对基于硫化工艺钢板-橡胶摩擦耗能器几个基本问题的分析

设计、制作了螺栓预紧力与扭矩、轴向应变对应关系标定测试装置,并对钢板-橡胶叠层摩擦耗能器预紧螺栓进行各变量关系的标定。依据所得出的关系式对耗能器组装过程中螺栓预紧力进行监测,并对不同预紧方法进行了对比研究。然后,对钢板摩擦接触面处理工艺对耗能器性能的影响进行了对比试验分析。研究结果表明,不同预紧方法对板间法向预紧压力均匀性、耗能器工作性能的影响较大;板间法向压力非均匀系数过大会导致耗能器性能不稳定,滞回耗能、弹性刚度退化显著,建议实际应用中该系数不超过1.05。对钢板摩擦面进行喷砂较喷富锌漆的做法可获得更大的摩擦系数和起滑力。

钢屈服-摩擦复合耗能器的性能研究

本文提出了“综合利用不同耗能原理和机制来设计新型耗能器”的思想，研究开发了钢屈服－摩擦复合耗能器，并对其进行了性能试验和对比试验，考察了耗能器的工作性能和耗能性能，给出了耗能器的恢复力模型。研究结果表明，钢屈服－摩擦复合耗能器利用钢屈服滞回和摩擦两种机制耗能，具有稳定的工作性能，耗能能力强且可调节，构造简单、形状紧凑、体积小、造价低、制作与安装方便，是一种有广阔应用前景的新型耗能减震装置。

一种由钢板橡胶-软钢-铅组成的三阶段耗能隔震支座

由中南大学和高速铁路建造技术国家工程实验室申请的专利（公开号CN103276829A，公开日期2013-09-04）“一种由钢板橡胶一软钢一铅组成的三阶段耗能隔震支座”，涉及一种新型隔震装置，即由叠层钢板橡胶主体、软钢支撑、铅耗能器组成的可实现三阶段耗能的隔震支座。其中，第1阶段实现普通隔震功能，减轻中小地震下结构响应；第2阶段软钢支撑参与耗能，提升隔震支座二次刚度，组合耗能能力强，减轻大震响应；第3阶段铅耗能器参与工作，应对不可预知的超预期地震危险，对隔震支座起到保护作用，避免失稳破坏。该隔震支座构造简洁，制作方便，性能良好，可以有效提升隔震支座在不可预知地震下的耗能能力和可靠性。

弹簧-坡面变摩擦阻尼器参数研究

本文是针对变摩擦阻尼器无系统研究方法及具体规范的支撑。通过理论推导得出单自由度体系在谐振激励下结构位移、耗能比计算公式并确定摩擦系数、坡面长度、坡度和碟簧刚度等为影响弹簧-坡面变摩擦阻尼器力学性能的重要参数,采用自编程序对弹簧-坡面变摩擦阻尼器进行参数分析,研究结果发现:(1)弹簧-坡面变摩擦阻尼器摩擦系数宜取0.5以上;(2)宜适当增加坡面长度且平面段长度宜小于结构屈服位移;(3)当弹簧-坡面变摩擦阻尼器耗能不足时,宜优先考虑增大坡度;(4)当增大坡度仍无法满足弹簧-坡面变摩擦阻尼器耗能需求时,可考虑增大碟簧刚度。研究结果为实际工程应用中弹簧-坡面变摩擦阻尼器参数确定提供参考。

摩擦-防屈曲钢板墙复合减震构件简化计算模型及应用

为解决防屈曲钢板墙屈服位移大,在小变形阶段仅提供刚度和承载力而无法消能的缺点,将墙式摩擦阻尼器与防屈曲钢板墙在厚度方向进行并联布置,构成新型摩擦-防屈曲钢板墙复合减震构件。小变形阶段,复合构件中的摩擦阻尼器滑动消能,随着变形增大,防屈曲钢板墙进入屈服状态,摩擦阻尼器和防屈曲钢板墙共同消能。基于防屈曲钢板墙、摩擦阻尼器以及摩擦-防屈曲钢板墙复合构件的试验结果以及复合构件构造特点,建立了弹簧束简化计算模型,用于模拟摩擦-防屈曲钢板墙复合减震构件的力学性能。简化模型的计算结果与试验结果基本吻合,可替代实体有限元分析,且可在结构整体分析中直接应用。基于简化模型,通过参数分析的方法,以最优附加阻尼比为控制指标,探讨了复合构件中摩擦阻尼器滑动摩擦力与防屈曲钢板墙屈服承载力的合理比值(滑屈比)、构件高宽比建议值。参数分析结果表明,高宽比建议小于1.5,而滑屈比合理比值范围为0.07~0.10。

某框架-核心筒结构摩擦耗能的减震研究

对某框架-核心筒结构进行耗能减震设计,通过ETABS软件的计算结果,分析对比了没有加设摩擦耗能支撑的普通结构和两种加设耗能支撑的减震结构在地震作用下的层间位移角及结构对地震能量的耗散能力。结果表明,布置了摩擦耗能支撑的框架-核心筒结构,能更有效地控制地震作用对结构的影响,且耗能支撑布置在框架-核心筒间比加在外框架间对增加结构的刚度和耗散地震能量更有效。

粘弹性-摩擦阻尼器在底部框架砌体结构抗震加固中的控制应用

本文根据新型粘弹性 摩擦阻尼器的耗能特点和底部框架砌体结构动力特性 ,提出通过对底部框架砌体结构设置粘弹性 摩擦阻尼器 ,达到对底部框架砌体结构抗震加固的目的。文中推导了粘弹性 摩擦阻尼器和人字型支撑的组合层间单元刚度矩阵和控制力向量 ,建立了设置粘弹性 摩擦阻尼器框架结构地震反应时程分析的控制方法。

L型钢板-橡胶加固铁路重力式桥墩的抗震性能研究

为探究L型钢板-橡胶加固铁路重力式桥墩的抗震性能,对1个未加固桥墩模型和1个采用L型钢板-橡胶加固的桥墩模型开展拟静力试验,分别分析其在循环往复荷载作用下承载力、滞回性能、刚度退化以及耗能的变化规律,通过对比抗震加固前后桥墩破坏形态及抗震性能的差异,评价新型耗能装置的加固效果。研究结果表明:采用L型钢板-橡胶加固能抑制墩底区域裂缝的发展,实现破坏面不发生转移。桥墩经加固后,水平承载力提高了12.6%,初始刚度提升了11.1%,累积耗能提升了48.3%,表现出良好的抗震性能。

装配式耗能减震节点连接中削弱型约束钢板阻尼器滞回性能试验

为解决装配式框架节点与连接的抗震能力不足、震损后难修复等问题,提出一种新型装配式耗能减震节点连接,对其关键耗能减震部件-可更换削弱型约束钢板阻尼器进行低周往复加载试验,考察其承载能力、耗能能力、刚度退化与延性等滞回性能,揭示阻尼器的失效破坏机制,分析开孔削弱形式、削弱长度、钢板厚度以及约束套筒与削弱钢板的间隙等对阻尼器力学性能的影响。结果表明:可更换削弱型约束钢板阻尼器在削弱截面部位开裂或断裂,实现了阻尼器的塑性耗能与失效模式可控,具备良好的承载-耗能双重功能。在相同参数条件下狗骨削弱型约束钢板阻尼器的承载能力、耗能能力与延性性能优于竖缝开孔削弱型约束钢板阻尼器。削弱长度对延性与钢板侧向屈曲性能影响较大,钢板厚度对承载能力与刚度退化性能影响较大,而约束套筒与钢板间隙较大时,约束套筒不能有效发挥作用,易导致削弱钢板发生受压屈曲。

橡胶型摩擦阻尼器的性能研究

研究橡胶层厚度、螺栓转矩对橡胶型摩擦阻尼器力学性能和耐疲劳性能的影响。结果表明:随着橡胶层厚度的减小,橡胶型摩擦阻尼器的起滑位移、起滑阻尼力和摩擦负荷减小;随着螺栓转矩的增大,橡胶型摩擦阻尼器的起滑位移变化不大,起滑阻尼力和摩擦负荷先增大后减小,当螺栓转矩为400 N·m时,起滑阻尼力和摩擦负荷最大;橡胶型摩擦阻尼器的疲劳试验前后摩擦负荷-滑动位移滞回曲线饱满,耐疲劳性能优异,具有良好的耗能能力。

摩擦耗能支撑在抗震加固中的应用

介绍了两类结构加固方法 :直接法和间接方法 ,建议采用摩擦耗能支撑对结构进行间接加固 .以钢筋砼支撑钢板 -橡胶摩擦耗能装置为例 ,探讨了其加固设计方法 ;

装配式零初始索力摩擦耗能复位支撑抗震性能理论分析

提出了一种具有简单构造形式、既能在震后为结构提供回复力,又能避免索体预应力损失的装配式零初始索力摩擦耗能复位支撑,并对该支撑的抗震性能进行了理论分析。结果表明:该支撑在加载过程中无刚度退化现象,滞回曲线呈四边形状,曲线饱满且耗能规律稳定;支撑复位停止后,放松黄铜-槽孔钢摩擦板耗能器中高强螺栓,可使支撑继续复位至位移零点,该支撑具有很好的复位功能。

多层环形钢板阻尼器的静力学研究

为了满足高温、低温、腐蚀环境特殊工况下阻尼减振的需要,对以干摩擦阻尼进行减振的阻尼器的开发一直是工程技术人员的一个主要研究方向。多层环形钢板阻尼器是借助于载荷作用下多层金属环之间的干摩擦力耗散能量,实现阻尼隔振的一种新型阻尼器。为此,从弹性力学的角度建立静力学模型,对多层环形钢板阻尼器的弹性元件进行静力学研究。通过选取应力函数对力学模型进行求解,得出此种类型阻尼隔振元件承受载荷时的力学特性,为设计及应用该种类型阻尼器提供理论依据。

并联通道中超临界RP-3航空煤油流量分配特性数值研究

针对热流偏差下空-油换热器的应用,进行了三种类型并联通道中超临界压力RP-3航空煤油流量分配数值研究,探究了进口压力、进口温度、进口总流量、进出口布置对双通道流量分配的影响机制。通过摩擦压降和加速压降的演变机制揭示了流量非对称分配的原因,讨论了通道质量流速和温度的分布特征及其对换热的影响,进行了(火积)耗散效应分析。根据热流密度比值和运行参数提出了流量偏差的预测准则,预测偏差处于±15%范围内。结果表明:随着双通道热流差别增大,两者流量偏差增大,源于加速压降和摩擦压降的平衡机制。热流比值小于1时,摩擦压降主导流量分配;热流比值大于1时,加速压降主导流量分配。热流比值等于1时,双通道流量等量分配。提高进口压力、进口温度、进口总流量双通道流量偏差均受到抑制。高热流偏差下通道出现流量不连续和偏差管温度反向分层问题。相对流量偏差和(火积)耗散偏差的变化规律一致,I型布置相比U型和Z型布置更好。

设置F-Ved建筑结构空间协同工作控制研究

根据粘弹性阻尼器和摩擦阻尼器各自的特点 ,提出一种新型粘弹性 -摩擦阻尼器 (F- Ved)耗能装置。推导了粘弹性 -摩擦阻尼器和人字型支撑的组合层间单元刚度矩阵和控制力向量 ;并基于框架结构的空间特性 ,建立了设置 F-Ved框架结构在考虑空间协同分析的基础上地震反应时程分析的控制方法 ;应用此方法 ,对设置 F- Ved的钢筋混凝土框架结构进行了在罕遇地震和多遇地震作用下的时程分析 。

附加摩擦耗能器的预压装配框架节点试验研究

通过设计和制作2个钢板摩擦耗能器分别附加在预制梁配筋不同的预压装配的框架节点上。采用水平低周反复荷载对2个组合装配节点进行拟静力试验,研究了试件的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、刚度退化等抗震指标。试验结果表明:附加钢板摩擦耗能器的预压装配框架节点具有较好的承载能力和耗能能力,可以较好地实现梁铰破坏机制,有利于结构抗震设计。

设置FVD框架结构的非线性地震反应控制研究

根据粘弹性阻尼器和摩擦阻尼器各自的特点 ,设计出一种新型粘弹性摩擦阻尼器 (FVD)耗能装置 .针对粘弹性材料的分数导数模型和摩擦单元的力位移滑移量的矩阵关系式 ,建立了FVD精确的有限元模型 ,推导了FVD单元刚度矩阵和控制力向量计算公式和求解方法 ;根据钢筋混凝土框架结构的非线性特性 ,建立了设置FVD非线性钢筋混凝土框架结构地震反应时程分析的控制方法 .最后 ,应用本文方法 ,对设置FVD的非线性钢筋混凝土框架结构进行了在罕遇地震和多遇地震作用下的时程分析 ,并根据计算结果对其减震效果进行了分析讨论 .

装配式零初始索力摩擦耗能复位支撑力学性能试验研究

提出了一种装配式零初始索力摩擦耗能复位支撑(FZFRB),该支撑具有简单的构造形式,既能在震后为结构提供回复力,又能避免索体预应力损失。设计了两个试件,并对其力学性能进行了数值模拟和拟静力试验研究。结果表明:该支撑采用的两组初始索力为零的镀锌钢丝绳索体交替受力、传力杆带动黄铜-槽孔钢摩擦板耗能器耗能的构造形式切实可行;该支撑在受力过程中无刚度退化现象,滞回曲线饱满,耗能规律稳定;数值模拟与试验得到的滞回曲线吻合较好;当支撑复位停止后,放松黄铜-槽孔钢摩擦板耗能器中高强应变螺栓,使支撑继续复位至位移零点时的残余荷载仅为-0.12 k N,说明支撑具有很好的复位功能。