大位移65.53 mm。     

考虑支座摩擦滑移及结构碰撞的非规则人字形桥梁地震响应分析

针对非规则人字形桥梁在地震作用下灾变严重的问题,以一座非规则人字形桥梁为研究对象,建立其空间分析模型,研究综合考虑支座摩擦滑移、结构碰撞对非规则人字形桥梁地震响应的影响。结果表明:邻梁间的碰撞作用可使得桥梁墩顶位移及内力相比不考虑时有所减小,但同时也使梁体产生了较大的加速度脉冲效应;当考虑支座摩擦滑移和结构碰撞时,固定墩墩顶位移和邻梁相对位移峰值有一定程度增大,然而对梁体加速度脉冲效应结果影响并无统一规律;纵向地震波作用下,非规则人字形桥梁不仅存在顺桥向的碰撞,横桥向的碰撞响应也不容忽视。非规则人字形桥梁进行抗震设计计算时应选取符合实际情况的计算模型,考虑支座摩擦滑移及结构间的碰撞。     

桩土界面力学行为对桩基动力特性的影响

结合构建的饱和土结构性动力本构模型以及通用有限元程序,以城市高架桥梁建设中常采用的单柱墩基础为原型,建立了摩擦桩-土-结构体系、端承桩-土-结构体系的有限元-无限元计算模型。分完全粘结、滑移无开裂、开裂无滑移、开裂滑移四种情况考察了桩土界面力学行为对两种系统动力反应特性的影响,得出如下结论:无论是端承桩还是摩擦桩,界面力学行为对桩截面的剪应力和桩身水平位移分布形态影响均不大。四种情况中,完全粘结时,摩擦桩在近地表处桩截面剪应力值最大,开裂滑移时最小,而端承桩则刚好相反。水平位移分布均可分为线性增大和加速非线性增大两个阶段,以近地表处为分界点,且均以开裂滑移时最大,完全粘结时最小。界面力学行为极大地改变了端承桩桩身加速度时程的分布形态,但对摩擦桩则几乎没有改变;对于不同界面力学行为,两种桩型在近地表处均出现加速度峰值,完全粘结时值最大,开裂滑移时最小。相比摩擦桩而言,界面力学行为对端承桩的影响要大的多,研究分析时应引起足够的重视。