板式支座与铅芯支座连续梁桥振动台试验对比分析

通过对分别采用板式支座和铅芯支座的2座3跨连续梁桥模型进行振动台试验,对比分析了这2类桥梁的动力特性、破坏过程及2种支座对连续梁桥地震反应的影响。研究结果表明:地震波特性对桥梁结构的地震反应有较大影响,在对桥梁结构进行抗震设计时,需选择合理的地震动输入;在地震强度较小时,板式支座的滑动能够起到一定的隔震效果,铅芯支座的隔震性能能得到较好的发挥;在地震强度较大时,铅芯支座的隔震性能不能得到很好的发挥,采用铅芯支座的桥梁地震反应不一定小于普通桥梁;通过合理的设计,2类桥梁都完全可以实现大震不倒的设防目标。

铅芯支座力学参数对梁桥地震响应的影响

应用减隔震支座进行连续梁桥的抗震设计时,可通过支座参数的合理选择实现结构的抗震性能优化。针对一工程实例,进行系统的有限元仿真分析,研究铅芯橡胶支座设计参数优化问题。数值计算结果表明,铅芯橡胶支座的屈服强度对结构的内力和位移响应有较大影响;结构的内力和位移响应的降低与支座耗能率相关,其最大响应值随耗能率的增大而有不同程度的减小。建议根据支座耗能率进行隔震梁桥的支座参数优化,实现内力和位移响应量的同时降低。

铅芯隔震橡胶支座力学性能试验研究

针对铅芯隔震橡胶支座力学性能试验,重点分析橡胶支座结构及粘接试验标准,设计一种新型抗剪粘接模块化试验装置,与现有试验装置进行分析比对,对新型试验装置的结构进行分析计算,对LRB750、LRB900两种支座进行压缩性能、水平性能、水平非破坏粘接性能和破坏粘接性能试验,结果表明:试验设计满足要求,相比垂向压缩、水平剪切对隔震橡胶支座粘接性能影响更明显,且支座压缩刚度、屈服力、屈服刚度、水平等效刚度均满足要求,LRB900初始粘接破坏载荷761 kN、位移735 mm。该研究成果为橡胶支座及同类产品研发和试验提供一定指导作用。

小型铅芯橡胶支座剪切性能试验研究

通过对小型铅芯橡胶支座(LRB)进行剪切试验,研究了支座剪应变、压应力和加载频率对支座等效水平刚度、屈服后刚度、屈服力和等效阻尼比的影响。结果表明:随着剪应变的增大,支座的等效水平刚度和屈服后刚度减小,屈服力增大,等效阻尼比呈线性减小;随着竖向压应力的增大,支座的等效水平刚度减小,屈服后刚度呈线性减小,屈服力和等效阻尼比呈线性增大;加载频率对支座的剪切性能基本没有影响,可以忽略;100%剪应变以内,施加的剪应变和压应力没有对隔震支座造成损伤;剪应变超过100%的大变形和大压应力会使支座进入塑性,造成支座部分永久性损伤。建议根据振动台试验的工况顺序及支座在振动台试验的最大实际变形设计拟静力试验的工况。提出日本规范等效水平刚度计算公式的修正系数,并与振动台试验实测值进行对照,证明了修正后的计算公式计算精度有所提高。

铅芯橡胶隔震支座与黏滞阻尼器在某高位连体结构中的应用研究

一项目两栋塔楼通过高位钢连廊连接为双塔连体结构,该项目采用了铅芯橡胶隔震支座与黏滞阻尼器的柔性支座连接方案。详细介绍了柔性支座连接方案的设计要点,并建立了考虑钢连廊与塔楼相互作用的高位连体结构整体计算模型。采用YJK软件对高位连体结构进行了风荷载和小震作用下的计算分析,并采用SAUSAGE分析软件进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,分析了铅芯橡胶隔震支座和黏滞阻尼器的非线性地震响应。分析结果表明,在风荷载和小震作用下,铅芯橡胶隔震支座均处于弹性工作状态;在罕遇地震作用下,铅芯橡胶隔震支座产生屈服变形并耗能,最大剪切变形值在规范允许范围内,黏滞阻尼器滞回曲线饱满,出力明显;此外柔性支座连接方案减弱了高位钢连廊对主体结构的影响,按各塔楼进行独立设计并局部采取加强措施能够满足实际工程要求,而且能够降低主体结构设计难度。

铅芯橡胶支座力学性能试验设计与研究

针对铅芯橡胶支座力学性能试验,分析橡胶支座国内外标准的区别,设计橡胶支座单剪、双剪、拉伸和大位移剪切模块化试验装置,研究橡胶支座压缩性能、剪应变相关性、频率相关性、温度相关性、重复加载相关性、老化性能和单侧加载性能。结果表明试验设计满足试验要求,且水平剪切模块化工装满足了90%支座剪切试验要求,达到了降本增效的目的。

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%。

2022年泸定地震某隔震建筑铅芯橡胶支座地震反应分析

在2022年9月5日四川泸定6.8级地震中,位于震中附近的一栋地上4层的隔震建筑的隔震层正常发挥作用,上部结构和非结构构件均基本完好,但是隔震层中的铅芯橡胶支座、排水管线和隔震缝附属非结构构件等均发生了不同程度的破坏。在介绍该建筑主要震害的基础上,通过基于简化分析模型和邻近烈度仪实际强震记录的非线性地震反应分析,推测该建筑的地震反应,并重点考察铅芯橡胶支座的竖向应力在地震中可能发生的变化。结果表明,尽管该场地附近的强震记录表现出明显的近断层脉冲特性,但在其作用下,该建筑上部结构的最大层间位移角小于设防地震下混凝土框架结构1/400的限值,隔震层也有效地减小了上部结构的楼面水平加速度反应。受比较显著的竖向地震作用影响,绝大多数隔震支座均可能短暂地处于拉剪耦合受力状态,但其最大拉应力水平远低于根据既有试验得到的相应水平剪应变下的极限拉应力。该建筑隔震层中橡胶隔震支座的大量破坏不能简单地归因于竖向地震作用。

厚层铅芯橡胶支座竖向性能敏感性及不确定性

厚层橡胶支座稳定的竖向性能有利于实现竖向隔震(振),为量化材性及尺寸变异性对厚层铅芯橡胶支座(TLRB)竖向性能的影响,设计了基于概率密度演化理论(PDEM)的分析框架。建立数值模型并试验验证,以三类平面尺寸的支座为对象,考虑第一形状系数(S_(1))、第二形状系数(S_(2))影响,采用GF偏差选点策略进行竖向刚度的敏感性分析,结合我国现行规范的误差规定,基于PDEM开展不确定性分析。结果表明:S_(1)是影响竖向性能敏感性的关键因素,而S_(2)的影响可忽略,基于敏感性结果提出了支座生产质量控制的关键参数;S_(1)是影响竖向性能不确定性的关键因素,支座非线性压缩过程会加剧竖向性能的不确定性,基于不确定性分析结果拟合了参数变异性与竖向刚度置信区间的定量经验关系;支座平面尺寸效应对敏感性及不确定性分析结果的影响较小。研究结论可为TLRB的加工制造过程与竖向隔震(振)可靠性评估提供参考。

铅芯对厚层铅芯橡胶支座竖向力学性能的影响

厚层铅芯橡胶支座具有同时隔离水平地震动和竖向地震动的三维隔震性能,其竖向刚度是影响厚层橡胶支座竖向隔震性能的关键因素。基于厚层铅芯橡胶支座三维有限元模型,研究铅芯对厚层铅芯橡胶支座竖向刚度的影响,模型分析中考虑铅芯与周边边界的不同约束情况,研究铅芯的边界约束条件对支座竖向刚度的影响,分析结果表明,铅芯单元边界约束考虑法向可分离、切向可滑移且边界接触摩擦系数取0.9时较为符合支座实际情况。研究了铅芯直径对支座竖向刚度的影响,结果表明,铅芯对支座竖向刚度的贡献除铅芯材料自身刚度及其边界约束条件外,尚应考虑铅芯直径的影响。同时进行了支座性能试验,通过有限元分析结果与试验结果的比较,验证有限元分析方法的有效性及铅芯边界约束条件定义的合理性。

铅芯橡胶支座力学性能环境温度相关性研究

铅芯橡胶支座被广泛应用于建筑、桥梁、储液罐及核设备的隔震中。相关研究表明,环境温度对铅芯橡胶支座的力学性能影响较大,但目前仍缺乏基于铅芯橡胶支座组成材料热-力本构特征以及不同特征参数的支座力学性能随温度变化规律的研究。本文从材料层面出发,基于支座组成材料热-力本构特征,建立了铅芯橡胶支座的热力耦合有限元模型,并通过试验验证了支座有限元模型的准确性。通过参数分析,研究了支座关键力学性能指标随环境温度的变化规律。本文提出的热-力本构模型可以为铅芯橡胶支座的隔震设计提供参考。

铅芯橡胶支座对非规则匝道桥抗震性能的影响

为研究铅芯橡胶支座对非规则匝道桥抗震性能的影响,本文依托工程实例建立有限元模型,通过弹塑性时程分析方法,对比研究板式橡胶支座和铅芯橡胶支座在非规则匝道桥中的抗震作用,并对不同纵向坡度和曲率半径下铅芯橡胶支座的减震效果进行探讨。研究结果表明:桥墩采用铅芯橡胶支座后,其墩顶位移响应值基本不变,但内力响应值显著减小,各桥墩刚度比值的改变使得固结墩地震响应值小幅增大;铅芯橡胶支座的减震幅度随着纵向坡度的增大而增大,且对矮墩的减震效果明显大于高墩;随着曲率半径的增大,铅芯橡胶支座减震效果小幅减小。铅芯橡胶支座在曲率半径较小、桥墩较矮的非规则匝道桥中减震效果明显。

减隔震铅芯橡胶支座剪切模量参数影响分析

为研究剪切弹性模量对铅芯橡胶支座减隔震性能的影响,文章以一座3×22 m的小跨径连续梁桥为研究对象,采用非线性时程分析法计算不同剪切模量铅芯橡胶支座的桥梁在相同地震下的动力响应,对比地震响应结果并分析桥梁的减隔震效果。结果表明:铅芯橡胶支座剪切弹性模量的线性增大使得结构体系的自振周期减小,但二者并不呈线性关系;由于材料非线性以及支座耗能能力不同,结构的地震响应与铅芯橡胶支座的剪切弹性模量同样不是线性关系;相同尺寸和承载能力下,剪切弹性模量较小的铅芯橡胶支座减隔震性能更佳。

铅芯橡胶支座参数对隔震桥梁动力响应的影响

为了使隔震支座充分发挥减震作用并使隔震设计有据可依，系统地讨论了铅芯橡胶支座的参数对桥梁结构减震性能的影响．根据减隔震技术和延性抗震设计的基本原理，考虑了铅芯橡胶支座和桥梁结构的非线性特性及其相互影响，采用非线性水平弹簧单元和转动弹簧单元模拟减隔震支座和桥墩延性塑性铰，通过理论分析和有限元数值模拟，对采用钢支座、板式橡胶支座和铅芯橡胶支座的普通铁路简支梁桥结构的地震响应特性和减隔震性能进行了比较． ’

铅芯橡胶支座基础隔震体系参数优化配置研究

探讨了铅芯橡胶支座胶支座(LRB)用于基础隔震体系时参数的优化配置问题,对一算例采用非线性时程分析法研究了不同地震波激励下的地震反应。结果表明,对于具体工程控震指标要求,可以通过优选LRB参数来实现。

方形多铅芯橡胶支座力学性能研究

本文通过对方形多铅芯橡胶支座竖向压缩性能试验,水平剪切性能试验以及其等效刚度、屈服强度、屈服后刚度、等效阻尼比等水平特征参数与水平剪切应变和竖向压应力的关系,特别是对其在不同方向上压缩剪切变形状态下的性能试验,分析了这种隔震支座各种水平特征参数在不同方向上变化的相关规律。得出在这种类型橡胶隔震支座在双向水平荷载同时作用下,竖向性能和水平性能较为稳定,是较为理想的桥梁结构的减隔震装置。

铅芯橡胶支座的非线性动态分析力学参数试验研究

通过对不同结构构造的铅芯橡胶支座进行水平动态力学试验, 系统研究了铅芯橡胶支座动态力学性能与其结构构造及外加动载之间的关系。研究结果表明:铅芯橡胶支座动态力学性能(特征强度、水平方向耗能、初始刚度、屈服后刚度及硬化比)主要由其本身的几何构造及组成材料决定,且在往复加、卸载循环过程中具有较好的稳定性。对试验数据进行数学统计分析,建立了铅芯橡胶支座各水平动态力学参数与其几何构造及外加荷载特性之间的一系列回归关系式。从而为铅芯橡胶支座的设计提供参考依据,为应用铅芯橡胶支座的结构进行非线性动态分析时,确定其动力分析参数提供可供参考的计算方法。

铅芯橡胶支座隔震铁路简支梁桥双向地震响应分析

采用铅芯橡胶支座,选取具有不同固有周期的4座铁路简支梁桥桥墩,建立空间有限元模型。以7组典型地震波作为激励,进行铅芯橡胶支座隔震铁路简支梁桥的双向地震响应分析。采用时程分析法计算考虑和不考虑铅芯橡胶支座恢复力耦合作用的隔震桥墩系统的地震响应。分析结果表明:双向地震动作用下考虑耦合作用的铅芯橡胶支座的位移—恢复力曲线与单向地震作用下不考虑双向恢复力的耦合作用时的位移—恢复力曲线在形状上存在较大差别,铅芯橡胶支座的滞回耗能也不相同;不同地震激励下铅芯橡胶支座恢复力的耦合作用对铅芯橡胶支座峰值位移的影响程度不同;随着桥墩一阶固有周期的增加,铅芯橡胶支座恢复力的耦合作用对一阶振型方向的支座峰值位移的影响程度逐渐增大;梁体的峰值地震响应的规范计算值大都高于实际值,故按照规范值进行铁路简支梁桥的隔震设计偏于安全。

方形铅芯橡胶支座力学性能试验研究及隔震桥梁地震响应分析

为开发出能更好适用于桥梁隔震的支座,对方形铅芯橡胶支座进行了力学性能试验,并与铅芯橡胶支座力学参数理论公式计算的结果进行了对比,吻合较好,从而为方形铅芯橡胶支座的设计提供依据。在此基础上以某一四跨连续梁桥为例计算其地震响应,分析了方形铅芯橡胶支座的隔震效果。研究表明,方形铅芯橡胶支座性能稳定、力学性能良好、安装方便、隔震效果好,是一种理想的桥梁隔震装置。

考虑铅芯温度效应的橡胶支座参数影响分析

对铅芯橡胶支座试验中支座力学性能参数的不同确定方法进行比较,并考虑温度效应对支座铅芯屈服应力影响,采用修正双线性支座模型比较了考虑铅芯温度效应前后支座的累积塑性变形需求,在此基础上选用多条地震动实测记录分析铅芯温度效应对隔震支座力学性能和地震响应的影响,结果表明地震作用下铅芯随着塑性变形的累积和地震能量的耗散温度不断变化,三组不同场地波作用下铅芯屈服应力随着地震动输入的增大均呈现下降趋势,对于中硬土和基岩场地,铅芯屈服应力的国内规范取值较实际计算值偏小,导致支座位移响应的高估和支座剪力响应的低估,不能有效预测地震作用下隔震支座及结构真实地震响应。