三向隔震不锈钢丝金属橡胶力学性能试验研究

为开发金属橡胶三向隔震器,文中针对不同成型密度的不锈钢丝金属橡胶试件,分别在拟静力、动力荷载作用下进行压缩和剪切性能试验,测试试件成型密度、加载幅值、循环加载次数、动力加载频率等因素对金属橡胶材料压缩和剪切滞变性能的影响规律,分析研究各试件的力学性能和阻尼性能。研究结果表明,金属橡胶材料承受压缩和剪切变形时均具有良好的变形能力(压缩荷载下可回复变形达40%,剪切荷载下可回复变形达80%),其滞变耗能能力随着试件成型密度的增大而增大;加载频率和加载次数对金属橡胶压缩和剪切滞变性能几乎没有影响;压缩荷载下试件的割线模量大于剪切荷载下的割线模量,但压缩变形时的等效阻尼比小于剪切变形下的等效阻尼比。     

SMA-橡胶支座的力学性能试验研究

SMA-橡胶支座是一种由叠层橡胶垫和形状记忆合金（SMA）复合而成的新型隔震支座。阐明了SMA-橡胶支座的设计思路和工作机理,通过SMA-橡胶支座实物模型的伪动力试验,考察了支座的水平和竖向刚度、耗能能力和等效阻尼比,研究了位移幅值、加载频率、竖向荷载等参数对支座力学性能的影响。研究结果表明,SMA-橡胶支座工作性能稳定,耗能能力较强,是一种性能优良的新型隔震装置。     

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。     

用于阻尼器结构不锈钢丝金属橡胶元件力学性能试验研究

为研究金属橡胶材料用作土木工程结构消能减震阻尼器的力学性能,本文针对不同成型密度的金属橡胶阻尼元件,分别在静力、动力荷载作用下进行了压缩性能试验,测试加载幅值、循环加载次数、元件成型密度、动力加载频率等因素对金属橡胶元件阻尼耗能的影响规律。研究结果表明,金属橡胶材料有着良好的弹性和阻尼特性,其滞变耗能能力随着成型密度、加载幅值的增加而增大;加载频率和加载次数对金属橡胶滞变性能几乎没有影响。     

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%。     

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。     

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。     

弹性滑移支座力学性能的试验研究

介绍了弹性滑移支座的原理、构造和特点;通过对其在不同工况下的性能试验,研究了竖向荷载、位移幅值以及加载频率对弹性滑移支座力学性能的影响,并给出了试验值与理论计算值之间的对比。研究结果表明：弹性滑移支座具有良好的工作性能,滞回曲线饱满,耗能能力强;竖向荷载和加载频率对弹性滑移支座的力学性能有一定的影响,而位移幅值对其影响较小;弹性滑移支座的恢复力模型,可以用考虑速度的指数摩擦力模型来描述,并且模拟得较为准确。     

曲线桥梁摩擦滑移隔震性能分析及试验研究

为探讨曲线桥梁的隔震性能,应用摩擦滑移隔震理论,研究了摩擦滑移隔震橡胶支座在两种典型工作状态下支座的受力、变形和位移关系,建立了摩擦滑移本构关系,推导并分析了摩擦滑移支座的计算方法和耗能机理。结合振动台试验,分析了不同场地类型地震波、不同等级加速度荷载对不同刚度桥墩的破坏规律及隔震效果的影响。研究表明,桥墩裂缝开展主要以弯曲裂缝为主,桥墩刚度对裂缝开展部位影响较大;支座以剪切破坏为主;强震作用下,主梁加速度响应与地震波类型基本无关,而与支座和主梁间的摩擦系数有关;随着荷载等级的增大,摩擦滑移隔震支座的隔震效率提高。     

扇形铅粘弹性阻尼器性能的有限元分析研究

设计了18组不同构造和参数的扇形铅粘弹性阻尼器（SLVD）,采用ABAQUS软件对其进行有限元数值模拟分析,研究了铅芯个数、铅芯直径、铅芯布置形式、橡胶剪切模量、薄钢板与橡胶层厚度比及加载应变幅值对其耗能性能和阻尼特性的影响。分析结果表明：SLVD的耗能系数和等效阻尼比随着铅芯个数的增多、直径的增大而增大,随着橡胶剪切模量、应变幅值的增大而减小;铅芯布置形式应以双铅芯形式为宜,薄钢板和橡胶层的厚度之比应控制在0.4~0.5。     

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。     

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。     

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。     

两种减隔震支座动力参数的设计方法及减隔震效果差异研究

为探讨强震区梁式桥减隔震支座的合理设计问题,根据设计经验归纳总结了铅芯橡胶和摩擦摆两种减隔震支座动力参数的一般设计方法及流程;针对实桥给出了两种支座的详细动力设计参数,并对参数进行了敏感性分析;根据时程分析结果对减隔震效果差异进行了对比,运用等效线性化理论解释了差异的内在原因。研究结果表明:支座摩擦系数并不是越大越有利,而应通过分析确定;由于铅芯橡胶与摩擦摆支座等效刚度值的明显不同,导致随着地震作用的提高结构内力响应差别将逐渐减小,而梁端位移响应差别呈显著增大趋势;建议高烈度区桥梁减隔震支座选型宜选用铅芯橡胶支座。     

SMA-叠层橡胶复合隔震支座耗能能力的影响因素研究

为研究SMA丝-叠层橡胶支座和SMA绞线-叠层橡胶支座力学性能,基于AuricchioSacco本构模型分析形状记忆合金材料的超弹性特性,采用有限元方法分别建立这两种橡胶支座模型,在此基础上以位移幅值和竖向荷载作为主要影响因素,数值模拟分析得出两种橡胶支座的恢复力-位移滞回曲线,建立了位移和荷载变量对支座的等效水平刚度、等效阻尼比和单位循环耗能的关系,进而分析两种橡胶支座的性能差异,为该支座的工程设计和使用提供理论依据。     

铅芯支座力学参数对梁桥地震响应的影响

应用减隔震支座进行连续梁桥的抗震设计时,可通过支座参数的合理选择实现结构的抗震性能优化。针对一工程实例,进行系统的有限元仿真分析,研究铅芯橡胶支座设计参数优化问题。数值计算结果表明,铅芯橡胶支座的屈服强度对结构的内力和位移响应有较大影响;结构的内力和位移响应的降低与支座耗能率相关,其最大响应值随耗能率的增大而有不同程度的减小。建议根据支座耗能率进行隔震梁桥的支座参数优化,实现内力和位移响应量的同时降低。     

高阻尼橡胶阻尼器性能试验研究

本文对3个国产高阻尼橡胶阻尼器进行了变形相关性、频率相关性以及疲劳性能循环加载试验,研究在不同工况下高阻尼橡胶阻尼器的存储剪切模量、损耗剪切模量、最大阻尼力以及等效黏滞阻尼比等力学性能的变化规律。研究结果表明:3个高阻尼橡胶阻尼器力学性能稳定,具有一致性;高阻尼橡胶阻尼器等效黏滞阻尼比较高,具有较好的耗能能力;高阻尼橡胶阻尼器力学性能与剪切变形和加载频率具有一定的相关性,剪切变形越大,阻尼力越大,存储剪切模量、损耗剪切模量以及等效黏滞阻尼比有所降低;加载频率越大,滞回曲线越饱满,存储剪切模量变化较小,损耗剪切模量、最大阻尼力以及等效黏滞阻尼比有所增加;疲劳试验中各力学性能参数均随着循环次数的增加而降低,其中存储剪切模量、损耗剪切模量和最大阻尼力在加载初期下降较快,随着循环次数的增加,加载中后期力学性能参数降低逐渐趋于平缓。     

隔震支座非线性特性的数值模拟

对隔震支座进行精细的数值仿真是准确模拟隔震支座力学特性的基础。在确定天然橡胶本构模型参数的基础上,采用有限元软件建立了不同形状系数的隔震支座模型,并对支座施加竖向荷载和水平循环往复位移荷载情形进行了动力特性分析。分析结果表明,铅芯橡胶隔震支座的水平刚度随轴压应力的增大而降低,但是变化幅度不大,而水平刚度随第一、第二形状系数的增大而提高。结果还表明隔震支座的力学特性可以采用数值方法进行准确模拟。     

中国铅芯夹层橡胶隔震支座各种相关性能及长期性能研究

本文详细地研究了各种相关因素对中国铅芯橡胶隔震支座力学性能的 影响，同时还研究了中国铅芯夹层橡胶隔震支座的长期性能。研究包括竖向压力、频率、剪切变形循环次数、温度对隔震支座刚度及阻尼等力学性能的影响；隔震支座的耐久性能诸如老化及徐变对隔震器刚度、阻尼特性及极限变形能力的影响。研究还包括水平剪切（200次）及竖向低周疲劳（10万次）试验对隔震器力学性能的影响。