桥梁隔震体系振动台试验研究(Ⅰ)──试验意义与模型设计

本文归纳了桥梁结构采用隔震技术时存在的主要问题，指出了模型桥梁进行模拟地震振动台试验研究的意义，简要介绍了模型试验设计情况及三种隔震体系模型桥梁动力特性测试结果。     

桥梁隔震体系振动试验研究（Ⅰ）—试验意义与模型设计

本文归纳了桥梁结构采用隔震技术时存在的主要问题，指出了模型桥梁进行模拟地震振动台试验研究的意义，简要介绍了模型试验设计情况及三种隔震体系模型桥梁动力特性测试结果。     

基于等屈服强度系数的振动台试验动力相似关系研究

为了解既有框架结构的抗震性能,对既有钢筋混凝土框架结构缩尺模型振动台试验的动力相似关系进行了研究,提出了基于等屈服强度系数准则的动力相似关系设计方法,可再现结构地震作用下破坏模式。设计了某五层老旧钢筋混凝土框架结构1/5缩尺模型,进行振动台模拟地震试验。采用有限元对原型结构建模进行数值分析,无论在小震弹性试验阶段还是大震弹塑性试验阶段,数值模拟结果与试验实测结果均基本吻合,验证了本文提出的等屈服强度系数准则的构件层次配筋设计方法的可靠性,可为既有框架结构的缩尺模型设计提供参考。     

基础隔震结构的减震耗能特性分析

根据基础隔震理论,在钢筋沥青隔震礅的基础上,提出一种新型钢结构隔震礅,设计和制作了缩尺房屋模型,并对其进行振动台试验。通过对隔震结构模型的动力特性、地震响应及能量平衡分析,绘制试验过程中的加速度及能量时程曲线,研究钢隔震礅应用于低层框架结构的减震耗能能力。大量工程实例可以看出该隔震礅隔震效果显著,制作简单、价格低廉、耐久性好,适于在广大村镇地区低层框架结构中推广使用。试验表明:隔震结构模型在不同的地震作用下,加速度折减系数处在0.24~0.51之间,且结构的阻尼耗能在振动台试验中占总输入能量的60%~70%,对结构耗能起主导作用,说明该基础隔震装置不仅具有较好的减震耗能特性能,对于控制隔震层的位移也有好的效果。     

基础和屋顶隔震混凝土结构的地震振动台实验研究

通过使用平面尺寸为4.0m×4.0m的地震模拟器即振动台,对基础和屋顶隔震体系的控制性能进行了比较研究。试验包括三个三层无隔震、基础隔震和屋顶隔震混凝土框架结构模型。屋顶隔震包括板和叠层橡胶支座(LRB)。输入振动台的模拟地震动分别是1940N-S地震动、人工模拟山东地震动和人工模拟上海地震动。通过分析三个三层模型在白噪音扫描下的动力特性,首先评价了基础隔震与屋顶隔震体系的控制性能。实验结果显示,尽管基础隔震与屋顶隔震有着不同的工作原理,但基础隔震和屋顶隔震体系都能够明显地减小结构的位移和加速度响应(包括层间位移)。而且前者有更好的有效性。值得注意的是,屋顶隔震体系由于实施相对方便,因而可能成为减小中低层建筑结构地震损伤的优先选择。     

桥梁水下桩墩结构振动台模型试验相似律验证

模拟地震振动台模型试验是研究桥梁桩墩结构抗震设计的重要方法。振动台试验结果的有效性取决于模型结构与原型结构的相似程度,不同的试验目的对应的相似关系也有差别。桥梁水下桩墩结构动力模型试验在满足结构自身相似律的同时,也要满足结构周围动水压力的相似,水体的存在限制了试验模型的相似设计。基于目前广泛应用的Buckinghamπ定理,采用量纲分析法和方程分析法,通过对比分析,在合理假设的基础上得出了桥梁混凝土桩墩结构振动台破坏试验模型设计的实用相似关系。最后,以某实际水下桥梁桩墩结构为例,通过计算分析验证了相似关系公式并对产生的误差进行了判断。结果表明:原型结构与模型结构的地震动力响应满足预计的相似关系;推导的相似律能在一定程度上避免模型设计的困难,较适用于实际应用。     

黏滞阻尼器层间隔震结构振动台试验研究

层间隔震结构是基础隔震结构的发展与延伸,作为一种复杂结构体系,基础隔震结构的工作机理不一定完全适合,延长结构的周期可能无法同时降低上、下部结构的地震响应。此类体系以往的理论及试验研究,隔震层的阻尼多由铅芯橡胶支座提供,采用天然橡胶支座及黏滞阻尼器作为隔震层,进行了层间隔震结构振动台试验研究。设计了一个4层的钢框架模型,依次进行了基础固接、基础隔震、1层顶隔震、2层顶隔震及3层顶隔震的振动台试验研究,测定结构的加速度、层间位移及层剪力系数。试验结果表明:黏滞阻尼器层间隔震结构具有良好的减震效果。建立了层间隔震结构的有限元模型,将有限元分析结果与试验结果进行了对比。     

结构-地基相互作用体系的动力相似关系研究

模型试验的动力相似理论是结构试验技术中的一个重要的基础性研究课题。本文设计实现了缩比为1／20和1／10的结构－地基相互作用体系的振动台模型试验，通过对两个模型的试验结果的对比研究。对结构－地基相互作用体系的动力相似关系进行了初步探讨。按照本文的动力模型的设计施工及试验原则进行的模型体系的振动台试验，在结构－地基动力相互作用体系的主要特征和规律方面有较好的相似性。在激励较小阶段和激励较大阶段，两个缩尺模型在动力特性、加速度反应时程以及上部结构的应变反应等方面具有较好的相似关系；但在试验的中间阶段，两者存在明显的差异，影响两个缩尺模型在试验中间阶段的相似性的主要原因是土体在模拟地震激励下的非线性发展程度的差异。     

钢筋沥青隔震层振动台试验及其在不同高度砌体结构电力用房中的地震响应分析

为弥补试验的不足,对试验室里难以实现的情况进行研究,如大比例甚至足尺模型的动力试验,利用大型有限元软件MSC.MARC对钢筋-沥青复合隔震层建立了非线性有限元模型。利用钢筋非线性子程序UBEAM和非线性弹簧子程序USPRNG,分别模拟了钢筋和砖墩-上梁之间相互作用关系的非线性情况,引入了沥青油膏的温度影响系数。为验证该模型,在钢筋沥青隔震层试件振动台试验的基础上,对振动台试验中各试件的模态进行了计算、对各工况进行了三维有限元时程分析,并将分析结果与试验结果对比,计算结果与试验结果吻合较好,验证了该模型的准确性和合理性。最后利用该模型,建立了不同高度的砌体结构有限元模型,设计并建立了相应的墙下条形隔震层模型,对钢筋沥青复合隔震层在不同高度的砌体结构中的动力性能和隔震效果进行了数值模拟,并对计算结果进行了归纳和分析,得出了一系列有用的结论。     

变刚度隔震保护装置试验研究

通过在距离隔震层一定位移处设置由弹簧和与其串联的限位挡板组成的变刚度保护装置作为第二道防线,成功地进行了五层框架的变刚度隔震保护模拟地震振动台试验。理论分析和试验结果表明,变刚度隔震保护装置能有效改变结构动力特性,减小隔震层的变形,使之限制在允许的范围内。     

软着陆保护橡胶支座隔震体系振动台试验研究与比较

本文对一基础隔震模型进行了软着陆保护振动台模拟地震动试验,展示了该隔震体系在发生水平向大变形条件下,在不同后备支座以及滑移面摩擦系数不同情况下,轴压力从承载支座向后备支座转移的情况。结果表明:软着陆隔震保护体系不仅保护了承载支座免遭大变形失稳破坏,同时还能提供摩擦阻尼,将隔震层位移和上部结构层间位移控制在允许范围内。文中对隔震层位移、上部结构最大层间位移及绝对加速度等进行了分析,所得理论曲线与试验拟合曲线吻合较好。具有很大的应用前景。     

钢筋混凝土框架砖填充墙结构抗震性能的研究

本文介绍了一个１／３比例框架填充墙结构模型模拟地震振动台试验，研究了结构动力特性与反应特征，提出了钢筋混凝土框架砖填充墙结构层间刚度与抗力的简化估计方法和公式，同时进行了多层框架填充墙结构的弹塑性动力反应分析并结合试验模型将计算结果与试验结果进行比较。     

村镇隔震砌体结构振动台试验方案设计研究

为使铅芯橡胶支座隔震技术应用于村镇砌体结构,将隔震层设置于地坪以上,本文给出了隔震构造的具体做法。选取典型村镇2层未设构造柱的砖砌体结构房屋为试验原型,按1:2缩尺,设计有隔震层和无隔震层的振动台对比试验。首先采用反应谱分析方法,对隔震和非隔震结构分别选取三条地震波,然后通过数值分析,研究隔震和非隔震结构在输入不同地震波时的地震反应规律,根据数值模拟的分析结果设计结构振动台试验中的传感器布置和加载方案。本文设计的砌体隔震振动台试验方案已试验成功,可为振动台试验设计和研究提供参考。     

新型多级隔震装置试验及最优参数分析

基于橡胶支座和滑板支座的水平力学性能,开发了一种新型多级隔震装置并介绍了该装置的组成、运动状态及力学模型。为了验证多级隔震装置在多水准地震作用下具有多级刚度的特性,设计了一幢相似比为1/10的四层混凝土框架结构,并根据结构模型设计了四套多级隔震装置进行了新型多级隔震结构振动台试验。试验与模拟结果表明:新型多级隔震装置隔震性能良好且在不同水准地震作用下能表现出多级抗震性能,相较于普通隔震装置,在大震下能较好的控制隔震层位移。针对不同多级隔震结构给出了多级隔震装置的最优参数的筛选流程,并基于某实际工程通过筛选流程选取了装置的最优参数。     

立面收进超限高层建筑结构振动台模型试验研究

本文介绍了嘉里静安综合发展项目(南区)南塔楼的结构体系、整体结构模拟地震振动台试验模型材料的选取、动力相似关系的确定以及模型的简化设计。通过分析模型结构在7度多遇地震、基本烈度、罕遇地震和8度罕遇地震阶段的动力特性、加速度及位移反应,根据相似关系得到原型结构的动力特性、层间位移、楼层剪力等动力反应。研究表明,原型结构能够满足我国现行规范"小震不坏、大震不倒"的抗震设防标准。在特大地震作用下,结构立面收进处和斜柱层存在薄弱部位。     

楼板隔震消能结构的振动台试验研究

用同一个单层钢框架结构模型,分别做成传统结构体系和楼板隔震消能结构体系。模型在每一种结构体系下分别做模拟地震振动台试验,先后在x向按7度小震和大震烈度输入E l Centro波、Taft波和天津波,比较单层钢框架模型在两种结构体系下的地震反应。试验结果表明,采用楼板隔震消能结构体系能够显著减小结构的加速度反应和底部剪力反应。     

网架减震球型钢支座减震性能振动台试验研究

针对网架结构的受力特点,提出了一种新型网架减震球型钢支座.按照相似原理制作了网架减震球型钢支座的缩尺模型,并通过模拟地震振动台试验系统地研究了这种支座在地震作用下的减隔震性能.试验结果表明,网架减震球型钢支座能够有效阻隔地震动向上部结构的传递,滞回环饱满、等效阻尼比大,具有良好的隔震及减震耗能能力.     

基础隔震房屋模型振动台试验研究

本文结合日本在建的基础隔震实际工程,采用中国有关工厂生产的铅芯橡胶支座的作为基础隔震支座,进行了基础隔震房屋模型和基础固家房屋模型模拟地震动台试验,并引入能量分析方法对两种试验结果进行了分析比较。结果表明,基础隔震模型隔震效果明显,隔震层滞回变能有效吸收地震动入能量,减小模型结构的塑性变形和累积损伤。     

层间隔震技术在地铁车辆段大平台上部土地开发上的应用研究

为开发北京地铁八王坟车辆段大平台上部空间,层间隔震技术被采用。通过非线性时程分析和模拟地震动振动台试验,研究了此层间隔震结构体系的抗震性能。研究结果表明采用隔震技术后,结构体系抗震性能得到很大提高,其地震响应满足规范要求。     

多层异型柱框架结构隔震性能的试验研究

对一栋１：６比例的５层基础隔振异型柱框架结构模型进行了地震模拟振动台试验研究。试验与理论分析表明，对这种轻型框架结构体系使用基础隔震技术，可以大大减小结构的地震反应，从而使上部结构可参照基础隔震普通框架结构的设计方法进行内力计算，达到既提高抗震性能，又降低工程造价的目的。