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.     

废旧轮胎隔震垫力学性能试验研究

研究开发了一种适用于农村地区的低造价新型隔震装置——废旧轮胎隔震垫(STP)。这种新型隔震支座是由汽车废旧轮胎制作而成,具有造价低廉、制作简单、自重轻、利于环保等优点。对STP支座进行了轴压试验、压剪试验以及斜压试验。研究表明:STP支座性能稳定,竖向刚度远大于水平向刚度,是一种有效的隔震装置。     

叠层轮胎隔震垫轴压状态下的破坏准则

为进一步明晰叠层轮胎隔震垫(STP)在纯压状态下的破坏行为,提出了更为精确的轴压破坏准则。选取180 mm×180 mm的方形6层STP,对其进行竖向极限性能试验,分析其在二次加载后的承载力变化、外观破坏及钢丝网分布变化情况。试验结果表明:STP受压时钢丝网断裂情况与其承载力变化关系密切,二次加载时,STP荷载-位移曲线出现拐点的主要原因是钢丝网达到极限拉应力而局部断裂。在结合叠层橡胶隔震支座的破坏准则的基础上,建议将STP内部钢丝网断裂情况作为其轴压破坏失效的判定指标。同时,为了保证设计及使用安全,选取钢丝网断裂时荷载-位移曲线的最小荷载作为STP的极限承载力。     

叠层轮胎隔震垫竖向力学性能试验研究

对3种常用轮胎型号的四季胎和雪地胎叠层轮胎隔震垫(STP)进行竖向力学性能试验。研究宽度、长度及轮胎类型对其竖向极限强度、竖向压缩刚度以及竖向变形性能的影响。研究结果表明:轮胎类型对STP竖向极限强度影响较小,相同尺寸下雪地胎较四季胎的竖向极限强度分布较为集中,相对稳定。竖向压缩刚度随STP宽度和长度的增加而增加,同一尺寸下四季胎STP的竖向压缩刚度比雪地胎STP高出5%左右。两种轮胎类型STP的竖向变形性能均小于3%,具有良好的变形性能。     

不均匀老化对近海桥梁隔震橡胶支座性能影响及简易预测方法

将支座、同材质橡胶块体和橡胶片放置在同样的试验环境下开展试验,建立天然橡胶材料老化后硬度与距表面距离的变化规律公式。利用ABAQUS软件,建立橡胶隔震支座的有限元分析模型,通过与试验数据的对比,验证模型的有效性。建立近海桥梁中隔震橡胶支座沿厚度方向不同硬度变化的不均匀老化模型,进而开展不均匀老化对竖向刚度及水平刚度的影响分析。建立考虑不均匀老化后的橡胶隔震支座刚度计算公式,提出隔震支座性能老化简易预测方法。研究结果表明:不均匀老化会导致橡胶支座平面各点竖向应变不均匀,在长期荷载和老化作用下,会使支座内部产生损伤;支座水平刚度主要与老化区域有关,与加载方向没有关系。     

劲性橡胶隔震支座的力学性能试验研究

对不同钢筋直径的劲性橡胶隔震支座与普通橡胶隔震支座进行对比试验研究,分析了支座的竖向刚度、水平等效刚度、最大水平恢复力等特征参数与水平剪切变形、竖向压应力的关系.结果表明,劲性橡胶隔震支座相对于普通橡胶隔震支座其水平等效刚度和耗能能力有较大的提高,加劲构件提高了橡胶隔震支座的抗倾覆性能和安全可靠性,改变钢筋的直径可调节劲性橡胶隔震支座的隔震效果.     

叠层橡胶隔震支座动力特性试验研究

通过对16个叠层橡胶隔震支座的动力试验,研究了这类隔震支座的基本性能,包括：大震时设计压力下的水平刚度和阻尼特性;水平剪切变形、水平荷载频率、水平荷载循环次数、竖向荷载变化对隔震支座水平刚度和阻尼特性的影响;纯压承载力;极限水平位移;大震时的极限竖向荷载．     

橡胶隔震支座竖向性能试验研究

为了全面评价隔震橡胶支座的竖向性能,特别是在压缩剪切变形状态下的竖向性能．对铅芯橡胶支座和天然橡胶支座的竖向性能进行了试验研究,分析了这两种隔震支座在压缩剪切变形状态下偏压竖向刚度以及竖向变形量等特性。结果是随着剪切变形的增加,隔震橡胶支座的竖向刚度逐渐减小;由剪切变形和竖向压力产生的竖向沉降量的比例是不断变化的。因此,在全面评价橡胶隔震支座特性时,单纯压缩竖向刚度不足以全面反应橡胶隔震支座的竖向压缩性能．     

预应力厚层橡胶三维隔震装置的力学性能分析

基于厚层橡胶支座，通过增设预应力螺杆，设计了一种用于工程结构的新型三维隔震装置，构建力学模型，分析其在竖向荷载作用下的受力特点与刚度变化规律.采用ANSYS软件建立其有限元模型，对竖向压缩时装置的竖向刚度和螺杆内部应力分布进行定量研究，并观察装置在压剪时的变形形态.结果表明，该装置在竖直方向上具有两阶段刚度，第1阶段刚度大小可调，可达到第2阶段刚度的4倍以上.在发挥厚层橡胶支座自身三维隔震性能的同时，能够有效控制支座竖向变形.同时，该装置的特殊构造不会影响支座的水平隔震性能，可完全发挥出预期效果.     

橡胶隔震支座疲劳试验研究

利用自行建立的疲劳试验系统，以国产Ф160mm橡胶隔震支座为研究对象，测试了支座在竖向10万次循环荷载作用下竖向变形和竖向刚度的变化，以确定支座的耐久性性能，结果表明：国产橡胶隔震支座疲劳性能稳定，符合规范规定的性能要求．     

叠层橡胶隔震支座动力特性试验研究

通过对１６个叠层橡胶隔震支座的动力试验，研究了这类隔震支座的基本性能，包括：大震时设计压力下的水平刚度和阻尼特性：水平剪切变形，水平荷载频率、水平荷载循环次数，竖向荷载变化对隔震支座水平刚度和阻尼特性的影响，纯压承载力，极限水平位移，大震时的极限竖向荷载。     

三维多级复合摩擦摆隔震结构有限元分析

为考察一种新型三维多级复合摩擦摆的隔震性能,采用Abaqus有限元软件对结构进行时程动力分析,计算罕遇地震下结构的加速度、层间位移等.对比结构隔震前后的地震响应,该复合摩擦摆既有多级摩擦摆可根据抗震设防目标适时调整结构自振周期的特性,又有碟簧的竖向变刚度、隔震耗能能力.研究结果表明:隔震结构基本自振周期被延长,变形主要集中在隔震层;可在水平和竖向同时达到上部结构"整体平动"的良好隔震效果;经分析可忽略水平和竖向隔震的耦合作用,各自分开计算.     

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...     

方形叠层橡胶隔震支座竖向力学性能试验研究

为了研究方形天然胶叠层橡胶支座的竖向刚度与面压、形状系数的相关性,对4个不同形状系数的、边长为400 mm的足尺方形天然胶叠层橡胶隔震支座,分别施加10MPa,12.5 MPa,15 MPa的面压,进行了竖向力学性能试验,得到4个支座不同面压下的竖向刚度.分析了竖向刚度与面压、形状系数的相关性,得到了竖向刚度与面压相关...     

竖向振动对摆线滑道辊轴摩擦摆隔震性能影响

根据多体动力学理论相对动能定理推求了摆线滑道RFPS辊轴式摩擦摆隔震系统动力反应分析计算公式,并考虑了竖向弹性振动的影响.分析与计算结果表明:RFPS辊轴式摩擦摆具有隔震系统所必需特性;较长的自振周期使其具有必要的隔震能力;依靠重力可以使结构复位.依靠滑块与滑道接触面的滑动摩擦阻力可以消耗传入结构的能量.适当地选取摆线旋轮半径与滚动摩擦系数值,隔震效率可达90%左右.在通常实用的滚动摩擦系数范围内,当竖向层间刚度系数为水平层间刚度系数的10倍以上时,可以不考虑竖向振动对水平方向隔震效率的影响.     

基于敏感度分析方法的拱状橡胶三向隔震支座竖向刚度研究

为了更好地实现博物馆文物储藏柜在地震中的安全防护,设计了一种橡胶减隔震装置——拱状橡胶三向隔震支座。通过竖向压缩试验验证有限元模型有效性,利用正交设计进行多工况有限元模拟计算,研究影响支座竖向压缩刚度的因素,结合影响因素的敏感度分析支座内部圆拱橡胶的镂空尺寸对竖向压缩刚度的影响规律。结果表明：拱状橡胶三向隔震支座具有稳定的压缩性能和良好的竖向承载力;在材料属性和整体尺寸不变的基础上,通过敏感度大小进行分析,将3个影响因素小的尺寸参数进行整合,得到尺寸参数和竖向镂空系数是影响竖向压缩刚度的主要参数,并进行了样本数据拟合,得到了拱状橡胶三向隔震支座竖向压缩刚度的拟合计算公式。     

竖向刚度突变结构层间隔震地震响应分析

为了降低竖向刚度突变结构的地震响应,选取某一竖向刚度突变的框架结构,基于ETABS建筑结构分析程序,引入层间隔震技术,建立了有限元模型。应用结构动力学数值分析法,对竖向刚度突变结构进行固有特性和地震响应分析。结果表明：层间隔震能延长竖向刚度突变结构的固有周期;竖向刚度突变结构层间隔震具有降低加速度和层间位移角地震动响应的效果。     

考虑不均匀沉降的大跨网架结构地震反应分析

针对不均匀沉降对大跨网架结构地震反应的不利影响,提出在柱顶设置不同隔震支座以减小不均匀沉降下结构的地震反应.建立大跨网架结构数值模型,进行模态分析,对比其动力特性.耦合不均匀沉降与地震作用,数值分析得到未发生不均匀沉降和发生不均匀沉降的三种结构在水平地震和竖向地震作用下的动力反应.结果表明,不均匀沉降导致结构发生内力重分布,使不同类型的杆件有大小不同的附加应力;不均匀沉降增大了网架结构的地震反应,也降低了隔震效果;三维隔震支座的竖向刚度较小,能够适应不均匀沉降带来的竖向变形,且对竖向地震作用的隔震效果显著,在发生不均匀沉降时仍具有一定隔震效果,而水平隔震支座则没有.     

橡胶隔震支座剪切变形下的竖向拉伸刚度

建立橡胶支座的分析模型,根据支座的变形协调和受力平衡条件,推导出不同拉力时支座竖向拉伸刚度的计算公式,据此分析一个实际的橡胶隔震支座剪切变形下的竖向拉伸性能.结果发现:在剪切变形下,当拉力小于临界值,即橡胶剪切模量与修正的支座剪切面积的乘积时,支座的竖向拉伸性能不是压缩性能的镜像;当拉力大于临界值时,竖向拉伸性能的变化与竖向压缩性能类似,但竖向拉伸刚度远小于竖向压缩刚度.此外,与纯拉伸相比,支座在拉剪作用下容许发生更大的竖向位移,因此,支座在拉剪作用下会改善橡胶层受拉而破坏的情况.     

重交通道路沥青老化规律及评价方法

采用薄膜烘箱加热试验方法,对重交通沥青在不同老化时间和老化温度下的性能指标进行测试,分析了时间和温度对沥青老化的影响,并将薄膜烘箱老化试验与美国战略公路研究计划(SHRP)的沥青性能老化评价方法的相关性进行了对比研究。结果表明:重交通道路沥青在老化10 h(163℃)或老化温度高于163℃时性能变化颇为显著;可采用薄膜烘箱老化试验5 h(163℃)老化前后的软化点比1、0 h(163℃)老化前后的25℃针入度比和15℃延度比来评价沥青老化后抗车辙能力;可采用薄膜烘箱老化试验10 h(163℃)或5 h(180℃)老化前后的针入度比和延度比指标来评价沥青老化后的抗疲劳性能;可采用薄膜烘箱老化试验24 h(163℃)老化前后的延度比或软化点比指标来评价沥青长期老化后的抗裂性能。