一种新型自复位变摩擦耗能支撑的滞回性能

提出一种新型自复位变摩擦耗能支撑.该耗能支撑由高强弹簧组件、摩擦组件、内外管组成.通过调节摩擦钢板跨中挠度从而实现非线性变摩擦性能,其中高强拉簧的弹性恢复力始终大于摩擦钢板与摩擦块之间的摩擦力,从而实现自复位功能.根据简化的力学模型推导出不同摩擦钢板跨中挠度下的理论滞回曲线.为验证理论分析的正确性,对该耗能支撑进行拉压循环力学试验,分别研究位移幅值、摩擦钢板跨中挠度对其滞回曲线、力学参数的影响.试验得到的滞回曲线与理论滞回曲线大致相符,证明了本支撑设计的合理性.     

外置金属阻尼器的新型自复位约束砌体墙抗震性能研究

研制了一种同时布置体内无黏结预应力筋和外置金属阻尼器的新型自复位约束砌体墙,通过拟静力试验研究了该自复位墙在低周反复荷载作用下的滞回性能,重点探明了预应力筋初始预应力、金属阻尼器屈服荷载大小对其耗能性能的影响,最后基于试验结果建立了数值分析模型.研究表明:该自复位约束砌体墙滞回曲线呈"旗形",在较大位移下未出现明显的损伤,且在加载及卸载过程中没有明显的强度和刚度退化;随着预应力筋初始预应力的增加,墙体的自复位性能增强,但其耗能能力会降低;随着金属阻尼器屈服荷载的增大,墙体的耗能能力增强,但会产生少量的残余变形;数值模拟结果与试验结果吻合较好,表明本文所提出的分析模型能较好地模拟该自复位约束砌体墙的力学行为.     

具有复位功能的阻尼耗能支撑设计与滞回性能研究

为控制结构侧向变形和震后残余变形,提出一种具有复位功能的阻尼耗能支撑,该支撑采用组合碟簧提供复位力,永久磁铁产生恒定磁场,利用磁流变液的流变性能耗散地震输入能量.在复位系统和耗能系统滞回模型基础上,建立了描述支撑滞回特性的恢复力模型,并对其磁路及滞回性能进行了模拟分析.结果表明,新型阻尼耗能支撑具有稳定饱满的旗形滞回特性,复位性能良好,可提供必要的抗侧刚度和复位力以减小结构层间位移及震后残余变形,其耗能能力随着加载速率增大而增强,所建立的恢复力模型可以精确描述支撑的滞回特性.     

有粘结和无粘结预应力型钢混凝土框架竖向抗震性能研究

为了研究预应力型钢混凝土(PSRC)结构在竖向地震作用下的抗震性能,完成了在梁中设置有粘结和无粘结预应力筋的两榀预应力型钢混凝土框架在竖向低周反复荷载作用下的试验研究,并采用ABAQUS有限元模型对试验曲线进行数值模拟。试验所得滞回曲线基本继承了型钢混凝土结构滞回曲线饱满的特点,并且有着预应力混凝土结构滞回曲线的捏拢效应。研究结果表明该结构形式具有较高的承载能力,优异的抗裂性能及裂缝闭合能力,以及较好的耗能能力和变形延性。ABAQUS计算所得滞回曲线与试验结果符合程度较好,模拟得到了滞回曲线的捏拢效应以及荷载下降段,说明了计算模型的可靠性,特别是所采用的损伤因子计算方法的可行性。     

自复位耗能支撑钢板剪力墙的滞回性能研究

提出一种带自复位耗能支撑的钢板剪力墙(SPSW-SCEDB),由墙板与自复位耗能支撑组成,对其构造及工作原理进行了介绍.对SPSW-SCEDB在低周往复荷载作用下的滞回性能进行数值模拟,并与两边连接钢板剪力墙进行对比分析.结果表明,SPSW-SCEDB滞回曲线呈旗形,具备良好的承载能力、耗能能力与复位能力.与两边连接钢板剪力墙相比,SPSW-SCEDB极限承载力提高31%,,残余变形角减小91%,;同时,由于支撑与墙板的共同作用减缓了承载力退化,改善了延性及耗能能力,验证了SPSW-SCEDB具有良好的抗震性能.     

预应力度对节段拼装桥墩抗震性能影响研究

为了研究预应力度对节段拼装桥墩抗震性能的影响,采用ABAQUS有限元软件对不同预应力度的桥墩进行仿真模拟分析,并通过拟静力试验验证模拟准确性.由模拟与试验结果得到:预应力连接的节段拼装桥墩滞回曲线呈旗帜型;节段间榫卯剪力键提供抗剪承载力,减小了桥墩节段间应力及位移,避免了节段间的相对滑移;ABAQUS有限元软件对桥墩的数值模拟与试验相比误差不超过15%;随着预应力度的增大,节段拼装桥墩屈服位移和极限位移有一定的增加,累积耗能能力显著增强,但对桥墩延性及残余位移影响不大.     

预应力方套管连接胶合木梁柱节点抗弯试验

提出在胶合木结构中采用预应力方套管螺栓连接,该连接采用高强螺栓和钢套管作为连接件.通过单调加载和往复加载下的梁柱节点抗弯试验,对比了方套管节点和传统螺栓群连接节点的破坏模式、弯矩-转角曲线、滞回曲线、强度、刚度和耗能性能.结果表明,由于摩擦阶段钢管与钢板间的摩擦力确保了初始传力,套管节点的初始转动刚度显著提升,耗能能力也得到改善.     

自复位U形钢板耗能支撑设计与滞回性能分析

为控制地震作用下结构的残余变形,提出了一种自复位U形钢板耗能支撑,采用组合碟簧作为复位系统提供复位能力,将U形钢板作为耗能系统提供耗能能力.在耗能系统和复位系统的双线性弹性模型基础上,建立了支撑恢复力模型,并对支撑进行数值模拟,分析不同设计参数对支撑滞回性能的影响.结果 表明,自复位U形钢板耗能支撑具有稳定的耗能能力和良好的自复位能力,且耗能能力随U形钢板宽度的增加而增强,复位能力随组合碟簧初始预压力的增大而增强,建议将组合碟簧的预压力取值为大于耗能系统的屈服强度且小于耗能系统的极限强度.     

自复位RC框架柱脚节点在不同轴压比下的抗震性能试验研究

自复位RC框架柱脚节点将无黏结预应力钢筋与新型金属消能阻尼器结合,在保证结构足够的承载力和耗能能力的前提下,能有效减小传统框架结构水平地震作用下产生的残余变形.对2个采用了新型可更换阻尼器的自复位RC框架柱脚节点进行了低周往复荷载抗震试验,对比分析了不同轴压比下框架柱脚节点的受力机制、滞回曲线、耗能能力、复位能力等性能.试验结果表明:自复位RC框架柱脚节点的耗能主要来自阻尼器的屈服耗能,不同轴压比下该框架柱脚节点的耗能能力大致相当;高轴压比导致框架柱产生轻微的塑性变形,从而使残余变形增大,相应的复位能力略有降低.     

新型开洞软钢板阻尼器的理论及试验研究

设计、制造了一种用于结构振动控制的新型高性能开洞软钢板阻尼器.该阻尼器主要通过开洞核心耗能板的弯曲塑性变形来耗散振动能量.首先,利用有限元方法研究了核心耗能板的应力分布,并通过理论推导得到了核心性能参数的计算公式;然后,采用单调加载和往复加载试验,验证了阻尼器的滞回耗能性能.研究结果表明:开设合理的鼓形洞口能够优化耗能板上的应力分布,并且不对其屈服力产生影响;推导出的核心性能参数理论公式能够较为准确地反映新型开洞软钢板阻尼器的工作性能;该阻尼器具有饱满的滞回曲线,并且在大位移加载时,等效黏滞阻尼比均可达到30%以上,表现出良好的滞回耗能和低周疲劳性能.     

双凹摩擦摆隔震支座理论分析与数值模拟研究

介绍了双凹摩擦摆隔震支座的基本构成和隔震原理,从力学平衡原理出发对双凹摩擦摆隔震支座进行了理论分析,推导了双凹摩擦摆隔震支座的刚度,分别构造了双凹摩擦摆隔震支座在上下滑动面摩擦系数相同和不同情况下的滞回模型,并探讨了支座的回复特性,得到了其最大残余位移的计算公式.采用ABAQUS软件对双凹摩擦摆隔震支座进行了实体单元建模,数值模拟了低周反复荷载作用下的双凹摩擦摆隔震支座在上下滑动面摩擦系数相同和不同情况下的滞回特性及其回复特性.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双凹摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能;③该支座的刚度与上下滑动面的球面半径之和成反比,其隔震周期也仅与半径有关,与上部结构质量无关;④其最大残余位移为上下两滑动面的摩擦系数和球面半径的乘积之和.     

预应力混凝土框架的反复荷载试验及有限元全过程滞回分析

本文进行了有粘结和无粘结预应力混凝土框架的反复荷载试验。结果表明,试件能够形成塑性铰;有粘结框架的耗能量大于无粘结框架,但无粘结框架的残余变形比有粘结框架小:试验后无粘结框架的预应力损失可略去不计,而有粘结框架在塑性铰处的预应力损失则达70%。本文提出的算法实现了预应力框架包括下降段在内的有限元全过程滞回分析,同时也可适用于非预应力框架。     

基于阻尼比的双线型土动力模型研究

通过对粉质粘土动力滞回曲线的研究,提出了一种新型基于阻尼比的双线型土动力本构模型.该模型在假定构造滞回曲线与实测滞回曲线阻尼比相等的基础上,将土动力滞回曲线等效为由2组直线构成的平行四边形.这样既保证了理论曲线对粉质粘土真实耗能特性的模拟,又保留了计算模型较高的计算效率.在此基础之上推导了等幅对称荷载下滞回曲线理论方程,并将该模型推广到了不规则加卸载情况.模型的计算结果与试验结果比较表明,该模型能够较好地模拟土在地震循环荷载作用下的滞回特性.     

蝴蝶形钢板剪力墙自复位结构有限元分析

为了明确蝴蝶形钢板剪力墙自复位结构的抗震性能,通过经验证有效的有限元数值模拟方法,比较了不同高厚比的蝴蝶形板在结构滞回性能、单位体积耗能、耗散系数、面外最大位移、面外滞回曲线方面的差异,借助骨架曲线分析了不同高厚比的蝴蝶形钢板剪力墙对结构承载力和延性的影响。结果表明:高厚比为300的蝴蝶形钢板剪力墙自复位结构的综合性能优于其他高厚比的蝴蝶板,建议蝴蝶形板高厚比控制在300左右。最后,还提出残余变形是衡量自复位结构复位性能的重要指标,并初步给出了高厚比最小限值的理论公式。     

桥梁支座双向耗能钢阻尼器力学性能研究

设计了一种新型桥梁支座双向耗能钢阻尼器,该阻尼器利用折角钢曲梁的弯曲弹塑性变形进行耗能.提出了该阻尼器简化力学模型,基于钢材简化本构模型推导了其耗能核心参数的理论公式,并通过有限元模拟研究其在单调加载及往复荷载作用下的力学性能.研究结果表明:钢阻尼器耗能段首先进入弹塑性,之后塑性变形集中于耗能段中部,受力合理,符合阻尼器设计意图;且理论公式与有限元计算结果相近,能有效地反应阻尼器的工作性能;在往复荷载作用下,其滞回曲线饱满,初始刚度大,耗能能力强.     

金属橡胶减振器滞迟特性研究

从摩擦耗能机理出发,利用悬臂梁杆系接触作用模型,推导出金属橡胶减振器循环加载、卸载时载荷和位移的解析表达式,得出理论计算滞迟回线;运用ANSYS有限元分析软件对相对密度不同的环形金属橡胶减振器的变形过程进行数值模拟,得出数值模拟滞迟回线。研究表明,理论计算与数值模拟得到的滞迟回线基本一致,成型相对密度越小耗能特性越大,...     

预应力混凝土空间框架角节点二维抗震性能试验研究

采用二维拟静力试验方法对预应力混凝土和普通混凝土空间框架角节点进行了双向循环加载的试验研究,得到试件的滞回曲线.分析了各个试件的破坏形式、承载力、刚度、滞回曲线、骨架曲线和耗能并应用有限元方法进行数值分析,得出:双向水平荷载作用对角节点构件有明显的耦合作用和扭转效应,节点的破坏形式影响节点的耗能能力和延性,梁的高度也是影响节点破坏形式的重要原因之一.     

新型剪切型全装配式防屈曲耗能支撑的耗能性能分析

本文主要介绍了新型剪切型全装配防屈曲耗能支撑的构造,通过理论推导出剪应力起控制作用时所满足的高宽比以及外套钢管的内外半径的确定。通过有限元软件ABAQUS分析缝隙间小板块的高宽比,高厚比对滞回曲线的影响,最后得出本文所研究的新型剪切型防屈曲耗能支撑的耗能能力是较强的。     

预应力CFRP加固混凝土柱抗震性能的数值分析

采用预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱,可以提高柱的抗震性能.本文采用有限元分析软件ANSYS,对预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱的低周反复荷载试验过程进行了数值模拟分析,提出了分析同类问题的有限元算法,研究了预应力大小对预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱抗震性能的影响,分析了预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱的破坏机理.分析结果表明:随着FRP片材预应力度的增加,被加固柱的滞回曲线趋于饱满,滞回环的外包面积增大,延性增加,其耗能能力和抗震性能显著提高.     

某外廊式框架ABAQUS拟静力模拟对比分析

目的研究外廊式钢筋混凝土框架的滞回曲线、耗能性能、延性、刚度退化等抗震性能.方法针对2008年汶川地震中某外廊式框架做ABAQUS拟静力分析,建立合理的有限元模型,对已有的试验结果进行对比及验证,并进一步分析该外廊式框架的抗震性能.结果试件在模拟的最后时刻,应力云纹均大量分布在柱子的顶端和底端,滞回曲线均较为饱满,峰值承载力具有对称性,最大承载力在150 kN左右,且与试验结果类似;骨架曲线也呈现出典型的纯框架特征,在达到极限承载力后平缓下降至最大承载力的85%;整体结构的刚度也在最后时刻下降到初始刚度的14%,耗能随着循环次数的增加而增加.结论该模型的有限元模拟的破坏位置与试验过程相类似;滞回曲线除了黏结滑移效应以外其他情况与实测情况具有较高的拟合度;骨架曲线表现出良好的延性,刚度也呈现出逐渐退化的特征,同时该结构具有较强的耗能能力.