基础隔震技术的应用及其经济性分析

以某框架结构为例,对其采用不同隔震支座进行基础隔震设计,对采用不同的隔震支座的隔震结构和抗震结构采用大型有限元分析软件SAP2000进行地震作用下的动力时程分析,同时,还对采用铅芯叠层橡胶支座方案进行了经济性分析.分析结果表明,该框架结构在应用铅芯橡胶隔震支座时隔震设计效果明显,采用铅芯橡胶支座结构具有明显的社会效益和经济效益.     

铅芯橡胶隔震支座火灾中温度场及其火灾后力学性能的数值模拟

为研究火灾不同的时长对铅芯橡胶隔震支座温度场和力学性能的影响,采用ABAQUS进行有限元分析,利用国内外学者所做的铅芯橡胶隔震支座足尺模型试件参数信息,开展火灾温度场数值模拟.结果表明:火灾发生时,直接受到温度荷载作用的铅芯橡胶支座表面温度增加迅速,温度由外到里依次递减;火灾发生后,铅芯橡胶支座的竖向刚度和等效水平刚度受火灾作用时长的影响较为显著,并随着火灾发生时长的增加而逐渐降低;铅芯橡胶隔震支座保护层对减缓其耐火性能的衰减发挥着重要作用.     

框架结构隔震技术的应用及其经济性分析

文章以某栋框架结构为例,采用大型有限元分析软件SAP2000分别对其建立传统抗震结构、普通叠层橡胶支座隔震结构和铅芯橡胶支座隔震结构模型,通过在罕遇地震作用下对结构进行动力时程分析,得出3种结构的楼层加速度、楼层剪力和层间位移反应,并进行对比分析.结果表明,该框架结构在应用铅芯橡胶隔震支座时隔震设计效果明显,采用铅芯橡胶支座结构具有明显的社会效益和经济效益.     

超高阻尼隔震支座压力相关性的影响因素分析（英文）

研究具有高G值的超高阻尼隔震橡胶支座(SHDR)水平性能竖向压力相关性的影响因素.采用反复加载的试验方法,测试了SHDR在不同竖向压应力下的不同力学性能指标,包括等效刚度、等效阻尼比、屈服前刚度、屈服强度及单圈滞回环面积等.在研究测试中,适时改变了试验的外在及内在条件,包括水平加载频率、加载顺序、剪应变、温度及不同内部橡胶G值,以研究其对相关性的影响.研究表明:水平加载频率、剪应变及内部橡胶G值对其相关性影响很小,但竖向压应力的加载顺序、温度对其有一定程度的影响.给出了在普通试验条件下的一些SHDR参数指标的压力相关性的拟合经验公式.     

铅芯橡胶支座单元模型的开发及验证

为了提高铅芯橡胶支座力学性能计算分析的准确性和效率,基于Open Sees有限元程序开发了相应的单元模型,综合考虑了支座双向耦合行为和圆形截面各向同性的特点,并计入压缩刚度、临界承载力随侧移的变化效应以及加载历程对于支座拉伸方向累积损伤、强度退化等性能的影响.为验证单元模型的有效性,分别针对水平双向位移控制试验、静力循环拉伸试验及隔震桥梁动力试验进行了模拟分析.结果表明,所提模型能够较为合理地模拟支座的力学特性,在单元内部考虑支座力学性能的变化效应可以较为准确地反映其在地震动作用下的响应表现,为进一步开展隔震结构地震响应分析奠定基础.     

厚层橡胶隔震支座基本力学性能试验

为了研究厚层橡胶隔震支座的水平和竖向基本力学性能,设计2种不同形状系数的厚层橡胶支座,通过水平剪切和竖向压缩试验研究,对比分析在不同振幅、不同频率组合下的普遍橡胶支座、铅芯橡胶支座及厚层橡胶隔震支座基本力学性能.试验结果表明,厚层橡胶隔震支座在水平方向的基本力学性能良好,在竖向具有大变形能力,竖向刚度、变形特性及水平剪...     

铅芯橡胶隔震支座水平双向试验研究

非规则结构隔震层在平扭耦联地震中会产生平动与转动.隔震支座则处于水平双向受剪状态.文章设计了一种加力装置使直径100mm的单个铅芯橡胶隔震支座产生两个水平方向的变形,相应隔震层则产生平动和转动.通过两种布置工况对隔震支座进行两种水平加载比例的双向低周疲劳试验,得到了橡胶支座水平Y向滞回曲线以及扭矩与隔震层转角的关系.试...     

考虑轴向荷载效应的铅芯橡胶支座模型研究

在其他铅芯橡胶隔震支座模型基础上,本文提出一种考虑轴向荷载效应的新模型。该模型在单向及双向横向荷载作用下可以相互转化。通过三向简谐地震荷载作用下模型的响应分析,探讨了该铅芯橡胶支座在考虑轴向荷载效应下的一些力学性质,得到一系列结果和结论,所得结论为考虑铅芯橡胶支座轴向荷载效应的基础隔震结构整体分析奠定了基础。     

铅芯橡胶支座隔震桥双向地震响应影响因素研究

考虑铅芯橡胶支座双向耦合作用更能模拟LRB隔震桥在地震波作用下的实际响应。文章以一座典型三跨连续梁桥为工程背景,通过对结构的离散建立包含铅芯橡胶支座出力的全桥有限元分析模型,采用Bouc-wen模型模拟LRB的非线性双向耦合特性,采用增量形式的Newmark方法和龙格库塔法联合求解非线性动力方程。通过比较在不同的桥梁结构几何参数和支座参数下的地震响应来研究这些参数对双向隔震桥地震响应的影响。数值结果表明,桥墩刚度和支座初始刚度、硬化比和屈服强度对LRB隔震桥响应影响很大,在进行隔震设计时,必须对以上参数进行优化设计,选择最合理的参数,使地震响应降到最低。     

LRB体系连续梁桥的隔震性能分析

结合世界上首座采用铅芯橡胶隔震支座的双层交通双层桥面隔震的连续梁桥———广东东莞东江大桥双层墩隔震引桥,采用有限元和自编程序,研究了铅芯橡胶支座(LRB)体系连续梁桥的隔震性能.结果表明:LRB体系连续梁桥的固有特性决定了其具有非常好的行车舒适度;桩-土共同作用时,梁桥仍然具有非常良好的隔震性能;在制动力、风荷载和温度作用下完全能够满足正常使用的要求;必须对其进行地震作用下的碰撞分析;墩较高、大震位移较大时,需验算其动力稳定性.     

加载速率对速度控制型实时子结构拟动力实验结果的影响

运用DSP高速数字信号处理器的实时信号处理与控制技术,研究基于速度控制法、Operator Splitting(OS)数值积分法和相应的实验误差控制法的实时子结构拟动力实验系统.该试验控制系统对试验动力加载装置采用速度控制,通过速度控制程序实现了减少加载速率对实验结果的影响,使橡胶隔震支座的速度相关性能在试验过程中得到充分体现,同时也有效地减少了实验的时滞误差;并进一步通过实时子结构拟动力试验研究加载速度对桥梁实时子结构实验结果的影响.实验结果证明,橡胶隔震支座是速度相关性很强的实验构件,不同时间因子的地震波拟动力子结构试验结果有很大的不同.实时地震波拟动力子结构试验的实验结果比时间因子为0.2和0.5的实验结果小.     

基于摩擦滑移的板式橡胶支座耗能试验

地震作用下支座剪切滑移可以耗散部分能量,减轻桥梁下部结构损伤。为研究中小跨径梁桥板式橡胶支座剪切滑移耗能性能,采用3组不同轴向压应力单面滑动支座与1组无滑移支座试验。分析了不同轴向压应力下支座剪切滑移现象、滞回曲线、等效刚度、等效阻尼比。结果表明:随着轴向压应力降低,支座的滑动位移显著增大,脱空明显,滞回曲线面积增大,耗能能力显著增强;但限制了支座自身等效剪切变形与等效刚度的发挥。中小跨径桥梁可利用支座摩擦滑移耗散地震中的能量,该研究成果为进一步评价服役混凝土梁桥的安全性和可靠性提供了量化力学指标。     

老化-荷载作用下叠层轮胎隔震垫时变力学性能

为研究建筑结构设计基准期(50年)内叠层轮胎隔震垫(scrap tire rubber pads，STRP)竖向力学性能的时变规律，对61组7层STRP支座施加5 MPa竖向荷载并分别进行老化31，62，93，124和154h的荷载耦合老化试验及普通老化试验.结合荷载耦合老化后轮胎的微观扫描电镜分析(SEM)及STRP的竖向力学性能试验，研究STRP在不同老化时间下的破坏特性、竖向承载力衰减，以及竖向刚度和竖向变形性能的退化规律.研究表明:在荷载耦合老化作用下STRP表面随老化时间的增加，裂缝扩展且局部轮胎内部炭黑外移析出，STRP竖向刚度逐渐增大，竖向变形性能变差，但极限承载力无明显改变.     

公路梁桥高阻尼橡胶支座优化配置研究

减隔震设计是较为有效的抗震措施,高阻尼橡胶支座(HDR)亦因其较好的减隔震效果在公路梁桥中广泛应用。采用非线性时程分析法对软弱场地中配置不同减隔震支座的梁式桥进行地震响应分析,研究发现高阻尼橡胶支座的减隔震效果优于相同支承能力的板式橡胶支座。然而,无论是滑动式板式支座还是滑动式高阻尼橡胶支座均会导致相应桥墩处的支座位移过大,且各项地震响应与其他各墩差异较大,荷载在各墩间分配不均。通过改变边墩处高阻尼橡胶支座的刚度及类型,分析对比了支座的各项参数对桥梁结构地震响应的影响规律。研究发现全桥采用刚度相近的高阻尼橡胶支座时能够达到全桥各墩抗震性能的均衡、减小地震作用对桥梁结构及支座的破坏。     

加载速率对白云岩力学特性影响的颗粒流数值试验研究

青川县东河口滑坡是2008年汶川地震诱发的一处典型深层岩质滑坡,体积约1500×104m3。地震过后,针对该滑坡的形成机制展开了不少研究,但在考虑组成该滑坡体材料的力学参数时,均尚未考虑到岩体在动荷载条件下的力学特性,导致研究结果与实际有出入。为了获得滑坡岩体在不同加载速率下的力学行为,同时借助于颗粒流程序（Particle Flow Code, PFC）在模拟岩体微细观损伤演化过程上的优势,本研究首先对从滑坡现场取得的白云岩试样开展了室内常规单轴压缩试验,以试验结果作为拟合依据确定了白云岩试样的PFC数值模型以及细观参数,进而开展了白云岩在不同加载速率下的力学特性、宏观破裂形态、裂隙扩展规律等的研究。结果表明：在0.5 m/s和1 m/s的较高速率加载时,白云岩力学性能出现 “伪增强”现象,岩体表现为延性破坏,最终的破坏形态为粉碎状。当加载速率≤0.05 m/s时,岩体表现为脆性破坏,破坏形态较为完整,主要在端部发生局部剪切破坏,裂纹并未在整个岩样内发育,并且,高加载速率下破坏时的裂隙总数明显多于低加载速率下的裂隙总数,在峰值强度后微裂隙的产生速率明显较大。尽管本研究只是对组成该滑坡的其中一类岩体开展了研究,暂无法用于准确解释该滑坡的地震诱发机制,但研究结果预示了在实际地震过程中,由于加载速率时刻在变化,岩体在高、低加载速率交替变化的荷载作用下将变得更加破碎,从而为滑坡的形成创造了先决条件。     

滚动轴承的弹塑性静动力学响应

针对当前滚动轴承的弹塑性力学行为研究相对薄弱等问题，以深沟球轴承为例，建立了研究滚动轴承弹塑性静动力学特性的分析模型.该模型通过引入一个与应力球张量有关的混合硬化屈服准则，建立了各向同性材料的弹塑性增量型本构方程，基于Hertz接触理论确定了作用在内外套圈上荷载之间的关系，由对称性得到了正交曲线坐标系下1/4轴承外圈的平衡方程和相应的定解条件，并综合应用有限差分法和Newmark-β法对问题进行迭代求解.数值结果表明，荷载大小、轴承尺寸和材料的塑性性能均是轴承设计时应考虑的重要因素，传统的弹性模型会过高地估计轴承的刚度，而弹塑性模型能更加精准地描述滚动轴承的力学性能.     

不同润滑状态下塑料合金轴承的摩擦实验

用MPV－200型摩擦磨损试验机测定了超高分子量聚乙烯（简称UHMW－PE）塑料合金轴承分别在水润滑和干摩擦条件下的摩擦学性能，考察了载荷、速度、运行时间等对塑料合金轴承的摩擦学性能的影响，结果表明：摩擦系数用水润滑的小，干摩擦下的大；但磨损率用水润滑时大，干摩擦时小。对磨损机理进行了系统的分析，为兼合金轴承的实际应用提供理论依据。     

近场地震作用下隔震支座的破坏形式及防护

建立了考虑支座竖向变形以及上部结构转动时隔震结构的运动方程,研究了近场地震作用下结构高宽比和隔震结构周期对支座破坏形式的影响;提出了利用支座软碰撞和软提离防护支座在强烈近场地震作用下发生破坏的措施;对不同类型的橡胶缓冲挡块的力学性能进行了试验研究,并利用有限元软件对其进行了理论计算,给出了橡胶缓冲挡块的荷载一位移关系表达式;对具有软提离功能的支座,根据所需提离量的大小,设计了支座的具体构造．以某高层隔震结构的8度地震响应分析为例,验证了当支座具有软碰撞和软提离功能时,虽然支座的竖向位移有很多的增加,但支座所受的竖向拉压应力以及底层柱的剪力均有很大的减小．     

箱型柱钢框架翼缘与腹板削弱型节点有限元分析

介绍了美国北岭地震与日本阪神地震后钢框架新型延性节点的发展状况。对4种不同构造形式的箱型柱钢框架梁柱节点进行了ANSYS非线性有限元分析,求得其应力发展状况,应力分布以及框架塑性铰出现的顺序。对节点的力学性能进行了分析比较,重点讨论了削弱型节点的研究进展。基于理论分析,提出了改进型节点。     

重复荷载作用下低合金钢筋力学性能

主要通过建立低合金构件有限元模型,以割线弹性模量、荷载挠度、裂缝特征、残余变形为指标,研究重复荷载作用下低合金构件的力学性能。测试结果表明,在25、35 kN工况重复荷载作用下,随着荷载次数不断增加,低合金钢筋构件的割线弹性模量因构件中存在残余应变而不断衰减,荷载挠度由0.5 mm逐渐增大至2.0 mm。当重复荷载75万次数、重复荷载值在25～35 kN内逐渐增加时,低合金钢筋构件的裂缝逐渐增加,平均裂缝宽度由0.09 mm增加至0.23 mm并呈现整体逐渐增加、局部不稳定波动的发展趋势。