橡胶隔振支座竖向刚度理论与试验研究

与普通橡胶隔震支座不同,橡胶隔振支座单层橡胶较厚,竖向刚度随竖向面压增加而增大.橡胶隔振支座侧向变形采用矩形模拟,推导了侧向变形计算公式,并与试验作了对比,与试验结果接近.采用经典弹性力学理论,推导了1竖向刚度计算公式,得出了竖向刚度与竖向变形关系,并对橡胶隔振进行了竖向刚度试验验证.最后对橡胶隔振支座的疲劳性能进行了试验研究,结果表明,橡胶隔振支座具有良好的疲劳性能.

弹簧隔振支座水平反复荷载与水平位移关系的拟静力试验

为确定大型设施竖向隔振对弹簧支座抗震性能的要求,以盖板水平位移是否受限为基本条件,对10个弹簧隔振支座试件进行拟静力试验,基于试验结果探讨水平反复荷载与水平位移的关系,并提出有利于弹簧隔振支座有效使用的具体策略,以提升弹簧隔振支座的抗振性能,保证此类支座的稳定性。

地下高铁致结构振动全过程分析及隔振支座减隔振性能研究

地下高铁运行引起的振动通过周围地层传播会导致附近地下结构以及地上邻近建筑的二次振动,从而影响周边环境及建筑物的使用性能。以某商业综合建筑为背景,结合相关参数及现场实测数据建立“隧道—土体—建筑底板—上部结构”全过程三维有限元分析模型,计算地下高铁运行时结构振动响应。结合振动控制标准进行评估,并针对竖向隔振支座的减隔振效果进行研究。结果表明:在未采取减隔振措施的情况下临近地下高铁线路的综合商业建筑振动超限。设置竖向隔振支座能够有效抑制建筑结构的振动响应,不同参数的竖向隔振支座能够使建筑物楼板处的平均振级降低约4.2~7.6 dB。综合考虑减隔振效果及支座竖向变形,建议隔振支座阻尼比取值为0.01,竖向刚度取值为130 kN/mm。最后,得出竖向隔振支座参数取值设计方法,该设计方法可为后续工程应用提供必要的指导依据。

新型三维多功能隔振支座设计及其隔振分析

为了减小地铁运行引起的建筑振动、避免地震对结构的破坏作用，开发了一种新型三维多功能隔振支座（3D-MIB）．首先，介绍了3D-MIB的结构构造与工作机理，提出其设计方法；其次，利用SAP2000软件建立了非隔振结构及设置有3D-MIB隔振结构的有限元模型；然后，对模型进行模态分析以及地铁和地震振动作用下的非线性动力时程分析，并采用加速度隔振率对3D-MIB的隔振效果进行评价．研究结果表明，3 D-MIB延长了结构水平和竖直方向的自振周期，对结构的振型影响较大．与非隔振结构相比，3D-MIB降低了地铁振动下隔振结构各层的水平和竖向加速度峰值，水平和竖向加速度隔震率为50％～70％；3D-MIB降低了罕遇地震作用下隔振结构的水平地震作用，除第1层和第2层外，其他各层的水平加速度隔震率均超过30％；3D-MIB放大了罕遇地震作用下隔振结构各层的竖向加速度响应，结构各层竖向加速度峰值的放大系数为2～5．

地铁车辆段新型隔振支座的减振效果研究

针对地铁车辆段上盖物业存在的振动舒适度问题以及缺乏相应有效减振措施的现状,开发了一种新型隔振支座来减小竖向列车振动。介绍了支座的结构构造及特点,在理论上提出设计方法;以某地铁车辆段工程为背景,通过数值模拟,对比分析了上部结构在隔振前后的动力响应,并对支座的减振效果进行评价。结果表明:隔振后,上部结构除在竖向一阶自振频率5.44 Hz和楼板局部模态频率16 Hz附近出现振动放大现象外,在其他频段的振动均得到明显降低,且隔振结构的各层Z振级均小于原结构,最大差值达12.1 dB;隔振支座对10 Hz以上频段的减振效果显著,其1/3倍频程振级的插入损失达20 dB,Z振级的减小量可达10 dB。

三维隔震(振)支座的工程应用与现场测试

首先介绍了一种新型三维隔震(振)支座,该支座由联接件、竖向隔振支座和水平隔震支座组成。竖向隔振支座和水平隔震支座具有较小刚度,采用该类型支座的隔震结构,其竖向基频和水平基频可远离地铁、铁路振动和地震的主频,从而实现竖向隔振和水平隔震作用。其次介绍了该三维隔震(振)支座在某一地铁平台上部结构中的应用情况,对该类型支座进行了竖向性能和水平性能试验。最后对三维隔震(振)结构与传统结构进行了地铁运行时结构振动的对比测试。测试结果表明:三维隔震(振)系统对振动的高频信号具有显著衰减效果。

三维多功能隔振支座设计及其在地铁建筑减振中的应用

为了减小地铁运行引起的建筑振动,采用三维多功能隔振支座提高地铁沿线建筑物的舒适度。所用三维多功能隔振支座为铅芯橡胶支座和碟形弹簧组合而成,设置位置为建筑物底部。采用时程分析法研究结构在地铁振动荷载作用下的响应,对三维多功能隔振支座的隔振效果进行对比分析。研究表明,设置有三维多功能隔振支座的结构在地铁振动荷载作用下,楼板的竖向振动加速度明显减小,短跨及长跨方向的水平振动均有较好的隔振效果。三维多功能隔振支座能有效提高地铁沿线建筑物的舒适度。

地铁车辆段新型隔振支座的设计及工程应用

为了验证地铁车辆段新型隔振支座的设计方法及性能,基于已研发的新型隔振支座开展了试验和数值模拟方面的研究工作。首先推导了该新型隔振支座的刚度计算公式并使用试验和数值模拟结果验证了该公式的正确性,同时提出了考虑抗震安全性的结构隔振设计方法;然后以某地铁车辆段实际工程为背景,对该新型隔振支座的隔震性能进行了评价。结果表明:与非隔振结构相比,隔振结构各楼层的层间剪力、加速度峰值和层间位移角均有明显降低,在多遇和罕遇地震作用下的层间位移角均小于规范限值,具有较大的安全储备;在罕遇地震作用下,隔振支座自身不会发生破坏。

轨交沿线建筑三维隔震/振支座力学性能试验研究及应用分析

针对位于高烈度地震区域的轨道交通沿线建筑物的地铁振动舒适性及抗震安全性问题,提出了一种振动与地震双控的三维隔震/振支座,在水平向隔地震竖向隔振动。建立了建筑三维隔震/振支座考虑压应力影响的竖向刚度计算理论,并对3D-800、3D-900两种型号的原型支座进行力学性能静力试验。结果表明建筑三维隔震/振支座在不同压应力和剪应变下水平及竖向力学性能稳定,滞回曲线饱满,提出的竖向刚度计算理论与试验结果吻合。进一步对采用建筑三维隔震/振支座的某地铁上盖建筑结构进行列车振动和地震荷载作用下的动力响应分析,发现地铁振动作用下减振结构各楼层竖向振级相比原结构减少了10.6-28.4dB,设防和罕遇地震作用下,上部结构加速度响应降至非隔震/振结构的1/3-1/2,具有良好地震和地铁振动减震/振效果。

隔振支座对大跨度网壳的振动控制分析

本文通过建立了橡胶隔振支座与设置隔振支座的网壳结构的力学模型,研究了隔震支座控制下,大跨度空间单层柱面网壳结构在地震作用下振动响应,结果表明:隔震支座对结构的振动可以起到良好的控制作用,但地震强度对隔震支座耗能能力影响较大,在最大水平行程内,地震强度越大,耗能能力越强;在不同地震波作用下,隔振网壳结构体系的振动控制效果有所不同,其中:EL Centro波作用的结构被动控制效果最佳。

一种新型的MR隔震减振支座及其剪切性能试验研究

基于磁流变(MR)智能材料的减振器技术的研究可以为实现工程结构隔震减振自适应控制开辟一条新的途径。设计加工了一种新型的分体式MR隔震减振支座,并对该隔震减振支座的剪切性能进行了试验研究。新型MR隔震减振支座包含MR塑性体工作单元和MR弹性体工作单元,其中MR塑性体提供小位移工况时的刚度和阻尼,MR弹性体提供大位移工况时的刚度和阻尼。结果表明:新型MR隔震减振支座的剪切刚度随着工作电流强度的增大而增大,相较无电流工况,电流强度为2A时等效剪切刚度相对变化率可达到50%以上;无电流输入时支座中基体及普通填充橡胶仍可提供一定阻尼力,能够有效吸收振动能量,达到中高阻尼橡胶支座的性能;竖向压应力提高了新型MR隔震减振支座的剪切刚度;小位移时加载频率的降低对新型MR隔震减振支座的剪切刚度有增益效果。该新型MR隔震减振支座可以适用于震动荷载工况复杂多变,需要严格控制大位移变形的隔震结构物。

形状记忆合金-摩擦隔振支座滞回性能数值研究

为了对形状记忆合金-摩擦隔振支座进行优化设计,用参数化有限元法研究了形状记忆合金-摩擦隔振支座的阻尼性能和自回复性能。采用分段线性本构关系描述形状记忆合金的超弹性,通过UMAT接口将该本构关系嵌入ABAQUS软件用户材料库,并建立形状记忆合金-摩擦隔振支座的有限元数值模型,进而考察形状记忆合金-摩擦隔振支座结构参数对其滞回阻尼能力和自回复能力的影响。结果表明:支座阻尼性能随摩擦系数增加而增强,随SMA刚度增加而降低,而支座的自回复能力与摩擦系数、刚度的关系与此相反;形状记忆合金屈服位移增加时,自回复能力降低,而其阻尼性能无显著变化。

基于折纸元素的改进型橡胶隔振支座研究

为解决因橡胶自身刚度较大,导致橡胶隔振支座作为被动隔振器在低频隔振上效果较差的问题,提出了一种基于折纸构型中Kresling双稳态子构型的橡胶隔振支座的附加装置。有限元仿真分析表明,基于折纸元素的改进型橡胶隔振支座有效降低了低频刚度,相比普通支座具有更优的低频隔振性能,有效拓宽了橡胶隔振支座的适用范围。

建筑结构隔震技术研究进展

建筑结构隔震技术通过在建筑结构底部或中间楼层设置隔震装置,延长结构的自振周期,并提供适当的阻尼使得结构的响应大幅度减小,能够更有效地保护房屋结构以及室内设备的安全,可显著提升建筑震后功能可恢复能力。目前建筑结构隔震技术已经有较为成熟的技术产品和工程应用,已广泛应用于住宅、医院、学校、博物馆和图书馆等建筑中。随着《建设工程抗震管理条例》的颁布,预期隔震技术将有更广阔的应用场景。隔震建筑也将逐步从低层、简单建筑结构向高层、复杂建筑结构的方向发展。目前常用的隔震装置存在着抗拉能力不足、对竖向地震或竖向环境振动减振效果不足、控制频宽窄、适应性不足以及使用状态及损伤状态难以监测等问题。为此,众多学者针对以上问题进行了深入研究,开发了抗拉隔震支座、三维隔震(振)支座、半主动隔震支座和隔震支座的健康监测系统,为扩展隔震技术的应用范围提供了解决方法。目前,相关研究偏重于新型隔震装置的性能研究,未来应全面考虑新型隔震装置对于建筑的影响,提出配套的设计方法,并进行示范性工程应用,加快隔震技术的推广。

我国三维隔振支座技术分支及专利分布分析

三维隔振支座实质上是基于传统水平隔振原理的基础上将竖向隔振机制有效的结合所形成的一种隔振结构,文章以三维隔振原理入手,通过分析三维隔振支座设计形式、隔振机制、技术发展,从专利角度对三维隔振支座的技术分支及其在我国专利申请中的分布进行了分析,并对三维隔振支座发展趋势进行了预测。

弹簧隔振支座水平滞回性能试验与分析

为获得大型设施竖向隔振所需的弹簧支座的抗振性能与抗振设计方法,以盖板水平位移是否被限制以及竖向力的大小为基本参数,完成了100 k N和300 k N两类共计10个试件的弹簧隔振支座水平反复荷载与水平位移关系的拟静力试验,获得了考虑竖向荷载影响的滞回关系曲线.试验发现:滞回关系均呈现为初期小位移下为线弹性关系,竖向压缩对单圈极限侧移影响可忽略;较大位移后由于盖板的限制作用使滞回曲线表现为一定耗能;盖板无位移限制时,竖向压缩与水平变形的累积效应可导致局部弹簧发生不可逆塑性变形,其耗能能力和极限侧移能力较大.基于试验结果,提出了两类弹簧隔振支座弹性刚度、弹性变形限值取值方法,建议了罕遇地震影响下弹簧隔振支座位移弹性变形应组合竖向变形.事实证明,在大型设备以及建筑物中预设弹簧隔振支座可以在地震发生时有效提高设备以及建筑物的抗振性能,该研究结果可为大型消声室或半消声室等布置竖向弹簧隔振支座的大型设施震性能评价与抗震设计提供参考.

新型抗拔隔振装置安装技术研究

建筑抗震结构包括传统刚性结构、延性结构及减隔振结构。传统刚性结构需耗费大量建筑材料,延性结构虽然能够实现大震下结构安全的设防目标,但依然存在震后损伤严重、难以修复的问题。目前已有的抗倾覆隔振支座抗拉性能、经济性和适用性均较差,本项目将普通隔振支座与半主动阻尼器组件结合,可进一步提高建筑结构的抗震性能。

一种合金减振与隔振支座减振特性研究

在桥梁领域中,减振隔振问题较为关键。针对这种重要的力学元素,文章研究了一种锌铝合金材料减振与隔振支座,并分析了其在低频段的正弦载荷激振作用下的减振率及振级落差。为了使分析更加可靠,引入了普通钢支座进行对比实验,并分析了影响锌铝合金支座减振能力的因素。实验表明,在激振频率为1~25 Hz的激振力作用下,锌铝合金支座的减振能力远优于普通钢支座,同时,支座的减振层厚度对系统的减振能力也有很大的影响。这对桥梁支座的减振分析及合理的结构设计具有重要的意义。

摩擦摆隔震地铁车站结构地震响应规律研究

基于ABAQUS软件建立土-隔震地铁车站结构静-动力耦合三维数值仿真模型,以典型两层两跨箱型结构为研究对象,将摩擦摆隔震支座应用于地铁车站结构,通过在中柱不同位置布置隔震支座,研究隔震地铁车站的地震响应规律和减隔震效果。结果表明:(1)摩擦摆隔震支座能够增大车站侧墙和板的相对水平位移以及中柱的绝对水平位移且能够有效减小中柱的相对水平位移;从控制结构中柱相对水平位移方面考虑,单支座隔震地铁车站结构应将隔震支座布置于车站底层中柱底部位置,而双支座隔震地铁车站结构应布置于车站顶层和底层中柱柱底位置;(2)摩擦摆隔震支座能够降低隔震层中柱的应力,隔震支座布置于顶层时,其对底层各构件的应力影响较小;隔震支座布置于底层时,最大应力出现在侧墙底部位置且能够有效减小隔震层中柱应力集中的现象;(3)摩擦摆隔震支座能够有效降低隔震层中柱的剪力和弯矩,而对于非隔震层中柱内力的降低则效果不佳;从控制结构中柱内力方面考虑,双隔震支座结构优于单隔震支座结构。