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.     

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。     

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．     

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．     

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。     

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...     

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。     

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。     

大尺寸隔震橡胶支座内部钢板最大应力的影响因素分析(英文)

采用有限元方法对直径为1 500 mm隔震橡胶支座内部钢板最大应力影响因素进行分析研究,提出了相应修正计算公式.影响因素包括支座内部孔洞的大小、单层内部橡胶与钢板厚度之比(tr/ts)、内部橡胶剪切模量(G)、支座第1形状系数(S1)以及支座外保护层厚度.研究对象包括建筑及桥梁用隔震橡胶支座,荷载方法采用单向竖向加载及压剪荷载.研究结果表明,支座内部孔洞大小、tr/ts、S1对内部钢板最大应力影响较大,而G值及保护层厚度对其影响很小.提出了考虑S1影响、用以计算支座内部钢板最大应力的修正理论计算公式,并与有限元计算结果进行了对比,对比结果表明,无论是S1大的建筑隔震橡胶支座还是S1小的桥梁隔震橡胶支座,两者吻合较好.     

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.     

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%。     

板式橡胶支座滑动摩擦性能试验及其力学模型

针对汶川地震中小跨度梁桥出现的板式橡胶支座滑动的典型震害,对板式支座与钢板间的滑动摩擦性能进行了试验研究,分析了竖向正压力和滑动速率对支座滑动摩擦性能的影响规律,试验结果表明,在发生明显滑动之前,支座以水平剪切变形为主,伴随少量的相对滑动,其名义剪切模量在700~1 100kPa之间;板式支座与钢板间的滑动摩擦系数与支座的竖向压应力呈负相关,与滑动速率呈正相关.最后建立了考虑板式支座与钢板间滑动摩擦性能的精细化力学模型,以考虑多种因素对支座滑动效应的影响.     

异型蝶阀的数值模拟分析与设计

采用有限元方法对异型阀板进行模拟分析与计算,讨论了它的建模方法,对其受力状况进行了简化。     

抗震耗能剪力墙非线性有限元时程分析

采用非线性有限元法分析了高层带竖缝剪力墙的抗震机理和性能。有限元模型由钢筋混凝土单元，接触面单元和橡胶单元组成，接触面单元被用来反映混凝土与橡胶接触面的摩擦耗能机理，运用计算模型对钢筋混凝土带竖缝剪力墙进行了非线性时程分析，计算了所得结果和试验相一致。     

离合器压盘温度场与应力场分析及改进研究

针对离合器接合过程中,压盘滑摩温度过高发生的烧蚀、热变形现象,利用abaqus仿真软件建立了三维有限元分析模型,结合压盘的实际工作状况采用直接耦合法进行热结构耦合仿真。得到了压盘的温度场与应力场,并研究了滑摩转速、压力和压盘厚度对压盘温度场及应力场的影响,同时针对翘曲变形,通过在滑摩面增加内锥度对压盘结构进行了优化。结果表明：高转速差会增大压盘滑摩温度与应力,压盘摩擦接触区域向内径移动,翘曲变形更加严重;压力的增大同样会增大滑摩温度与应力,但对摩擦接触的影响较小;压盘厚度增大能增加压盘的热容量,同时也会使温度与应力更加集中;增加压盘内锥度能显著改善压盘滑摩面的温度与应力分布,最高值分别下降了11.8%、5.4%,摩擦副有效接触面积增加,提高了离合器的工作性能与稳定性。     

PEC柱-钢梁摩擦耗能部分自复位组合框架抗震性能数值模拟

为更好满足建筑结构不同抗震性能化设计目标,对已有自复位连接节点弯矩-转角关系进行改进,提出摩擦型耗能部分自复位连接设计思路。利用ABAQUS软件设计了5榀卷边PEC柱-钢梁摩擦耗能型部分自复位连接组合框架模型试件,并对其在往复荷载下的抗震性能进行了数值模拟。基于模拟数据,对比分析柱顶竖向力、摩擦板长圆孔孔径、柱脚边界条件和摩擦板翼缘螺栓布置方式等设计参数对试件滞回性能、抗侧刚度退化、残余变形、耗能能力等抗震性能的影响规律。结果显示:卷边PEC柱满足自复位结构对竖向构件承载力及抗侧刚度的要求;摩擦板长圆孔孔径合理设置可控制摩擦滑移耗能和连接转化为承压型传力模式的发展进程,从而实现结构不同抗震性能化设计目标;摩擦板内外侧翼缘均布置高强对穿螺栓的实际工程做法可更好发挥部分自复位连接的自复位和耗能减震功效;柱脚边界条件对结构受力进程和刚度分配影响显著,柱底与基础梁刚性连接的试件承载力、抗侧刚度和耗能减震远高于柱底铰接试件;柱顶竖向力在大侧移情况下的二阶效应对试件承载力和自复位功效产生较小的不利作用。     

机械密封用O形橡胶密封圈微动特性

采用含高阶项的Mooney-Rivlin本构模型对机械密封用O形丁腈橡胶圈进行了轴对称有限元分析,重点考察了位移幅值、介质压力、压缩率及摩擦系数对其微动特性的影响.结果表明:随着位移幅值的增加,O形圈在微动界面上可呈现黏着、混合黏滑和完全滑移3种不同的接触状态;介质压力、压缩率及摩擦系数对O形圈的微动运行行为有重要影响;混合黏滑状态下O形圈密封界面摩擦力的显著波动会影响浮动环的浮动性;滑移状态下O形圈伴随着较高的Von Mises应力易导致其发生剪切破坏、表面磨损加剧;而在黏着状态下O形圈的综合性能最佳.因此,应避免O形圈运行于混合黏滑状态,压缩率取10%左右,并降低摩擦系数,以减缓其表面磨损和剪切破坏并满足补偿环浮动性和追随性.     

Active deformation of Chinese Mainland from GPS measurement and numerical simulation

Using discontinue deformation analysis(DDA) method we analyzed the characters of the crustal deformation of Chinese mainland in this study form the velocity field revealed by 308 GPS stations. The result shows that the current N-S compression rate and W-E extension rate of the south Tibetan plateau are 1.40 × 10-8/a and 1.81 × 10-8/a, and that of Tiansan block are 2.59× 10-8/a and 0.62× 10-8/a. The Altyn Tagh is a left-lateral strike slip fault with a current slip rate of 8-12 mm/a, and the clockwise rotating rate of Tarim and Gansun-Qinghai block are -8.7 and -8.1 nrad/a, respectively, with respect to the Eurasia plate. According to the boundary condition of Chinese mainland respect to the Eurasia obtained from the DDA model, a two-dimension discontinuous finite element method(DFEM) model was built. Using this model, we evaluated the relationships between the slipping of Altyn Tagh and the crustal deformation and dynamics of Chinese mainland, and found that the slip of Altyn Tagh has influence on compression of Tibetan plateau, rotating of Tarim basin and Gansun-Qinghai block, the region absorbing the energy generated by the collision of Indio Plate and Eurasia plate, the ability and method of energy transferring toward east and the deformation of both Ordos block and North-China block. Further more, the slip of Altyn-Qiliansan Tagh strongly effects the stress field in most part of north-south seismic belt. The crustal deformation and tectonic activities of Chinese mainland west is mainly caused by the block boundary stress generated by the movement of India Plate, and it also influences some area of the east mainland through slipping along Altyn-Qiliansan Tagh. In some Part of east China and south east of China, the small-scale mantle convection and the effect of denudating can not be ignored.     

L形钢管混凝土组合柱抗震性能分析及水平承载力设计方法

为研究不同构造参数对L形双板连接钢管混凝土组合柱(LCFST-D柱)抗震性能的影响规律,通过建立有限元模型并与已有试验结果进行对比,在验证模型合理准确的基础上,对轴压比、钢管截面尺寸、宽厚比、连接板厚度、长细比、混凝土及钢材强度进行参数化分析。结果表明:轴压比小于0.6时,提高轴压比可以适当提高峰值荷载;随着轴压比的继续增大,峰值荷载都降低;单肢截面尺寸的增加,可以明显提高承载力、延性、耗能能力和极限变形能力;随着长细比的增加,承载力急剧降低,但耗能能力提高;连接板厚度的减小可以提高耗能能力。水平承载力设计公式预测值与试验值吻合良好,平均误差小于6%。