纤维橡胶隔震结构模拟地震振动台试验研究及仿真分析

研究开发了一种适用于广大村镇砌体房屋的低造价新型隔震装置——纤维橡胶隔震支座.设计制作了采用纤维橡胶隔震支座装置的村镇砌体房屋模型(比例为1/2),与同比例的非隔震砌体房屋模型进行对比模拟地震振动台试验研究分析,并且采用SAP2000有限元软件对试验模型进行了模态分析和非线性时程分析,对比研究了隔震和非隔震两种结构体系在7度、8度、9度地震作用下的抗震能力.试验结果表明:采用纤维橡胶隔震支座装置的村镇砌体房屋模型在经历9度地震后,房屋完好无损,而非隔震砌体房屋模型在9度地震作用下,结构出现了贯通裂缝,损破严重.     

采用GFRP橡胶隔震技术的某砌体结构动力响应分析

由于近年来几次地震对中国大陆村镇房屋造成严重震害,适合村镇砌体房屋的低造价隔震技术引起广泛关注,对此开展玻璃纤维增强复合材料(GFRP)隔震技术的研究,完成GFRP橡胶隔震支座的基本力学性能试验研究.隔震支座压剪试验结果显示,GFRP橡胶隔震支座的滞回性能良好.建立村镇典型砌体结构基础隔震的计算模型,采用《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)所规定的隔震设计计算方法,以汶川灾区一座典型砌体结构房屋为对象,研究地震作用下采用GFRP橡胶隔震支座的基础隔震结构的动力响应,研究结果显示在地震作用下隔震房屋响应的加速度峰值明显减少,因此,GFRP隔震技术的隔震和减震效果显著.     

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.     

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.     

隔震曲线梁桥的地震响应

根据隔震曲线梁桥的特点,利用两个正交的非线性水平弹簧单元来模拟铅芯橡胶支座的双向非线性特性,基于大型有限元分析软件SAP2000,选取强震记录作为地震输入,考虑了曲线梁桥自身特性的影响,建立了隔震与无隔震曲线梁桥的空间有限元模型,并进行了双向地震动作用下的地震响应分析.结果表明:铅芯橡胶支座不仅可以有效地降低曲线梁桥的地震响应,还有助于减少曲率半径对曲线梁桥地震响应的影响.为曲线梁桥减隔震设计的深入和桥梁结构抗震安全性的提高提供了依据和参考.     

港珠澳大桥的非线性地震响应分析

根据隔震连续桥梁的设计特点,利用2个正交的非线性水平弹簧单元来模拟铅芯橡胶支座的双向非线性特性,基于大型有限元软件,合理选取了强震记录作为地震输入,建立了加设隔震支座的港珠澳大桥有限元模型,并进行了强地震动作用下的地震响应分析。分析结果表明:采用减隔震支座后,桥梁结构通过延长自身的自振周期避开了地震的卓越周期;同时依靠减隔震支座的滞回耗能,有效地减少了输入到桥梁结构中的地震能量,降低了桥梁结构的地震响应,使大部分构件处于弹性工作阶段,从而达到保护主体结构的目的。     

采用橡胶支座的超高层框架-核心筒结构抗震性能的研究

为研究采用橡胶支座对某超高层大厦抗震性能的影响,利用有限元软件Midas gen分别建立了3种不同方案有限元模型,对模型进行模态分析和动力时程分析计算,对比分析3种不同方案有限元模型的自振特性和水平地震作用下的位移及内力响应。分析结果表明,在底层和层间竖向构件底部加装橡胶隔震支座都具有较好的隔震效果,尤其是基础隔震体系能够较好地控制地震作用下的结构内力和增大结构的延性,从而达到隔震的效果。     

隔震设计中铅芯橡胶支座(LRB)屈服前刚度取值的研究

运用ETABS建立隔震结构的有限元模型,对铅芯隔震橡胶支座屈服前刚度不同取值的隔震结构进行了时程分析,通过对比分析,给出了隔震设计中的铅芯隔震橡胶支座屈服前刚度取值的合理建议.     

串联基础隔震结构的隔震特性

由橡胶隔震支座与摩擦滑移隔震支座串联成组合支座,再与橡胶隔震支座并联形成的串联基础隔震结构,在地震时可以取得较好的隔震效果.根据串联基础隔震结构的特点,给出了该种隔震体系的等效阻尼、等效刚度的计算公式;将串联隔震支座设定为多个屈服剪力水平,得到了较好的等效阻尼.实例计算表明,选择合适的摩擦系数和2种支座的刚度比,可以得到性能较好的隔震结构.     

隔震桥梁地震反应速度控制型实时子结构试验

研究速度控制型实时子结构拟动力试验系统,并通过试验直接考察在地震中天然橡胶支座(NR)、高阻尼隔震橡胶支座(HDR)和超高阻尼隔震橡胶支座(HDR-S)等速度相关型隔震支座对桥梁的减隔震效果.速度控制型实时子结构拟动力试验系统实现实时子结构试验的速度控制,在试验过程中充分地考虑到加载速度对拟动力试验结果的影响,高精度地模拟了隔震桥梁的地震反应.试验结果证明,对于速度相关型试验试件这种试验系统拥有足够的精度.通过对比3种不同隔震橡胶支座的试验结果,证明了超高阻尼隔震橡胶支座对隔震桥梁结构具有优良的隔震减震效果.     

强震下智能隔震支座研制及恢复力分析

为减小强地震对建筑破坏带来的损失,隔震装置就显得尤为重要,目前比较好的结构控制法之一是结构半主动控制.本文用形状记忆合金(SMA)和叠层橡胶支座以及温感控制器三者结合研制在强震下以半主动控制的方式的智能隔震支座,分析并研究了半主动控制的智能隔震支座的工作过程以及工作原理,用结构动力学分析法写出了运动方程,用MATLAB编程计算拟合实验数据.分析结果表明:叠层橡胶支座、SMA复合支座以及半主动智能隔震支座均具有较好的隔震效果;半主动智能隔震支座的隔震效果明显比叠层橡胶支座和SMA复合支座隔震效果要好,尤其是在强震下会表现的更加突出.这为结构振动控制控的隔震设计以及工程实际应用提供微薄的理论基础.     

铅芯橡胶支座在敞开式桁架组合梁桥抗震中的应用研究

以某敞开式钢管-混凝土桁架组合梁桥为研究对象,采用大型有限元分析软件MIDAS/CIVIL建立全桥结构的有限元动力分析模型,为研究铅芯橡胶支座对桁架组合梁桥抗震性能的影响,采用时程分析的方法,对不同支座条件下桁架组合梁桥的地震响应及隔震率进行计算分析,得出结论,铅芯橡胶支座可以大幅降低敞开式桁架组合梁桥的地震响应,从而改善桥梁结构的抗震性能,因此其在地震高烈度区具有较高的工程实用价值,同时也为敞开式桁架组合梁桥的减隔震设计提供了参考。     

高烈度区L型平面不规则多层框架结构隔震设计与研究

针对高烈度区L型平面不规则多层框架结构采用基础隔震技术进行了研究.采用ETABS软件对我国高烈度区L型平面不规则多层框架结构建立了精细化有限元模型,提出该结构基础隔震设计目标.对L型平面不规则多层框架结构进行了叠层橡胶支座的布置与选型.基于时程分析法,研究基础隔震效果.结果表明：L型平面不规则多层框架采用基础隔震技术能有效地降低上部结构的地震反应,大大提高结构的安全性;单向或者双向地震作用对该L型平面不规则多层框架隔震结构水平向减震系数的影响基本一致;双向地震作用与单向地震作用对比下,隔震层位移、叠层橡胶支座极大面压和极小面压均有所增加,但均满足规范要求.同时,为后续类似工程提供了依据和参考.     

土-结构动力相互作用对橡胶支座隔震结构的影响

采用子结构法,建立了频域内土-结构动力相互作用下的橡胶支座隔震结构的分析模型及相应的运动方程,通过数值仿真2个具有埋置刚性基础的剪切型基础隔震结构的地震反应,并选用多种地基土,较为系统地分析计算了不同地基土参数组合下结构的隔震效果和地震响应.结果表明,设置橡胶支座隔震层可以削弱土-结构动力相互作用对结构动力特性的影响,减小结构相对于场地运动的楼层位移和基底位移.同时,土-结构动力相互作用使橡胶支座隔震效果有所降低,且影响程度与上部结构刚度成正比,与地基土刚度成反比.     

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．     

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。     

断层地震动对隔震桥梁地震响应的影响

以一跨断层简支桥梁为工程背景,根据已有脉冲模型,生成了模拟断层效应的地面运动.在此基础上,建立了跨断层桥梁空间有限元模型,应用非一致激励的非线性时程分析方法,研究了断层断裂效应对隔震桥梁的影响.还分别针对采用铅芯橡胶支座和盆式橡胶支座两种支座系统,研究了考虑和不考虑断层跨越效应对结构的地震响应影响.研究结果表明,断层效应对结构的地震响应影响非常大,会较大地增加结构地震响应.     

基于负刚度原理的结构隔震效果分析

针对长周期结构隔震效果较差的问题,提出了在普通隔震层附加负刚度阻尼装置(NSD)的新型隔震系统,并讨论了NSD对隔震体系性能的影响.首先,通过推导和讨论NSD隔震体系的自振频率、阻尼比和动力放大系数,指出该隔震系统可以显著延长结构自振周期和增加结构阻尼比,较适合长周期结构隔震.然后,采用ANSYS有限元软件分析了铅芯橡胶支座(LRB)隔震体系、隔震橡胶支座(LNR)与NSD并联隔震体系的地震反应,结果表明后者的各种反应均比前者要小,对层间位移和柱底剪力降低更明显,并且LNR隔震层附加负刚度比不超过-0.30的NSD可以获得较好的隔震效果,更易实现长周期结构的隔震目标.     

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...     

长联多跨连续梁桥非线性地震响应分析

连续梁桥以其结构刚度大、变形小、整体性能好等优点,在我国的城市和公路桥梁中分布极为广泛.橡胶支座隔震技术作为一种成熟的结构被动控制技术,已广泛应用于连续梁桥抗震设计中.长联多跨连续梁桥由于其跨数多、单联长度长,地震响应较一般连续梁桥明显,且其所需支座数量众多,选取抗震性能好且价格适中的橡胶支座是该桥型设计的重要工作之一.以漳河特大桥第二联为工程背景,采用普通板式橡胶支座代替原设计的HDR系列高阻尼隔震橡胶支座,利用有限元软件Midas/Civil开展了桥梁非线性地震时程分析.结果表明,桥梁墩高的变化会引起全桥刚度分布不均衡,造成地震惯性力在纵桥向分配不均,桥墩越矮所受地震惯性力越大;桥梁刚度对横桥向地震惯性力的分配影响不大;采用普通板式橡胶支座的长联多跨连续梁桥抗震性能可以满足规范要求.