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．     

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...     

板式橡胶支座摩擦滑移抗震性能试验研究

为了研究板式橡胶支座摩擦滑移后桥梁的抗震性能,完成了5个试件在不同竖向荷载作用和往复荷载作用下的拟静力试验,分析了支座摩擦滑移前后的滞回曲线、骨架曲线、支座变形、滑移位移、强度和刚度退化规律以及耗能能力等抗震性能指标.试验结果表明,加载位移较小时,支座主要发生弹性剪切变形,滑动位移较小.当支座剪切变形达到73%~110%时,发生明显滑移,滑移位移与支座所受的竖向荷载和支座规格有关.支座与钢板之间的摩擦系数与施加竖向荷载成反比,摩擦力与竖向荷载成正比,支座加载和卸载刚度基本不变,等效刚度退化明显,但退化到一定值后基本稳定.板式橡胶支座橡胶层厚度的增加会导致支座摩擦耗能性能改变,加载位移相同时,支座自身的剪切变形随之增大,摩擦滑移位移和摩擦耗能则随之减小.     

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.     

小型叠层橡胶支座的力学性能相关性

由于振动台使用的小型橡胶支座的尺寸并非同比例缩尺,与GB/T 20688.3—2006中的支座规格相差较远,需对其力学性能进行试验研究.文章对6个小型叠层橡胶支座的压缩和剪切性能进行研究,结果表明:GB/T 20688.3—2006中关于叠层橡胶支座竖向压缩刚度的计算方法不适用于小型缩尺橡胶支座,而剪切刚度的计算方法具有一定的参考性.因此,在振动台隔震试验前需对支座刚度进行测验,选取刚度较为接近的支座进行后续试验.压缩刚度的离散性造成的不均匀沉降极小,应优先考虑实测剪切刚度相近的支座.     

初始剪切变形对铅芯橡胶支座性能影响分析

为了研究初始剪切变形对铅芯橡胶支座力学性能与大剪切变形时内部应力的影响规律,首先基于厂家提供的支座规格参数得到铅芯橡胶支座有限元模型,验证试验数据与有限元计算结果模型的正确性;然后分析支座尺寸、形状系数、竖向压力等不同参数,对有初始剪切变形的铅芯橡胶支座100%水平性能、内部钢板橡胶最大应力比的影响,并进行大剪应变下支座内部应力分析。结果表明：与无初始剪切变形相比,铅芯橡胶支座的100%水平刚度随着压应力、初始剪切变形、支座形状系数的变化最大为5%,影响程度较小;有初始剪切变形对橡胶隔震支座100%剪应变条件下的橡胶和钢板应力有一定的影响,但基本未达到橡胶材料的拉伸强度和钢板的屈服强度,支座处于安全状态;有初始剪切变形对橡胶隔震支座250%以上剪应变条件下的橡胶和钢板应力有很大的影响,不同剪应变条件下的橡胶或钢板应力均可能达到拉伸强度或钢板的屈服强度,支座有极大的损伤风险;通过分析,建议支座实际剪应变为400%、350%、300%、250%、200%及100%时,其初始变形分别不能超过0、20%、70%、120%、170%及270%。     

剪力钉连接件拉剪复合作用试验及计算模型

为了明确钢-混组合梁桥中剪力钉连接件在拉剪共同作用下的承载性能,设计并进行了5组高强混凝土剪力钉抗拉、抗剪和拉剪复合作用模型试验,得到了剪力钉的荷载-滑移曲线,分析比较了不同荷载条件下剪力钉的破坏模式与抗剪性能。结合试验结果,推导了拉力作用下剪力钉弹性变形阶段、塑性发展阶段的荷载-滑移关系式,提出了拉剪复合作用荷载-滑移关系三折线形计算模型;基于试验结果和相关文献数据,分析评价了不同规范中剪力钉抗拉、抗剪承载力的计算公式,并提出了改进的拉剪复合作用承载力关系式。研究结果表明:拉剪复合作用下,试件抗剪承载力随拉力的增加显著减小,当拉力施力比为0.6时,抗剪承载力较纯剪切状态减小约31%;拉力会导致剪力钉的弹性剪切刚度下降,但对滑移性能的影响没有明显规律。提出的改进拉剪复合作用承载力计算公式与相关试验数据吻合较好;建立的三折线形模型计算结果安全,能准确预测拉剪复合作用下剪力钉连接件荷载-滑移曲线的发展规律,体现拉力对剪切刚度和抗剪承载力的折减作用。     

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．     

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．     

板式橡胶支座的水平位移特性

为研究曲线梁桥板式橡胶支座在实际运营过程中的受力特性和水平位移发展规律。通过Abaqus建立矩形板式橡胶支座GJZ 500×600×130的有限元模型,对比模型与理论计算的剪切刚度说明了模型的正确性,基于此模型进一步对支座在单次和多次循环位移加载作用下来研究支座水平位移变化规律,然后考虑曲线梁桥板式橡胶支座实际受力情况进行加载,研究支座在变化的竖向压力荷载作用和考虑静动摩擦转变等情况下的位移变化特性,并分析了支座在长期重复荷载作用下的残余变形的发展规律。结果表明：通过此方法建立的支座有限元模型能够较好地模拟支座与上部结构之间的摩擦行为,精确的计算支座的剪切变形和滑动位移;动态的竖向压力作用对支座剪切变形阶段基本不受影响,但对滑动变形阶段有较大大的影响;支座由静摩擦转变为动摩擦时,其水平力和剪切变形会突然减小;支座的残余变形会随着加载次数的增加而累积增大,但增长幅度随着加载次数增长而减小。     

金属橡胶支座力学性能试验

为测试金属橡胶支座的力学性能是否满足桥梁支座使用要求,分别通过压缩试验、转动试验和振动台试验对金属橡胶支座的力学性能展开研究。通过压缩试验获得不同荷载下支座的竖向力-位移关系曲线,基于MATLAB平台对支座应力-应变关系曲线拟合后求导,得到支座的切线模量,构造出切线模量的数学表达式,并以此为基础推导出支座竖向刚度-竖向力的计算公式;考虑支座竖向应力,对金属橡胶支座进行转动性能试验,获得支座的转动力矩-转角关系曲线;对采用金属橡胶支座的桥梁模型进行振动台试验,得到模型各主要测点的位移和加速度,并与采用尺寸接近的板式橡胶支座桥梁模型振动台试验结果进行比较。研究结果表明:金属橡胶支座竖向力-位移关系曲线具有明显的非线性特征,金属橡胶支座的竖向承载力可以满足中小跨径公路桥梁支座的使用要求;支座的切线模量与应力为近似线性函数关系,以此为基础推导出支座刚度公式计算结果与试验结果吻合较好,提出的刚度计算公式在金属橡胶支座的初步设计时可以用来确定支座关键技术参数;转动刚度与其设计应力成线性关系,在支座设计及桥梁设计计算时需考虑竖向应力对支座转动刚度的影响;金属橡胶支座具有良好的减、隔震性能。     

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。     

低温环境对叠层橡胶支座变形特性影响的试验研究

为探索低温变化对叠层橡胶支座变形特性的影响,利用沈阳冬季寒冷环境温度对两种叠层橡胶支座在不同温度下进行刚度对比试验,证明了低温变化对橡胶支座垂直压缩刚度均有较大影响,对水平刚度影响随橡胶支座胶质及制作工艺不同而不同,同时也证明了橡胶支座水平刚度随压应力增大而增大,以及往复水平荷载作用下两种橡胶支座的水平刚度变化特性,设计使用叠层橡胶支座时,应给出不同环境温度下的垂直压缩刚度及水平刚度·     

多向受力状态焊钉连接件受力特性分析

 鉴于索塔锚固结构中焊钉受力状态的特殊性,对混凝土竖向承压、水平力及两者共同作用下焊钉连接件的受力特性进行研究。通过对单钉推出试验进行有限元分析,验证了有限元模拟方法的正确性。采用有限元方法,研究了在混凝土竖向承压、水平力及两者共同作用下,焊钉连接件抗剪承载力、剪切刚度以及焊钉变形、应力的变化规律。研究表明,混凝土竖向承压对焊钉连接件抗剪承载力和剪切刚度均产生影响;在幅值变化相同的情况下,水平拉力的变化对焊钉极限承载力的影响显著,而水平压力的变化则对焊钉剪切刚度的作用明显;两种受力状态下焊钉变形和应力分布规律相近;混凝土竖向承压和水平力共同作用下,钢板与混凝土接触状态不同,焊钉连接件抗剪承载力和剪切刚度的变化规律则不同。     

多层变厚度圆形板式橡胶支座横向刚度的研究

板式橡胶支座具有良好的隔震性能和较小的横向刚度,从而满足了各种结构对水平方向变形的要求.在实际应用时,各类结构对板式橡胶支座的橡胶层和加劲钢板层的层数和厚度都有着不同的要求.因此,如何合理地确定板式橡胶支座的各种结构参数显得十分重要.考虑到橡胶层和加劲钢板层的层数和厚度的变化,以及在横向剪力作用下圆形板式橡胶支座的剪切变形特征,假定了一组满足边界条件的试探位移函数.利用变分原理和卡氏第二定律,推导出了横向刚度计算公式.数值分析表明,计算值与试验值吻合程度较好.     

铅芯直径对铅芯橡胶隔震支座极限剪切性能的影响分析

通过有限元分析软件ABAQUS对铅芯橡胶隔震支座进行极限剪压状态下的力学性能分析,研究了铅芯直径对铅芯橡胶隔震支座极限剪切位移的影响及其在此极限状态下的等效水平刚度、等效阻尼比、屈服后刚度和屈服力.研究表明,铅芯直径的增大使铅芯橡胶隔震支座的极限剪切位移显著减小;铅芯直径对极限剪压状态下的有效阻尼比和屈服力起决定性影响,二者随铅芯直径的增大而显著增大;铅芯直径对屈服后刚度影响很小.     

连续弯梁桥盆式支座摩擦滑移特性分析

为研究支座摩擦滑移效应对混凝土弯梁桥横向偏位的影响,通过ANSYS建立了GPZ(2009)2.5SX±50mm型盆式橡胶支座的三维实体模型,基于此,对盆式橡胶支座的聚四氟乙烯板、盆环、三向受压橡胶块、支座底板的应力和变形做了细致分析;采用有限元模拟支座竖向承载力试验,将得到的荷载位移曲线与交通运输部公路科学研究院完成的2.5MN盆式橡胶支座的承载力试验结果进行了对比。结果表明：盆式橡胶支座具有稳定的力学性能,设计竖向荷载作用下支座的最大主应力、竖向压缩变形、径向变形均满足设计要求;竖向压缩变形的有限元计算值与试验值最大误差为4.8%,验证了有限元模型的准确性,,为后续进行支座摩擦滑移特性分析奠定基础。     

橡胶砂直剪试验的颗粒离散元细观力学模拟

文章基于颗粒流理论和PFC2D程序,对橡胶砂颗粒混合物的直剪试验进行了数值模拟,并与室内直剪试验的结果相比较,分析了不同竖向应力下混合物颗粒变形的细观机制,探讨了颗粒接触刚度、摩擦系数、孔隙率、剪切速率等细观参数变化对宏观力学特性的影响;从能量变化、力链变化、颗粒分布、速度场、位移场等细观角度分析数值试验结果,揭示了直剪试验中橡胶砂的细观力学性质和颗粒变形规律。研究结果表明:数值模拟能够较好地反映橡胶砂直剪试验的变形规律,得到的剪应力-剪切位移曲线和竖向位移-剪切位移曲线接近试验曲线;颗粒接触刚度、摩擦系数、孔隙率的改变对橡胶砂数值试验的结果均有不同程度的影响,满足加载条件的剪切速率对试验结果影响不大。