新型自复位变摩擦阻尼器试验研究

目前阻尼器运用广泛,但传统摩擦阻尼器无法适应不同的振动强度,且在地震作用后损坏严重,没有自复位功能。文章利用形状记忆合金的超弹性,提出一种新型的自复位变摩擦阻尼器,介绍了阻尼器的构造、基本工作原理并推导了其力学模型,之后对阻尼器进行了力学试验。得到如下结论：该阻尼器不仅能在不同等级地震作用下满足耗能要求,还具有良好的自复位能力;力学试验得到的滞回曲线与理论推导的力学模型吻合较好,印证了力学模型的正确性;该阻尼器耗能能力随着合金丝直径、螺栓预紧力和坡面坡度的增大而增强;残余位移随着合金丝直径和坡面坡度增大而减小、随着预紧力增大而增大。     

腹板摩擦式钢框架节点震后可更换性能的试验研究

主要针对梁腹板带有摩擦耗能螺栓的自复位钢框架节点结构进行抗震性能和可更换性能的试验研究,探讨该类节点在往复荷载作用下的滞回性能以及节点域的变形特征。在参数选型的基础上,对5组钢框架节点试件进行了低周反复荷载作用下的拟静力试验,其中:4组试件具有自复位能力,分析了各试件的承载力、刚度、耗能性能和滞回特性等性能。综合研究结果表明:所提出的拼接节点能够利用摩擦螺栓的滑移提高节点的耗能能力,有效减少梁和柱主体构件的损伤,同时预应力筋提供了结构的自复位能力。试验结果表明:在地震作用之后,通过更换腹板及摩擦螺栓可以使结构的承载能力和耗能性能与震前基本一致,从而实现结构功能的快速恢复。     

悬臂摩擦式自复位RC框架节点的试验研究

本文提出了一种悬臂摩擦式自复位混凝土框架节点,并通过8次低周反复加载试验,对节点在循环荷载下的复位机制和耗能特性进行研究,分析钢绞线预应力、螺杆预应力对于节点性能的影响。试验结果表明,悬臂摩擦式自复位混凝土框架节点具有良好的自动复位能力与耗能能力,节点的张合由悬臂端与梁端的相对转动完成,从而使框架柱的受力更为明确,同时外包钢板避免了混凝土构件在相对转动时的局部受压破坏。节点的转动刚度与预应力筋的抗拉刚度呈正比,预应力螺杆正应力的增大和悬臂长度的增加均能够提高节点的耗能能力,提高节点的自复位能力则有赖于预应力筋初始张拉力的增大。为保证节点的滞回能力,应加强悬臂端钢筋在框架柱中的锚固。     

新型自复位连梁阻尼器设计及其力学性能数值模拟研究

为改善高层建筑联肢剪力墙抗震性能,消除传统连梁阻尼器残余位移较大或等效阻尼比较小等问题,设计了一种兼具耗能和自复位功能的形状记忆合金粘弹性连梁阻尼器（Shape Memory Alloy Viscoelastic Coupling Beam Damper,SVCBD）,给出了新型连梁阻尼器的构造形式和工作原理。利用拉普拉斯变换得到的粘弹性材料粘性系数以及超弹性形状记忆合金（Shape Memory Alloy,SMA）本构模型,基于ABAQUS仿真平台建立了SVCBD精细有限元模型;对SVCBD滞回特性进行了模拟分析,并与普通粘弹性阻尼器进行了对比。考虑了SMA丝束初始预应力度、横截面总面积和粘弹性材料层剪切面积等参数对SVCBD滞回特性的影响。分析结果表明:与普通粘弹性连梁阻尼器（Viscoelastic Coupling Beam Damper,VCBD）相比,SVCBD滞回曲线更加饱满,耗能能力更强,残余位移减小,初始刚度也大大提高,具有很好的耗能和复位效果;SMA丝束初始预应力大小、横截面面积（即配置数量）和粘弹性材料层剪切面积均对SVCBD的耗能和复位能力具有明显的影响。     

碟形弹簧自复位梁柱钢节点受力性能分析

针对自复位节点钢绞线预应力损失的问题,提出了一种新型碟形弹簧自复位梁柱钢节点。介绍了该节点的构造,对该节点的力学性能进行了理论分析。采用ABAQUS建立了碟形弹簧自复位梁柱钢节点的有限元模型,根据理论分析的计算结果验证了有限元分析的准确性。分析了弹簧预压力、摩擦系数、弹簧刚度和腹板摩擦装置的螺栓预紧力对该节点受力性能的影响。结果表明:碟形弹簧自复位梁柱钢节点在低周循环荷载作用下的滞回曲线为旗帜形,具有较好的复位能力和耗能能力。弹簧预压力、摩擦系数和腹板摩擦装置的螺栓预紧力对节点开口弯矩、耗能能力和复位能力的影响较大;弹簧刚度对自复位节点开口后刚度、耗能能力和残余变形的影响较大。     

附加黏弹性阻尼与金属阻尼耗能的自复位墙结构抗震性能对比分析

相对传统结构,自复位墙结构在地震作用下具有更大的变形能力且几乎无残余位移,但其耗能能力较弱,需采用附加阻尼来增加整体耗能.目前,金属阻尼器已广泛用于自复位墙结构,其可显著减小结构大震下的地震响应,但小震下的位移和加速度减震效果不佳.因此,将小变形下即可耗能的黏弹性阻尼器应用于自复位墙结构中.设计一幢10层自复位墙结构,分别采用黏弹性阻尼器和 U 型金属阻尼器作为附加耗能构件,通过弹塑性时程分析对比采用两种耗能机制的结构地震响应.结果表明,黏弹性阻尼器可显著减小自复位墙结构在小震下的位移和加速度响应;U 型金属阻尼器在中震下开始耗能,在大震和巨震下,其减震效果会超越黏弹性阻尼器.因此,为进一步优化自复位墙结构在不同水准地震作用下的抗震性能,建议结合阻尼器的特点进行合理设计.     

新型压电摩擦阻尼器的有限元分析及试验研究

利用压电陶瓷的压电效应,研发出一种基于半主动控制的新型压电摩擦阻尼器,介绍其构造和工作原理。建立新型压电摩擦阻尼器的ABAQUS有限元模型,得出阻尼器在不同工况下的滞回曲线,并进行其滞回性能试验,用试验值验证阻尼器有限元模型的相似性,两者得到的阻尼器摩擦力变化趋势相近;采用ANSYS建立安装有新型压电摩擦阻尼器的输变电塔模型,利用MATLAB计算输变电塔模型各层的加速度响应,验证新型压电摩擦阻尼器在实际结构中的摩擦耗能性能,为其工程应用提供理论依据。     

新型软钢阻尼墙的试验研究及性能分析

本文提出的新型软钢阻尼墙是一种设计新颖、耗能能力很强的剪切型金属阻尼器。给出了该新型软钢阻尼墙试件的构造形式。基于提出的加载方案对试件分别进行了基本性能试验和疲劳性能试验,分析了试件的滞回性能与疲劳性能等。试验结果表明该新型软钢阻尼墙具有稳定、良好的滞回性能和疲劳性能。采用ABAQUS软件对其建立了精细化有限元模型,并对其进行了有限元分析。数值仿真结果与试验结果很接近。这种新型软钢阻尼墙耗能性能优越,构造简单,且施工方便,有广阔的工程应用前景。     

形状记忆合金复合黏滞阻尼器设计及分析

利用形状记忆合金的超弹性和滞回耗能特性,研制一种兼具自复位、高耗能及放大功能于一体的形状记忆合金复合黏滞阻尼器(Hybrid Shape Memory Alloy Viscous Dampers,简称HSMAVD),并通过试验研究形状记忆合金复合黏滞阻尼器在循环荷载作用下的力学性能;同时,基于改进的GraesserCozzarelli模型和普通粘滞阻尼器力学模型,建立了形状记忆合金复合黏滞阻尼器的恢复力模型,并对其力学性能进行了仿真分析。研究结果表明:形状记忆合金与粘滞阻尼器复合后具有良好的协同工作能力,可有效发挥形状记忆合金的超弹性和粘滞阻尼器的速度相关特性,使其具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力;仿真结果与试验结果吻合较好,验证了文中提出的恢复力模型的正确性,对形状记忆合金复合黏滞阻尼器的研发具有参考价值。     

新型舌板黏滞阻尼器力学性能试验研究

本文提出了一种新型舌板黏滞阻尼器,通过对该黏滞阻尼器进行低周循环加载试验和抗低周疲劳性能试验,研究并验证了该阻尼器的耗能性能、抗低周疲劳性能及恢复力模型。研究结果表明:选取合适参数的舌板式黏滞阻尼器滞回曲线饱满,耗能性能与抗低周疲劳性能良好。Maxwell模型能够较好地描述该阻尼器力学行为,反映阻尼器在各种试验工况下的出力情况。该阻尼器设计与加工简单,对工程结构的耗能减震有着实际意义。     

水平嵌筋加固砖砌体墙抗震性能试验研究

以嵌缝胶泥作为嵌缝材料,针对不同高宽比和不同配筋率的6片墙体进行了拟静力试验,探讨了嵌筋加固砖砌体墙的破坏特征、变形能力、承载能力、耗能能力、滞回特征及刚度退化等抗震性能,建立了以试验为基础的嵌筋加固砖砌体墙的抗剪承载力计算公式。研究结果表明:高宽比为1.8的试件,嵌筋墙体较无筋墙体水平抗剪极限承载力提高了17%~31%,延性提高了54%~83%;高宽比为0.5的试件,嵌筋墙体较无筋墙体水平抗剪极限承载力提高了13%~17%,延性提高了17%~20%,嵌筋加固墙体滞回环饱满,耗能能力有较大幅度提高,破坏形式由脆性破坏转变为延性破坏,嵌筋对墙体初始刚度的影响较小,给出的抗剪承载力公式计算值与试验值接近,为工程应用奠定了基础。     

形状记忆合金自复位钢框架节点抗震性能数值模拟及参数分析

基于ABAQUS二次开发平台,编制了超弹性形状记忆合金(SMA)一维分段线性本构模型子程序,并将其嵌入到ABAQUS材料库中,通过实例分析,验证了子程序的正确性。基于ABAQUS平台,建立了自复位钢框架节点分析模型,分析了钢框架节点在低周往复荷载作用下的滞回性能、骨架曲线、刚度退化、耗能能力及残余变形等抗震性能,并和普通钢节点进行了对比。对SMA自复位钢框架节点进行了参数分析,考虑了SMA筋预应力水平、位置、配置量及角钢厚度对自复位钢框架节点抗震性能的影响。分析结果表明:与普通钢框架节点相比,SMA自复位钢框架节点承载力大大增加,卸载后有效地消除了残余变形,具有良好的自复位效果;SMA预应力大小、竖向间距、配置量和角钢厚度等参数对新型钢框架节点的承载能力和复位性能均有明显的影响。     

新型预制预应力混凝土框架结构有限元分析

为了研究新型预制预应力混凝土框架结构的抗震性能,本文采用ABAQUS软件对试验节点进行有限元分析,验证了建模方法的正确性,并以试验节点为原型,建立相应的两层两跨的新型预制预应力混凝土平面框架模型。采用低周往复加载方式分析了新型预制预应力混凝土框架结构和现浇框架结构的滞回性能,并模拟了新型预制预应力混凝土框架结构在不同的初始荷载、预应力筋数量及控制应力和U形筋配筋率下的滞回性能。结果表明,新型预制预应力混凝土框架和现浇框架的滞回性能非常接近;框架轴压比、预应力筋数量和U形筋配筋率对新型预制预应力混凝土框架的滞回性能有影响,而梁上荷载和预应力筋控制应力的影响较小。     

新型分阶段屈服金属阻尼器力学性能试验研究

为实现不同地震作用下的减震设防目标,提出了一种新型分阶段屈服金属阻尼器,由2组三角形耗能钢板组成,通过低周往复荷载试验对其进行了力学性能研究,揭示了其分阶段屈服工作原理,研究了其滞回性能和抗疲劳性能。试验结果表明：该阻尼器能有效实现分阶段屈服耗能,小位移下,屈服耗能的同时附加给主体结构的刚度小;大位移时,滞回曲线饱满稳定,相比于2组耗能钢板串联,极限位移更大,变形能力强,抗疲劳性能好。在材性试验和理论分析的基础上,提出了阻尼器恢复力模型,与试验滞回曲线吻合较好,为下一步用于结构减震控制研究提供基础。     

高强混凝土预应力框架梁抗震性能试验研究

通过5根高强钢筋(500 MPa)高强混凝土(C60)预应力框架梁与1根非预应力框架梁的低周反复加载试验,研究了换算配筋率、预应力强度比、箍筋强度等参数对预应力框架梁抗震性能的影响。试验结果表明:随着换算配筋率的增加,预应力框架梁滞回曲线逐渐捏拢,承载力下降段变陡,延性性能和耗能能力降低;当换算配筋率为2.6%~3.1%时,位移延性系数均大于3.0;当换算配筋率为3.6%时,位移延性系数为2.82,延性稍差。但若采用高强箍筋替代普通箍筋,将改善预应力框架梁的延性性能和耗能能力,此时位移延性系数为3.36;在换算配筋率等其他因素相同的情况下,预应力强度比的提高并没有明显改变梁的抗震性能;非预应力梁的延性性能及耗能能力等抗震性能均要优于预应力梁。     

SMA复合摩擦阻尼器性能的试验研究

利用形状记忆合金(SMA)的超弹性效应及高阻尼性能,结合传统Pall摩擦型阻尼器的特点,提出了一种SMA复合摩擦阻尼器。在建立阻尼器力学分析模型的基础上,对SMA复合摩擦阻尼器的性能进行了试验研究,分析了位移幅值、加载频率等对阻尼器的等效刚度、单位循环耗能和等效阻尼比的影响,并与理论分析结果进行了对比。研究表明,SMA复合摩擦阻尼器在加卸载循环下会形成比较稳定的滞回曲线,表明这种阻尼器具有良好的耗能能力。     

新型金属-摩擦阻尼器试验研究及数值分析

传统的屈曲约束支撑通常被设计为在大震作用中消耗能量,小震作用下为该结构提供了抗侧刚度。为了克服这一缺点,结合屈曲约束支撑和长圆孔摩擦阻尼器的工作原理,提出了一种基于屈曲约束支撑和长圆孔摩擦阻尼器串联的新型阻尼器,对该阻尼器进行了低周反复荷载试验,分析了其滞回性能、刚度退化等。试验结果表明：新型金属-摩擦阻尼器滞回曲线饱满,通过设置不同的螺栓预紧力可以使阻尼器达到分阶段能耗的目标。利用ABAQUS数值仿真软件对新型金属-摩擦阻尼器进行了数值分析准确性验证。并通过改变模拟试件屈服比例值,了解屈服比例变化对新型金属-摩擦阻尼器抗震性能的影响。结果表明：数值模拟滞回曲线与试验曲线基本一致;屈服比例的增加对阻尼器刚度退化、滑动承载力有明显影响。     

一种新型变形可恢复SMA阻尼器力学性能的研究

利用形状记忆合金（Shape Memory Alloy,简称"SMA"）丝材的超弹性与复位弹簧特性,开发出一种新型变形可恢复SMA阻尼器,以增强其变形可恢复的能力。同时,为了解决SMA丝材在实际工程中锚固难的问题,提出了一种新型可调节夹具,不仅解决了SMA丝材的不易锚固问题,而且增强了调节预应变的能力。对所提出的新型SMA阻尼器进行了循环加载试验研究和数值仿真分析,探讨不同加载频率及位移幅值对其力学性能的影响,建立了恢复力模型。结果表明:新型SMA阻尼器在循环荷载作用下滞回性能稳定,具有良好的耗能性能;内置弹簧对新型SMA阻尼器变形可恢复能力有较大帮助。基于所建立恢复力模型的数值模拟结果与试验结果符合情况很好,验证了阻尼器恢复力力模型的正确性。     

设有圈梁与构造柱的砌体结构预应力筋抗震加固试验研究

通过对设有圈梁与构造柱的砌体结构采用体外预应力筋加固和未加固模型进行双向拟动力试验,对墙体裂缝开展、结构耗能、结构损伤等指标进行对比分析,探讨体外预应力筋加固对砌体结构抗震能力的影响.试验结果表明:体外预应力筋产生的约束力对限制裂缝开展、防止圈梁与预制楼板的脱空效果明显砌体结构在体外预应力筋加固后的总滞回耗能大于未加固...     

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。