基于频率的叠层橡胶隔震支座损伤识别研究

提出一种基于自振频率的叠层橡胶隔震支座的损伤识别方法。通过叠层橡胶隔震支座的周期结构特性,利用周期结构特征波导纳法,推导自振频率与基本周期单元整体剪切模量变化之间的关系,建立自振频率变化率对单元损伤的敏感性识别方程组,并采用约束优化方法求解该识别方程组,实现基于自振频率变化的叠层橡胶隔震支座的损伤识别。算例模型考虑了上部结构对底层橡胶支座的影响,使计算模型更加符合工程实际。通过三维有限元数值仿真分析验证了本文所提损伤识别方法的有效性和精确性。

叠层橡胶隔震支座的低温往复试验及等效阻尼比推算

介绍了对-20、-35、-50℃低温环境中叠层橡胶隔震支座进行往复水平推剪试验的思路和主要结果,论述了采用Matlab/Simulink工具箱建立的用Bouc-Wen模型模拟橡胶隔震器滞变回复力的多目标优化拟合数学模型和求解方法.对-50℃的温度条件下与室温下阻尼值的相对变化关系进行了对比,指出在低温环境下叠层橡胶隔震支座的阻尼比略有降低.

1200型大直径建筑叠层铅芯橡胶隔震支座性能研究

对隔震建筑采用1200型大直径叠层铅芯橡胶隔震支座进行了力学性能研究,并对其实施了系统性能试验.研究其竖向压缩性能、水平剪切性能、阻尼比和水平极限变形性能,指出竖向压力及水平剪切变形对大直径1200型隔震支座的性能影响.同时使其与Φ1100mm、Φ1000mm及Φ600mm型叠层铅芯橡胶隔震支座进行了对比分析.研究结果表明,中国生产的大直径1 200 mm型叠层铅芯橡胶隔震支座力学性能稳定可靠,可在实际工程中推广应用,并为高层建筑结构的隔震减震控制提供设计依据.

天然橡胶隔震支座温度相关性能试验研究

详细研究了建筑隔震结构中天然橡胶隔震支座的温度特性 .研究内容分 4个方面 :①恒定温度条件下的温度相关性试验 ,温度范围由 - 2 0℃至 40℃ ;②恒温 10 0℃状态下老化 185h和 2 40h的长期性能试验 ,确定支座使用 6 0年后的力学性能 ;③与老化条件相同 ,但同时施加恒定压力 ,测定支座使用 6 0年后竖向压缩变形量的徐变特性试验 ;④进行了高温燃烧并经冷却后的基本性能及界限性能试验 .根据试验结果 ,提出了支座水平刚度的温度修正方程和设计人员结构反应分析中刚度的取值范围 .

铅芯叠层橡胶支座基础隔震结构双向地震反应分析

本文对铅芯叠层橡胶支座双向耦合恢复力模型进行了改进,采用基础隔震结构动力分析程序DABIS对铅芯叠层橡胶支座基础隔震结构进行了单向及双向地震反应对比分析。结果表明,在单向和双向地震作用下,基础隔震结构的加速度反应和位移反应较为接近,但在双向地震作用下,支座的最大位移明显大于单向地震作用时的支座最大位移,因而在确定支座最大位移时应考虑双向地震作用的影响。

天然橡胶隔震支座的内部老化特性及预测方法

各种环境因素会使橡胶材料老化,使其更硬更脆,导致橡胶隔震支座无法有效发挥其变形吸能的功能,最终影响隔震结构的安全.由于已经老化的橡胶会阻止氧化进一步向内部深入,因此橡胶隔震支座内部的老化并不均一.本文对常用的天然橡胶(nature rubber,NR)块体进行一系列不同温度下的加速环境老化试验,并对老化后的NR块体进行切片,定量分析了橡胶支座内部不同位置处NR老化的发展情况.结果表明,在支座表面老化最快,而一定深度以内则不会发生老化,在此基础上总结出天然橡胶块体内部的老化规律,建立了老化模型以预测天然橡胶隔震支座的内部老化特性.

隔震建筑用叠层橡胶支座大变形模型及竖向压应力取值

提出了一种隔震建筑用叠层橡胶支座的大变形模型。该模型同时考虑了叠层橡胶支座的大变形特性、变形过程中的Ｐ－βδ效应和支座端面转动约束对变形的影响，具有较好的计算精度和效率。还进一步探讨了叠层橡胶支座的合理竖向压应力取值问题。结果表明，在现有基础上适当提高取值是完全可行的。

老化后天然橡胶隔震支座的性能预测

通过对老化后的天然橡胶(natural rubber,NR)块体进行切片试验,分析了NR隔震支座的内部老化规律,在此基础上建立了隔震支座的有限元模型,确定了合理的橡胶本构关系,进而通过有限元分析预测了老化后橡胶隔震支座的性能变化,确立了采用有限元方法预测老化后NR隔震支座性能的方法,并通过一个使用了38 a的NR隔震支座的实测结果对其进行了验证。

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性的经验公式.研究表明:天然胶叠层橡胶隔震支座的竖向刚度与面压相关,面压增大时,支座的竖向刚度增大;面压不变时,竖向刚度随第2形状系数的增大而增大;第2形状系数较大时,竖向刚度对面压的变化更为敏感.

自阻尼叠层橡胶支座基础隔震结构的计算模型及振动特性分析

介绍了基础隔震结构一般采用的几种分析模型 ,提出了多自由度剪切型隔震体系的简化运动方程 .以固定在线性隔震系统上的均匀连续性垂直剪切梁结构为例 。

村镇砌体结构叠层橡胶支座隔震试验研究

针对历次地震造成我国村镇房屋大量倒塌的震害特点,研究一种用于村镇低矮砌体结构房屋的橡胶垫隔震技术,为验证本文设计的橡胶隔震支座对低矮砌体结构房屋的隔震效果,获得相应的技术指标和参数,完成了1片未设置隔震支座的砌体墙对比试件和3片设置不同规格隔震支座砌体墙的拟动力试验。研究设置不同参数的隔震支座在模型结构中、经历不同强度地震波激励时的抗震性能和受力破坏过程,验证隔震措施及隔震构造的有效性,为进一步的研究和应用提供试验依据。研究表明,GT-3和GT-4墙体试件分别在相当于9度和10度中震强度的模拟地震波下未发生破坏,所设置的隔震支座达到了预期目标,GT-2试件所设置的隔震支座未能达到预期目标,还应做进一步调整。

碟簧-叠层橡胶三维复合隔震支座力学性能试验研究

对适用于大跨空间结构的碟簧-叠层橡胶三维复合隔震支座进行隔震性能试验研究,该支座由叠层橡胶与下部碟簧装置串联组成。水平方向,试验测试了简谐波激励下支座的滞回性能,考察了剪应变、竖向压力及加载频率对其水平力学性能的影响;竖直方向,对支座的等效刚度及等效阻尼比进行试验研究,考察了加载幅值、预压力及加载频率对其竖向滞回性能的影响,同时考察竖向刚度的变化对叠层橡胶支座水平力学性能的影响。结果表明,三维复合隔震支座在水平及竖向均有较好的滞回性能,水平方向等效阻尼比在0.07~0.11之间,其值随着竖向压力的增加而增大;竖向等效阻尼比在0.1~0.2之间,竖向加载频率对其影响不大;竖向刚度的降低使支座的水平等效刚度、等效阻尼比增加。

叠层厚橡胶支座力学性能及其震振双控性能分析

为实现地铁上盖建筑的震振双控效果,可将叠层厚橡胶支座用于该类结构体系转换层。与普通橡胶支座相比,叠层厚橡胶支座的单层橡胶厚度较大,既可用于水平隔震,又可减小上部结构的竖向振动。为准确评估其在地铁上盖建筑中的效果,设计了第一形状系数为6.82的叠层厚橡胶支座,并对足尺支座开展竖向压缩、水平剪切、竖向拉伸和高面压稳定性能试验。探究了竖向压应力、剪应变和加载频率等对支座力学性能的影响规律,得到了设计阶段叠层厚橡胶支座竖向压缩刚度、水平等效刚度、等效阻尼比和拉应力值等性能指标。基于试验力学性能指标,建立了固接模型、普通橡胶支座和叠层厚橡胶支座的地铁上盖结构模型,分别以选取的地震波和实测三向地铁振动为激励,通过时程响应分析,验证了叠层厚橡胶支座的震振双控效果,为地铁上盖建筑的震振双控提供技术方案。

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．

叠层橡胶隔震支座理论与试验分析

对目前工程隔震中应用较多的低硬度叠层橡胶隔震支座LNR600进行了力学性能试验,并用有限元程序ANSYS建立了其有限元分析模型,分析了在竖向荷载和水平荷载作用下LNR600内部钢板各种应力分布,其结果与试验曲线基本吻合。结果表明,支座在竖向荷载作用下,最大的SX、SY、SZ、Mises应力均出现在支座内部钢板上,各最大值发生位置约在距离孔侧1/3半径处。各最大值相对竖向均布压力值分别为4.5倍,2.858倍,1.9倍,2.5倍。支座在压剪荷载作用下,内部钢板的应力分布由下而上均呈现出由支座有效承压区域的边缘处向支座边缘处递减,并且在支座孔边缘处形成较为明显的应力集中。

寒区叠层橡胶隔震支座拟静力试验研究

对 - 5 0℃低温环境中叠层橡胶隔震支座的力学性能进行了试验研究 ,得出了几点规律性认识 ,为在冬季气候比较寒冷的中国北方地区推广应用叠层橡胶垫隔震技术 ,作了一点有益的探索。分析了环境温度变化对隔震结构动力响应的影响 ,可以看出 ,环境温度降低使隔震层的水平位移有所减少 。

基于SMA绞线-叠层橡胶复合支座的结构隔震

研究了基于SMA绞线-叠层橡胶复合支座的框架结构隔震理论和方法,建立了3种不同支承条件下单自由度隔震体系的运动方程,并对一个典型的4层框架结构,分析了它在地震作用下的时程反应。结果表明,SMA绞线-叠层橡胶复合支座是一种有效的隔震装置,它用于框架结构中,能有效地减小结构的位移、速度和加速度反应。

考虑尺寸效应的近海桥梁天然橡胶隔震支座力学性能老化时变规律研究

目前天然橡胶支座(NRB)的性能研究大多未考虑尺寸效应,在前期开展的近海桥梁隔震支座和材料老化时变规律研究的基础上,同时考虑支座直径尺寸变化和老化作用时间的影响对NRB的性能进行研究。首先采用ABAQUS有限元软件对不同直径尺寸NRB的性能进行分析,得到了NRB性能随直径尺寸的变化规律;然后结合前期老化作用对NRB及其橡胶材料性能时变规律的影响研究成果,分析了直径尺寸及老化作用时间共同作用下,NRB性能的变化规律,并通过ABAQUS有限元分析,验证了该变化规律的准确性。结果表明:NRB的水平刚度和竖向刚度均随其直径尺寸的增大呈正比例增大趋势;NRB水平刚度比和竖向刚度比均随老化作用时间的增长呈线性增大趋势;且直径为150mm的NRB在实际环境老化60a后,其水平刚度和竖向刚度的增长幅度分别为:30.8%和16.41%,由此可见老化作用时间对NRB水平刚度的影响较显著,对其竖向刚度的影响较小。研究内容可为隔震桥梁结构中支座缩尺模型试验的相关设计提供参考,并为将实验室缩尺橡胶隔震支座的相关成果较好地应用于实际工程计算及设计中提供依据。

多点地震输入桥梁结构设置叠层橡胶隔震支座效果研究

根据拉格朗日方程推求了多点地震动输入时多跨简支梁桥采用叠层橡胶隔震支座后的地震动力反应计算公式,并编制了数值求解软件。分析与计算结果表明,设置橡胶隔震支座以后,桥墩的剪力大幅减少。在多点输入的条件下,隔震支座的作用更为重要,0时差时隔震效率达48.9%,当时差为0.1s时隔震效率达55.9%。当降低橡胶支座的等效刚度及等效阻尼系数时,隔震效率提高,但这时墩-梁之间的相对位移值增加。

叠层橡胶支座隔震结构设计的若干问题

论述了叠层橡胶支座隔震结构设计中碰到的几个问题,包括隔震结构的设防目标提法不足之处、隔震房屋抗震等级的确定办法、水平向减震系数的取值规定、最大层间剪力比的计算方法、加速度时程波的选取原则等,指出设计现状存在的不足,给出相应的建议,可供设计和研究人员参考。